CN107844100A - 一种基于ZigBee技术的智能家居控制系统及方法 - Google Patents

一种基于ZigBee技术的智能家居控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及智能家居系统，特别是涉及一种基于ZigBee技术的智能家居控制系统及方法，包括智能终端、云服务器、ZigBee协调器、WIFI模块、若干ZigBee终端节点模块；所述的云服务器通过无线通信技术分别与智能终端、WIFI模块连接；所述的智能终端与所述的ZigBee协调器通过无线通信技术连接；所述的ZigBee协调器与所述的WIFI模块信号连接；所述的ZigBee协调器通过所述的ZigBee终端节点模块分别连接用于控制智能家居电器开关的开关控制模块、用于控制LED灯组亮度及色彩变换的LED灯组控制模块、用于控制人员进出的门禁系统、用于提高安全系数的安防报警系统。利用ZigBee技术，低功耗、高速率，减少室内布网，实现对家居系统设备的智能控制；利用智能终端的内置处理器处理数据，简化系统结构。

Description

一种基于ZigBee技术的智能家居控制系统及方法
技术领域
本发明涉及智能家居系统，特别是涉及一种基于ZigBee技术的智能家居控制系统及方法。
背景技术
随着现代社会智能化越演愈烈的紧张趋势，人们对智能家居提出了越来越高的要求。智能家居是在互联网的影响之下物联化体现。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。
ZigBee具有近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本等优点的无线网络技术,它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。ZigBee是一组基于IEEE批准通过的802.15.4无线标准研制开发的，有关组网，安全和应用软件方面的技术标准,在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量,以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器,所以它们的通信效率非常高。现有的智能家居控制系统存在如下问题：品类有限，价格高昂，在智能家居中，各家电设备往往都是各自独立工作；在布局完成之后，没有采用模块结构不能随意删减，后期也难以增加新的智能家居进入控制系统，成本高。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于ZigBee技术的智能家居控制系统及方法，利用ZigBee技术，低功耗、高速率，减少室内布网，实现对家居系统设备的智能控制；利用智能终端的内置处理器处理数据，简化智能家居控制系统结构。
本发明所采用的技术方案是：
一种基于ZigBee技术的智能家居控制系统，包括智能终端、云服务器、ZigBee协调器、WIFI模块、若干ZigBee终端节点模块；所述的云服务器通过无线通信技术分别与智能终端、WIFI模块连接；所述的智能终端与所述的ZigBee协调器通过无线通信技术连接；所述的ZigBee协调器与所述的WIFI模块信号连接；所述的ZigBee协调器通过所述的ZigBee终端节点模块分别连接用于控制智能家居电器开关的开关控制模块、用于控制LED灯组亮度及色彩变换的LED灯组控制模块、用于控制人员进出的门禁系统、用于提高安全系数的安防报警系统。
其中，所述的ZigBee协调器与所述的ZigBee终端节点模块之间还设有路由器。
其中，所述的ZigBee协调器和所述的ZigBee终端节点模块对信号数据的处理为双向、不间断进行工作。
其中，所述的智能终端为手机端或PC端，所述的智能终端上安装有相应的应用软件，利用智能终端的内置处理器处理反馈信号及发送控制信号，可直接控制系统内智能家居的控制芯片及采集用户信息。
其中，所述的ZigBee终端节点模块包括射频收发模块、运算和控制单元、传感模块，所述ZigBee终端节点模块的核心为基于CC2530的ZigBee无线收发模块、传感器及其外接电路。
其中，所述的门禁系统包括射频卡、读卡器、门禁控制器、磁力锁；所述的读卡器与所述的射频卡信号连接，所述的门禁控制器分别与所述的读卡器、磁力锁电连接。
第二方面，本发明提供了一种基于ZigBee技术的智能家居控制系统的方法，所述方法包括：布置ZigBee终端节点模块作为智能家居设备节点以无线通信方式与ZigBee协调器组成网络，ZigBee终端节点模块接收并处理接收到信号控制智能家居运行状态并反馈；智能终端作为控制中心，在手机端或PC端上的应用软件通过无线数据通信技术与ZigBee协调器实现通讯，实现对家居系统设备的智能控制及远程监控。
其中，所述的ZigBee协调器把接收到的信号通过WIFI模块发送给云服务器，云服务器再把数据传输给智能终端，实现对家居系统设备的智能控制及远程监控。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
利用ZigBee技术实现系统节点通信，低功耗、高速率，减少室内布网，实现对家居系统设备的智能控制及远程监控；可将其特定场所内的灯具组成网络，能够实现对灯具的控制，有效地避免了资源的浪费；同时，可以根据个人喜欢对灯具的亮度色彩等参数进行调节，从而实现对灯具的智能管理；软硬件均采用模块化结构，可根据用户的要求任意增减；利用智能终端的内置处理器处理信号及发送控制信号，合理利用资源，简化控制系统结构。
附图说明
图1为本发明第一实施例结构示意图；
图2位本发明ZigBee终端节点模块的结构示意图；
图3为本发明第二实施例结构示意图；
其中，1、智能终端；2、云服务器；3、ZigBee协调器；4、WIFI模块；5、ZigBee终端节点模块；51、射频收发模块；52、运算和控制单元；53、传感模块；6、开关控制模块；61、电器开关；7、LED灯组控制模块；71、LED灯组8、门禁系统；81、射频卡；82、读卡器；83、门禁控制器；84、磁力锁；9、安防报警系统；10、路由器。
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。
下面结合附图对本发明进一步说明。
如图1所示，一种基于ZigBee技术的智能家居控制系统，包括智能终端1、云服务器2、ZigBee协调器3、WIFI模块4、若干ZigBee终端节点模块5；所述的云服务器2通过无线通信技术分别与智能终端1、WIFI模块4连接；所述的智能终端1与所述的ZigBee协调器3通过无线通信技术连接；所述的ZigBee协调器3与所述的WIFI模块4信号连接；ZigBee协调器3通过ZigBee终端节点模块5分别连接用于控制智能家居电器开关61的开关控制模块6、用于控制LED灯组71亮度及色彩变换的LED灯组控制模块7、用于控制人员进出的门禁系统8、用于提高安全系数的安防报警系统9。
如图2所示，ZigBee终端节点模块5包括以下三部分部件：射频收发模块51、运算和控制单元52、传感模块53。射频收发模块51、运算和控制单元52、传感模块53依次连接；射频收发模块51作为系统中各网络节点的通信接口，进行网络中各节点设备的网络无线连接和无线数据或指令的收发；运算和控制单元52用于运算信号信息，处理数据，产生控制信号；节点终端的传感模块53，主要是指安装于节点模块上的各类传感器，可进行非法闯入或者有毒气体等意外灾难情况的信息探测也可以进行三表数据的采集。在本系统中ZigBee终端节点模块5的核心为基于CC2530芯片的ZigBee无线收发模块、与CC2530芯片连接的传感器及其外接电路组成；传感器包括用于检测温湿度的温湿度传感器、用于检测室内气压的气压传感器、用于检测空气质量的空气质量传感器。
所述的ZigBee协调器3和所述的ZigBee终端节点模块5对信号数据的处理为双向、不间断进行工作。ZigBee终端节点模块5运行流程为：
(1)初始化ZigBee模块；其中包括ZigBee协议栈，分配节点号、初始化路由表等；
(2)初始化A/D、I/O接口；
(3)ZigBee模块进入休眠状态，等待控制节点发出指令，对收到的指令数据进行判断，若是本节点指令，则执行；若不是本节点指令，节点继续休眠；
(4)根据指令执行命令。
所述的智能终端1为手机端或PC端，所述的智能终端1上安装有相应的应用软件，利用智能终端1的内置处理器处理反馈信号及发送控制信号，直接控制系统内智能家居的控制芯片及采集用户信息。
所述的门禁系统8包括射频卡81、读卡器82、门禁控制器83、磁力锁84；所述的读卡器82与所述的射频卡81信号连接，所述的门禁控制器83分别与所述的读卡器82、磁力锁84电连接；射频卡81本身是无源体，当读写器对射频卡81进行读写操作时，读写器发出的射频信号由两部分叠加组成：一部分是电源信号，该信号由卡接收后，与其本身的LC产生谐振，产生一个瞬间能量来供给芯片工作。另一部分则经解调后，门禁控制器83完成密码验证、数据的读取、修改、存储等，并返回给读写器。如果密码验证正确，则门禁控制器83控制磁力锁84打开；如果密码验证错误，则磁力锁84保持不变。
如图3所示，与本发明第一实施例的区别在于所述的所述的ZigBee协调器3与所述的ZigBee终端节点模块5之间还设有路由器10，相当于给ZigBee协调器3增加天线，即增强信号传输距离。ZigBee协调器3与ZigBee终端节点模块5之间的标准传输距离为0-75m，并不具备穿墙能力，在ZigBee协调器3后设置路由器10，使ZigBee协调器3的信号通过路由器10增强后与ZigBee终端节点模块5进行通讯，经过路由器10增强后的传输距离为0-2000M，且具备穿墙能力；使ZigBee终端节点模块5可以设置在屋子不同位置而不影响通讯信号。
本发明一种基于ZigBee技术的智能家居控制系统的方法：本发明在家庭环境中布置ZigBee终端节点模块5作为家居设备节点以无线通信方式组织成网络，ZigBee协调器3接收来自各个ZigBee终端节点模块5关于各个智能家居的状态信息，可以将这些信号转换网络信号直接通过网络发送给智能终端1的应用软件，也可以通过WIFI模块4先把信号传输给云服务器2，云服务器2可用于储存用户信息，再通过云服务器2发送给智能终端1的应用软件，同时，ZigBee协调器3接收来自智能终端1应用软件或云服务器2的控制信号，转换为ZigBee无线信号，然后向各个ZigBee终端节点模块5发送信号，由ZigBee终端节点模块5发出控制、调节指令信号给各控制模块和检测模块；实现对家居系统设备的智能控制及远程监控。

Claims (8)

1.一种基于ZigBee技术的智能家居控制系统，其特征在于：包括智能终端、云服务器、ZigBee协调器、WIFI模块、若干ZigBee终端节点模块；所述的云服务器通过无线通信技术分别与智能终端、WIFI模块连接；所述的智能终端与所述的ZigBee协调器通过无线通信技术连接；所述的ZigBee协调器与所述的WIFI模块信号连接；所述的ZigBee协调器通过所述的ZigBee终端节点模块分别连接用于控制智能家居电器开关的开关控制模块、用于控制LED灯组亮度及色彩变换的LED灯组控制模块、用于控制人员进出的门禁系统、用于提高安全系数的安防报警系统。
2.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee技术的智能家居控制系统，其特征在于：所述的ZigBee协调器与所述的ZigBee终端节点模块之间还设有路由器。
3.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee技术的智能家居控制系统，其特征在于：所述的ZigBee协调器和所述的ZigBee终端节点模块对信号数据的处理为双向、不间断进行工作。
4.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee技术的智能家居控制系统，其特征在于：所述的智能终端为手机端或PC端，所述的智能终端上安装有相应的应用软件，利用智能终端的内置处理器处理反馈信号及发送控制信号。
5.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee技术的智能家居控制系统，其特征在于：所述的ZigBee终端节点模块包括射频收发模块、运算和控制单元、传感模块。
6.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee技术的智能家居控制系统，其特征在于：所述的门禁系统包括射频卡、读卡器、门禁控制器、磁力锁；所述的读卡器与所述的射频卡信号连接，所述的门禁控制器分别与所述的读卡器、磁力锁电连接。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种基于ZigBee技术的智能家居控制系统的方法，其特征在于：布置ZigBee终端节点模块作为智能家居设备节点以无线通信方式与ZigBee协调器组成网络，ZigBee终端节点模块接收并处理接收到信号控制智能家居运行状态并反馈；智能终端作为控制中心，在手机端或PC端上的应用软件通过无线数据通信技术与ZigBee协调器实现通讯，实现对家居系统设备的智能控制及远程监控。
8.根据权利要求7所述的一种基于ZigBee技术的智能家居控制系统的方法，其特征在于：所述的ZigBee协调器把接收到的信号通过WIFI模块发送给云服务器，云服务器再把数据传输给智能终端，实现对家居系统设备的智能控制及远程监控。
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