CN106130849A - 一种智能开关控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能开关控制系统，包括云端服务器、移动终端平台、智能控制主机、智能开关、情景面板，智能控制主机分别与云端服务器、智能开关、情景面板、移动终端平台网络连接，云端服务器与移动终端平台网络连接；智能控制主机与智能开关、情景面板通过基于433M的无线RF射频转技术网络连接；智能控制主机与云端服务器、移动终端平台使用TCP/IP通信技术网络连接，云端服务器与移动终端平台使用TCP/IP通信技术网络连接，且选用的Si4463芯片在此频段上具备较多的频点，能够解决家庭智能开关之间信道干扰问题，在协议上私有和标准协议共存，同时设计手动控制、智能情景控制、语音控制、远程APP控制和电视遥控控制等多种控制模式。

Description

一种智能开关控制系统

技术领域

本发明涉及智能控制领域，具体涉及一种智能开关控制系统。

背景技术

伴随着科技的发展和人们对生活质量和家居装饰需求的不断提高，随着计算机通信、自动化和微电子技术发展，无线传感网络成为当前研究的热点，其主要应用领域涉及工业控制、环境监测和智能家居，其以智能家居应用尤为瞩目。智能家居(Smart Home)是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、智能家居-系统设计方案安全防范技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。与普通家居相比，智能家居不但具有传统的居住功能，兼备建筑、网络通信、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境，还提供全方位的信息交互功能。智能家居概念的起源很早，但一直未有具体的建筑案例出现，直到1984年美国联合科技公司将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克州哈特佛市的CityPlaceBuilding时，才出现了首栋的“智能型建筑”，从此揭开了全世界争相建造智能家居的序幕。

智能开关控制系统作为智能家居最基本的控制子系统，目前主要由可控硅或者继电器为基本核心开关器件，加以单片机、通信技术和外围控制电路，结合无线遥控器、智能网关主机和云端服务器，实现本地和远程的单路或者情景控制，目前本地通信技术主要有电力载波、有线RS485、ZigBee、Z-Wave、WIFI、RF同多种通信技术实现。

在现状的智能开关控制系统中，主要分为有线通信和无线通信两个技术，有线通信技术主要存在电力载波和RS485等通信技术，由于有线通信技术在建筑物施工前期需要步入大量线路，在施工、成本、维护等均存在大量的问题，而无线通信技术中，主要有ZigBee、Z-Wave、WIFI、RF灯无线通讯技术，Z-Wave是一种基于射频的低成本、低功耗、高可靠性的短距离无线通信技术，然而Z-Wave联盟没有开放器标准，束缚了系统的发展和扩展，基于IEEE 802.15.4协议的ZigBee技术是一种短距离的通信标准，有着近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据和低成本的特点，然而ZigBee基于2.4GHZ的传输能力有限，在家庭中需增加中继来拓展网络，另外，2.4GHZ频段上正在日益拥挤，蓝牙、Wi-Fi等技术都工作在该频段，这使得在使用时需要注意带宽分配问题，现阶段的智能开关系统中，智能开关设备通常采用私有协议或者自家加密协议，没有形成标准的智能开关设备使用用户对接功能，外观等可选较少。由此可见，现有技术存在着一些不足。

发明内容

有鉴于此，本发明提出的一种智能开关控制系统，以基于高速互联网的华睿云服务器(HUARUI CLOUD)为系统核心，结合用户端智能控制主机，终端智能开关设备和移动终端APP，稳定、高效、便捷地实现基于智能开关技术的灯光控制系统、智能窗户/窗帘控制系统的本地及远程控制、监测和云存储技术。

本发明通过以下技术手段解决上述问题：

一种智能开关控制系统，包括云端服务器、移动终端平台、智能控制主机、智能开关、情景面板，所述智能控制主机分别与所述云端服务器、所述智能开关、所述情景面板、所述移动终端平台网络连接，所述云端服务器与所述移动终端平台网络连接；所述云端服务器是移动终端平台远程操作智能控制主机的桥梁，也是存储数据的大数据库，用于转发移动终端平台至智能控制主机的请求、智能控制主机至移动终端平台的响应或主动上传消息至移动终端平台，并且记录保存移动终端平台的操作请求，学习用户生活习惯进而为用户提供智能开关控制功能；所述移动终端平台为用户提供人机交互界面，用于用户注册、登录云端服务器，设置、查询智能控制主机及设备属性，遥控、查询智能控制主机及设备状态；所述智能控制主机用于接收云端服务器和移动终端平台的请求，并向智能开关转发请求数据，接收来自智能开关的反馈数据，主动上传其网络所有智能开关节点状态发生变化的消息至与该智能开关节点相关联的其它节点、云端服务器及移动终端平台，能够存储本身及所有节点相关信息及状态，嵌入相关的移动终端平台；所述智能开关用于接收智能控制主机的命令并执行相关操作，主动上传其状态发生改变的消息至智能控制主机，还具备一定的存储功能；在所述智能开关控制系统中，可将多个设备的不同控制动作编辑保存为一个情景模式，将该情景模式设置绑定在某个情景面板的按键上，触发该按键后即可同时执行该情景模式下的所有设备控制。

进一步地，所述智能控制主机与所述智能开关、所述情景面板通过基于433M的无线RF射频转技术网络连接。

进一步地，所述智能控制主机与所述云端服务器、所述移动终端平台使用TCP/IP通信技术网络连接，所述云端服务器与所述移动终端平台使用TCP/IP通信技术网络连接。

进一步地，所述移动终端平台为APP。

进一步地，所述云端服务器在硬件配置方面，采用了IBM X3950X6服务器硬件，配备处理器E7-8870v3十八核处理器，模块化计算模组设计，16*16GBTruDDR4内存；在网络接口方面采用双口万兆夹层卡，配备1Gbps专线光纤；软件系统中，采用CentOS服务器操作系统，结合MySql数据库，结合华睿云服务器主程序，自动宕机迁移，自动快照备份，数据恢复更方便，在安全性方面具备DDoS防护、防暴力破解、用户信息加密传输，可轻松实现多用户对多云端服务器的访问控制。

进一步地，所述智能开关包括MCU模块、RF设备模块、电源模块、继电器模块、操作轻触按键。

进一步地，所述智能控制主机的基本信息包括主机名、主机地址、主机密码、注册时间、主机状态、软件版本、IP地址、最近通讯时间，其中主机状态中0表示无效，1表示在线，2表示离线。

进一步地，所述智能开关的设备信息包括所属主机地址、设备地址、设备类型、设备名称、设备安装位置、软件版本、设备状态、继电器1状态值、继电器2状态值、继电器3状态值、继电器4状态值、继电器1关联信息、继电器2关联信息、继电器3关联信息、继电器4关联信息，其中继电器关联信息包括关联用电设备类型、关联用电设备名称、关联用电设备安装位置。

进一步地，所述智能开关控制系统具有如下功能：注册设备、管理设备、控制设备、设置情景。

进一步地，所述设置情景包括添加情景、触发情景、编辑情景、删除情景；添加情景是将已注册的单个或多个设备的某种工作状态设为一个组合；触发情景为用户利用移动设备触发该情景，从而该情景中所有设备都达到设定的工作状态，同时也可以该情景绑定到智能设备，由智能设备触发该情景；编辑情景为修改情景中的设备数量、设备的控制命令；删除情景是将添加成功的某个或多个情景从智能控制主机数据库中删除。

本发明的智能开关控制系统中，智能控制主机作为系统的核心，使用TCP/IP通信技术和华睿云服务器、安卓客户端和IOS客户端通信，同时接收云端服务器和移动客户端传输来的数据信息，网关功能通过基于433M的无线RF射频转技术发给动作执行设备；采用了433MHz这一低频段来实现无线传输，考虑到433MH在室内传输能力强，且选用的Si4463芯片在此频段上具备较多的频点，能够解决家庭智能开关之间信道干扰问题，在协议上私有和标准协议共存，同时设计手动控制、智能情景控制、语音控制、远程APP控制和电视遥控控制等多种控制模式。

附图说明

图1为本发明的智能开关控制系统的模块框架图；

图2为智能控制主机的基本信息框架图；

图3为智能设备的基本信息框架图；

图4为继电器关联信息框架图；

图5为注册设备的注册过程图；

图6为管理设备的示意图；

图7为控制设备的控制过程图；

图8为设置情景的设置过程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

请参阅图1，一种智能开关控制系统，包括云端服务器、移动终端平台、智能控制主机、智能开关、情景面板，所述智能控制主机分别与所述云端服务器、所述智能开关、所述情景面板、所述移动终端平台网络连接，所述云端服务器与所述移动终端平台网络连接；所述智能控制主机与所述智能开关、所述情景面板通过基于433M的无线RF射频转技术网络连接；所述智能控制主机与所述云端服务器、所述移动终端平台使用TCP/IP通信技术网络连接，所述云端服务器与所述移动终端平台使用TCP/IP通信技术网络连接。

所述云端服务器是移动终端平台远程操作智能控制主机的桥梁，也是存储数据的大数据库，用于转发移动终端平台至智能控制主机的请求、智能控制主机至移动终端平台的响应或主动上传消息至移动终端平台，并且记录保存移动终端平台的操作请求，学习用户生活习惯进而为用户提供智能开关控制功能；云端服务器在硬件配置方面，采用了IBMX3950X6服务器硬件，配备 处理器E7-8870v3十八核处理器，模块化计算模组设计，16*16GB TruDDR4内存；在网络接口方面采用双口万兆夹层卡，配备1Gbps专线光纤；软件系统中，采用CentOS服务器操作系统，结合MySql数据库，结合华睿云服务器主程序，最大并发连接数1000000以上，数据可靠性不低于99％，自动宕机迁移，自动快照备份，数据恢复更方便，在安全性方面具备DDoS防护、防暴力破解、用户信息加密传输，可轻松实现多用户对多云端服务器的访问控制。

所述移动终端平台为APP，为用户提供简洁、美观、易操作的人机交互界面，用于用户注册、登录云端服务器，设置、查询智能控制主机及设备属性，遥控、查询智能控制主机及设备状态；在APP方面，本发明的智能开关控制系统有云端服务器提供通信接口，终端APP软件可接入到该系统中，为人们控制家居增添了一条方便的渠道，用户通过终端APP即可掌控所有的家居设备，客户端通过WIFI或蜂窝数据网络连接至华睿云智能家居系统，为用户提供家居管理、可视对讲、智能语音控制等功能，实现了远程无线控制家用电器。

终端APP软件的主要特点有：

1、人性化操作界面、简单易用；

2、适应WIFI和移动运营商的数据网络(2G/3G/4G)，数据流量极小；

3、设备状态实时反馈，方便用户直观地了解设备实时情况；

4、用户自定义情景功能，可以一键控制多个设备；

5、支持语音控制功能，采用讯飞科技语音接口。

所述智能控制主机用于接收云端服务器和移动终端平台的请求，并向智能开关转发请求数据，接收来自智能开关的反馈数据，主动上传其网络所有智能开关节点状态发生变化的消息至与该智能开关节点相关联的其它节点、云端服务器及移动终端平台，能够存储本身及所有节点相关信息及状态，嵌入相关的移动终端平台；智能控制主机管理软件通过TCP/IP通讯方式与移动APP进行数据交互，接收用户的请求及响应用户数据，通过无线通讯方式与智能设备进行数据交互，发送控制命令及接收响应状态同时广播设备状态给所有在线的用户或云端服务器，通过TCP/IP通讯方式与云端服务器同步数据、接收云端服务器请求、响应云端服务器及自动从云端服务器获取升级包，通过本地socket与UI应用进行数据交互，接收应用的请求及响应数据。

智能控制主机本地数据库永久存储所有注册到智能控制主机的智能设备、情景、任务及用户信息，允许多个用户同时利用移动设备登陆到智能控制主机管理软件即可以查看所有已注册的智能设备的工作状态、在权限许可时可以修改智能设备属性、修改情景信息、修改任务信息及用户信息。

所述智能开关用于接收智能控制主机的命令并执行相关操作，主动上传其状态发生改变的消息至智能控制主机，还具备一定的存储功能；智能开关包括MCU模块、RF设备模块、电源模块、继电器模块、操作轻触按键；智能开关作为整个系统的最终执行设备，主要工作流程是接收来自智能控制主机的组网协议、接受来自远程终端控制和向云端服务器实时反馈状态信息，同时接受来自远程控制时继电器将执行的相应动作，闭合负责回路，进一步对灯光、各种电子阀门、家电设备开关、电机等强弱电设备进行控制。

情景控制作为本发明的智能开关控制系统中主要的控制方式，常见控制系统中，主要实现单路、单个设备控制特定动作控制，而在该系统中在所述智能开关控制系统中，可将多个设备的不同控制动作编辑保存为一个情景模式，将该情景模式设置绑定在某个情景面板的按键上，触发该按键后即可同时执行该情景模式下的所有设备控制。

通信速率定义

传输路径	传输协议	参数
			服务器-主机	TCP/IP	100M
移动终端-服务器	WIFI，移动数据	——
			移动终端-主机	WIFI	局域网
主机核心板-主机RF模块	USART	115200bps
			主机RF模块-子设备RF模块	RF	250bps

请参阅图2，所述智能控制主机的基本信息包括主机名、主机地址、主机密码、注册时间、主机状态、软件版本、IP地址、最近通讯时间，其中主机状态中0表示无效，1表示在线，2表示离线。

请参阅图3、图4，智能开关作为智能设备的一种，其设备信息包括所属主机地址、设备地址、设备类型、设备名称、设备安装位置、软件版本、设备状态、继电器1状态值、继电器2状态值、继电器3状态值、继电器4状态值、继电器1关联信息、继电器2关联信息、继电器3关联信息、继电器4关联信息，其中继电器关联信息包括关联用电设备类型、关联用电设备名称、关联用电设备安装位置。

本发明的智能开关控制系统具有如下功能：注册设备、管理设备、控制设备、设置情景。

请参阅图5，注册设备是智能开关控制系统的基本功能也是必备功能，是一切管理功能的前提，所有支持智能开关控制系统通讯协议的智能设备均可以录入到管理软件的数据库中，首先智能设备(智能开关)将通过操作注册按键，进入注册状态，在该模式下，通过移动平台的APP向智能控制主机发送注册请求，智能控制主机同时也进入注册状态，并接收来自请求入网的智能设备，搜索到智能设备后，将该设备信息发送给APP，APP根据该设备信息，确定注册后，智能控制主机保存该智能设备的地址等相关信息，并向APP确认成功注册。

请参阅图6，智能控制主机本地数据库永久存储所有注册到智能控制主机的智能设备、情景、任务及用户信息，允许多个用户同时利用移动设备登陆到智能控制主机管理软件即可以查看所有已注册的智能设备的工作状态、在权限许可时可以修改智能设备属性、修改情景信息、修改任务信息及用户信息。

请参阅图7，控制设备表现为用户利用移动设备在本地或远程控制所有已注册的智能设备的工作状态。

请参阅图8，设置情景包括添加情景、触发情景、编辑情景、删除情景；添加情景是将已注册的单个或多个设备的某种工作状态设为一个组合；触发情景为用户利用移动设备触发该情景，从而该情景中所有设备都达到设定的工作状态，同时也可以该情景绑定到智能设备，由智能设备触发该情景；编辑情景为修改情景中的设备数量、设备的控制命令；删除情景是将添加成功的某个或多个情景从智能主机数据库中删除。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种智能开关控制系统，其特征在于，包括云端服务器、移动终端平台、智能控制主机、智能开关、情景面板，所述智能控制主机分别与所述云端服务器、所述智能开关、所述情景面板、所述移动终端平台网络连接，所述云端服务器与所述移动终端平台网络连接；所述云端服务器是移动终端平台远程操作智能控制主机的桥梁，也是存储数据的大数据库，用于转发移动终端平台至智能控制主机的请求、智能控制主机至移动终端平台的响应或主动上传消息至移动终端平台，并且记录保存移动终端平台的操作请求，学习用户生活习惯进而为用户提供智能开关控制功能；所述移动终端平台为用户提供人机交互界面，用于用户注册、登录云端服务器，设置、查询智能控制主机及设备属性，遥控、查询智能控制主机及设备状态；所述智能控制主机用于接收云端服务器和移动终端平台的请求，并向智能开关转发请求数据，接收来自智能开关的反馈数据，主动上传其网络所有智能开关节点状态发生变化的消息至与该智能开关节点相关联的其它节点、云端服务器及移动终端平台，能够存储本身及所有节点相关信息及状态，嵌入相关的移动终端平台；所述智能开关用于接收智能控制主机的命令并执行相关操作，主动上传其状态发生改变的消息至智能控制主机，还具备一定的存储功能；在所述智能开关控制系统中，可将多个设备的不同控制动作编辑保存为一个情景模式，将该情景模式设置绑定在某个情景面板的按键上，触发该按键后即可同时执行该情景模式下的所有设备控制。

2.根据权利要求1所述的智能开关控制系统，其特征在于，所述智能控制主机与所述智能开关、所述情景面板通过基于433M的无线RF射频转技术网络连接。

3.根据权利要求1所述的智能开关控制系统，其特征在于，所述智能控制主机与所述云端服务器、所述移动终端平台使用TCP/IP通信技术网络连接，所述云端服务器与所述移动终端平台使用TCP/IP通信技术网络连接。

4.根据权利要求1所述的智能开关控制系统，其特征在于，所述移动终端平台为APP。

5.根据权利要求1所述的智能开关控制系统，其特征在于，所述云端服务器在硬件配置方面，采用了IBM X3950X6服务器硬件，配备至处理器E7-8870v3十八核处理器，模块化计算模组设计，16*16GB TruDDR4内存；在网络接口方面采用双口万兆夹层卡，配备1Gbps专线光纤；软件系统中，采用CentOS服务器操作系统，结合MySql数据库，结合华睿云服务器主程序，自动宕机迁移，自动快照备份，数据恢复更方便，在安全性方面具备DDoS防护、防暴力破解、用户信息加密传输，可轻松实现多用户对多云端服务器的访问控制。

6.根据权利要求1所述的智能开关控制系统，其特征在于，所述智能开关包括MCU模块、RF设备模块、电源模块、继电器模块、操作轻触按键。

7.根据权利要求1所述的智能开关控制系统，其特征在于，所述智能控制主机的基本信息包括主机名、主机地址、主机密码、注册时间、主机状态、软件版本、IP地址、最近通讯时间，其中主机状态中0表示无效，1表示在线，2表示离线。

8.根据权利要求1所述的智能开关控制系统，其特征在于，所述智能开关的设备信息包括所属主机地址、设备地址、设备类型、设备名称、设备安装位置、软件版本、设备状态、继电器1状态值、继电器2状态值、继电器3状态值、继电器4状态值、继电器1关联信息、继电器2关联信息、继电器3关联信息、继电器4关联信息，其中继电器关联信息包括关联用电设备类型、关联用电设备名称、关联用电设备安装位置。

9.根据权利要求1所述的智能开关控制系统，其特征在于，所述智能开关控制系统具有如下功能：注册设备、管理设备、控制设备、设置情景。

10.根据权利要求9所述的智能开关控制系统，其特征在于，所述设置情景包括添加情景、触发情景、编辑情景、删除情景；添加情景是将已注册的单个或多个设备的某种工作状态设为一个组合；触发情景为用户利用移动设备触发该情景，从而该情景中所有设备都达到设定的工作状态，同时也可以该情景绑定到智能设备，由智能设备触发该情景；编辑情景为修改情景中的设备数量、设备的控制命令；删除情景是将添加成功的某个或多个情景从智能控制主机数据库中删除。