CN106814712A - 一种基于物联网的智能家电控制系统 - Google Patents

Abstract

一种基于物联网的智能家电控制系统，包括家电设备和智能终端，智能终端用于显示控制菜单和家电设备工作状态以及根据显示的控制菜单发出控制信号；无主机智能控制系统还包括用于接收控制信号的无线控制模块和用于根据控制信号控制家电设备进行工作的控制模块；家电设备的开关通过控制模块与电力线相连；无线控制模块通过电力线向所述控制模块传输所述控制信号；无线控制模块包括微控制器、无线通讯模块和PWM信号输出模块，无线通讯模块与微控制器建立双向通讯连接，微控制器的输出端接于PWM信号输出模块的输入端。

Description

一种基于物联网的智能家电控制系统

技术领域

本发明涉及智能家居控制技术领域，具体是一种基于物联网的智能家电控制系统。

背景技术

目前，大部分建筑物内的控制系统都基于双绞线、同轴电缆或光缆等物理媒介进行通信。这些通信线路，虽然通信容量大，但造价高、维护难，尤其对老建筑物的改造更加不易。

目前电力载波的应用领域主要集中在家庭智能化，公用设施智能化（比如远程抄表系统，路灯远程监控系统等）以及工业智能化（比如各类设备的数据采集）。智能家居控制系统需要对家居环境中的多个应用类别的电气设备和装置进行智能控制，具体的智能控制类别有：灯具智能控制、安防智能控制、门窗智能控制、家居仪表控制、休闲娱乐智能控制、家电设备智能控制等，同时该智能家居控制系统对所有这些控制信息进行集成管理，实现远程操作和信息回馈。现有智能家居控制系统在整体化应用设计仍然存在不足之处，很难根据家居设备的进行相应控制功能的扩展，而且操作十分复杂。

发明内容

本发明旨在提供一种基于物联网的智能家电控制系统。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于物联网的智能家电控制系统，包括家电设备和智能终端，所述智能终端用于显示控制菜单和家电设备工作状态以及根据显示的控制菜单发出控制信号；所述无主机智能控制系统还包括用于接收或发射控制信号的无线控制模块和用于根据控制信号控制家电设备进行工作的控制模块；所述家电设备的开关通过控制模块与电力线相连；所述无线控制模块通过电力线向控制模块传输所述控制信号；所述控制模块一端搭载在电力线上，另一端直接与家电设备的控制装置相连；所述无线控制模块包括微控制器、无线通讯模块和PWM信号输出模块，无线通讯模块与微控制器建立双向通讯连接，微控制器的输出端接于PWM信号输出模块的输入端；微控制器作为智能照明无线控制模块的核心，通过与无线通讯模块与家用电器建立通讯连接，通过控制PWM信号输出模块输出多路的PWM控制信号，对家用电器进行亮度调节。

优选地，所述无线控制模块还包括数据存储模块，数据存储模块与微控制器建立双向连接。

优选地，所述控制模块包括依次相连的第二电力线信号耦合子模块、信号处理子模块和第二微处理器；所述第二电力线信号耦合子模块用于将电力线上的控制信号输出到信号处理子模块或将所述家电设备的状态信号输出到电力线上，所述信号处理子模块用于对控制信号或状态信号进行处理，所述第二微处理器根据控制信号对家电设备进行控制以及接收家电设备的状态信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于物联网的智能家电控制系统，通过在家电设备处安装与电力线连接的控制模块，并通过智能终端和无线控制模块实现对家居的智能控制。本发明安装与室内装修无关，并且安装后无需进行专业设置，不需要更换线路和电器开关，也无需进行任何繁复的设置，控制点和功能可以随意添加，控制内容可以自由更改，控制范围包括整个房间，被控电器的位置、状态随时显示，操作只需点击一下iPAD上的图标或触摸一下手机屏幕即可随时随地进行控制，十分方便，而且本发明不需要控制主机，从而使得系统更为简洁，可在高级宾馆、酒店公寓、会所等处使用，实现方式相当灵活。

本发明利用无线控制模块发出控制命令，控制模块收到命令后根据该控制命令控制各个家电设备，从而可以实现用户在移动过程中对家电设备进行控制。本发明还利用存储子模块存储控制菜单，相比于采用后台系统进行控制成本更低；利用接口子模块可实现将家电设备使用次数和状态进行统计，便于更好地进行后续开发。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中无线控制模块的结构示意图；

图3为本发明中控制模块的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明实施例中，一种基于物联网的智能家电控制系统，包括家电设备和智能终端，所述智能终端用于显示控制菜单和家电设备使用状态以及根据显示的控制菜单发出控制信号；所述无主机智能控制系统还包括用于接收或发射控制信号的无线控制模块和用于根据控制信号控制所述家电设备进行工作的控制模块；所述家电设备的开关通过控制模块与电力线相连；所述无线控制模块通过电力线向所述控制模块传输所述控制信号；所述控制模块一端搭载在电力线上，另一端直接与所述家电设备的控制装置相连。本发明通过在家电设备处安装与电力线连接的控制模块，并通过智能终端和无线控制模块实现对家居的智能控制。

一种无主机智能控制系统，包括无线控制模块101，该无线控制模块101可以与智能终端102（如智能手机、平板电脑等）进行通信连接，连接完成后智能终端102的主要作用便是显示控制菜单和控制控制菜单两个作用。无线控制模块101还连接在电力线上。该控制系统中的被控家电设备包括灯104、窗帘、电饭煲108、洗衣机109和温度感应器110等等，所述家电设备的控制装置为物理开关或控制主板。其中，灯104及其手动开关105与控制模块103相连；窗帘的电机106及开关107与控制模块103相连；电饭煲108的控制主板的信号总线与控制模块103相连，同时电饭煲108还通过电力线进行供电；洗衣机109的控制主板的信号总线与控制模块103相连，同时洗衣机109还通过电力线进行供电；温度感应器110探头的信号总线与控制模块103相连，同时该探头还通过电力线进行供电；每块控制模块103均连在电力线上。无线控制模块101则可以通过电力线向所述控制模块103传输所述控制信号。

所述无线控制模块101包括微控制器1011、无线通讯模块1012、数据存储模块1013和PWM信号输出模块1014，无线通讯模块1012与微控制器1011建立双向通讯连接，微控制器1011的输出端接于PWM信号输出模块1014的输入端；微控制器1011作为智能照明无线控制模块的核心，通过与无线通讯模块1012与家用电器建立通讯连接，通过控制PWM信号输出模块1014输出多路的PWM控制信号，对家用电器进行亮度调节。数据存储模块1013用于存储数据，与微控制器1011建立双向连接。

所述控制模块103包括依次相连的第二电力线信号耦合子模块1031、信号处理子模块1032和第二微处理器1033；所述第二电力线信号耦合子模块1031用于将电力线上的控制信号输出到所述信号处理子模块1032或将家电设备的状态信号输出到电力线上，所述信号处理子模块用于对控制信号或状态信号进行处理，所述第二微处理器根据控制信号对家电设备进行控制以及接收家电设备的状态信号。

本发明只需将控制模块直接与家电设备的控制总线或开关相连即可实现对家电设备的控制，无需进行任何复杂的设置，本发明的安装与室内装修无关，并且安装后无需进行专业设置，不需要更换线路和电器开关，控制点和功能可以随意添加，控制内容可以自由更改，控制范围包括整个房间，被控电器的位置、状态随时显示，操作只需点击一下iPAD上的图标或触摸一下手机屏幕即可随时随地进行控制，十分方便。

第一微处理器和第二微处理器均可采用M16C/6S单片机，M16C/6S是内置于YITRAN公司开发的电力线调制解调器IT800的单片机，是最适用于有线通讯化的单片机。有线通讯使用的频带为100-400kHz，在最大值7.5kbps的情况下也可能进行通讯。同时，适用于微软公司主要针对家用主机网络开发的通信协议SCP（Simple Control Protocol），并能够提供适用于任何协议的DLL（Data Link Layer）程序库。最大频带即PLL频带合成器使用时为15.36MHz。

控制模块中的信号处理子模块均包括滤波模块和功率放大模块。其中，滤波模块主要是进行信号的滤波，以滤除电力线上的各种杂质信号，其可以是各种合适的滤波电路或器件，例如采用无源六级LC构造成的滤波器。无源六级LC构造成的滤波器的基本电路是由一些电阻、电容、电感组成的，这些电阻、电容和电感的参数本领域技术人员可根据电力线的具体情况进行选择设定。功率放大模块主要是对需要发送的信号进行放大，使得输出处的失真和噪声幅度减小，其可以是各种常用的功率放大器或功率放大电路。

第一电力线信号耦合模块用来实现无线控制模块和电力线之间的信号耦合传输，第二电力线信号耦合子模块用来实现控制模块和电力线之间的信号耦合传输。第一电力线信号耦合模块和第二电力线耦合模块可以采用各种合适的电力耦合电路，如可以采用电磁耦合与阻容耦合相结合的复合耦合电路，从而既可以提高载波信号的加载效率，又可以完全的隔离电力网50赫兹的工频信号。

以wifi为例下面简单介绍本系统的工作方式：当用户进入房间后，打开智能终端的wifi，智能终端开始自动搜索wifi热点，当搜索到用户需要的wifi热点（即无线控制模块中无线通信子模块发出的信号）时，用户选择该wifi热点，然后输入密码，此时用户的智能终端便可以与无线控制模块相互连接，两者相连后无线控制模块中的微处理器发出信号将存储模块中的控制菜单传输给智能终端，智能终端上便显示了控制菜单，此时用户便可根据控制菜单对房间内的各个家居设备进行控制。当智能终端向无线控制模块发出控制信号时，无线通信子模块接收到控制信号后，便通过第一微处理器对其进行处理（如进行滤波和放大），处理完成后传输给第一电力线信号耦合模块，第一电力线信号耦合模块收到该控制信号后，将该控制信号耦合输出到电力线上。此时控制模块上的第二电力线信号耦合模块会将该控制信号耦合到输出到信号处理子模块，信号处理子模块对收到的控制信号进行处理后便转发给第二微处理器1033，第二微处理器1033收到后则根据控制信号实现对家电设备的控制。

需要说明的是，上述实施例中用户的智能终端内还可以安装相关的应用程序，只需打开该应用程序后，系统便自动寻找相应的wifi热点，使智能终端与无线控制模块之间实现连接。

当用户在卧室看电视时若要遥控客厅的电灯，可先打开智能终端的wifi，使智能终端与无线控制模块相连，智能终端上显示控制菜单，此时用户通过智能终端的触摸屏选择客厅的电灯，并点触相关的命令（打开或关闭），智能终端便向无线控制模块发出控制信号，无线控制模块收到信号后，通过电力线直接将该控制信号传输至客厅电灯的控制模块，控制模块收到后便对电灯实现打开或关闭的命令。当用户不再需要遥控客厅的电灯时，可关闭智能终端的wifi或关闭相关的应用程序即可。

值得一提的是，本实施例中电灯的控制模块还可以将电灯的状态信号发送至无线控制模块，无线控制模块根据该状态信号可在控制菜单中显示该电灯的状态，比如说客厅内的电灯处于打开状态时，控制菜单中的电灯后面可添加“打开”字样，客厅内的电灯处于关闭状态时，控制菜单中的电灯后面可添加“关闭”字样。

不难发现，本发明安装与室内装修无关，并且安装后无需进行专业设置，不需要更换线路和电器开关，控制点和功能可以随意添加，控制内容可以自由更改，控制范围包括整个房间，被控电器的位置、状态随时显示，操作只需点击一下iPAD上的图标或触摸一下手机屏幕即可随时随地进行控制，十分方便，而且本发明不需要控制主机，从而使得系统更为简洁，可在高级宾馆、酒店公寓、会所等处使用，实现方式相当灵活。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种基于物联网的智能家电控制系统，包括家电设备和智能终端，其特征在于，所述智能终端用于显示控制菜单和家电设备工作状态以及根据显示的控制菜单发出控制信号；所述无主机智能控制系统还包括用于接收或发射控制信号的无线控制模块和用于根据控制信号控制家电设备进行工作的控制模块；所述家电设备的开关通过控制模块与电力线相连；所述无线控制模块通过电力线向控制模块传输所述控制信号；所述控制模块一端搭载在电力线上，另一端直接与家电设备的控制装置相连；所述无线控制模块包括微控制器、无线通讯模块和PWM信号输出模块，无线通讯模块与微控制器建立双向通讯连接，微控制器的输出端接于PWM信号输出模块的输入端；微控制器作为智能照明无线控制模块的核心，通过与无线通讯模块与家用电器建立通讯连接，通过控制PWM信号输出模块输出多路的PWM控制信号，对家用电器进行亮度调节。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能家电控制系统，其特征在于，所述无线控制模块还包括数据存储模块，数据存储模块与微控制器建立双向连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能家电控制系统，其特征在于，所述控制模块包括依次相连的第二电力线信号耦合子模块、信号处理子模块和第二微处理器；所述第二电力线信号耦合子模块用于将电力线上的控制信号输出到信号处理子模块或将所述家电设备的状态信号输出到电力线上，所述信号处理子模块用于对控制信号或状态信号进行处理，所述第二微处理器根据控制信号对家电设备进行控制以及接收家电设备的状态信号。