CN108415385B - 基于蓝牙通信的智能家居控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于蓝牙通信的智能家居控制系统，包括至少一个智能家居电子设备和至少一个蓝牙控制终端；该家居电子设备包括第一处理器和用于采用蓝牙广播方式接收指令和发送数据的第一蓝牙广播模块；该蓝牙控制终端包括第二处理器和用于采用蓝牙广播方式接收数据和发送指令的第二蓝牙广播模块。其改变了传统的家居电子设备需经主动广播以与控制终端匹配连接进行通讯的交互方式，且通过搜索蓝牙控制终端和/或智能移动终端经蓝牙广播方式发送的指令，将极大减少家居环境中各家居电子设备发射蓝牙广播信号的次数和频率，避免了家居环境中蓝牙广播信号的堵塞现象，且利于一对多的集中控制，实现简单、快捷、成本低廉，适宜于在智能家居领域的推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及物联网和智能家居领域，特别地，涉及一种基于蓝牙通信的智能家居控制系统。
背景技术
随着科技的发展及人民生活水平的提高，家电设备不再局限于传统的电视、洗衣机、冰箱，已有各种智能化的电子设备涌现，譬如，厨房内的微波炉、电烤箱、洗碗机、智能电饭煲等，还有室内空气净化器、加湿器、及各类智能控制灯、扫地机、智能锁、智能音响、智能窗帘等，且为了实现智能家居控制，提高生活品质，用户希望能够实现各种电子设备的集成控制的需求愈加迫切，故各智能终端与控制设备间的信息交互显得尤为重要。
随着无线通信技术的发展，已有多种无线通信方式供用户选择，如蓝牙、wifi、zigbee、4G等无线方式，其中，zigbee需要通过网关连接至互联网，不利于移动终端的直接连接及控制，而现有的蓝牙通信一般流程如下：从设备(智能家电终端)发出广播信号→主设备(控制设备)搜索从设备广播信号→建立配对连接→主设备发出指令→从设备接收指令。因此，现有的蓝牙模块主要存在三个方面的问题：一是需要经配对建立通信连接后方能传递指令，导致数据传递存在时延，用户体验有待改善；二是需要配对通信的蓝牙模块硬件成本高的问题；三是蓝牙模块一般只能一对一配对连接，只能控制一个从设备，不能控制多个从设备。
此外，在智能家居环境下，由于存在多个智能家电终端，若大量智能家电终端同时广播蓝牙信号，等待主设备搜索，将造成室内蓝牙广播信号堵塞，使得主设备对智能家电终端的蓝牙搜索、配对延时严重，导致用户体验差。
发明内容
本发明提供了一种基于蓝牙通信的智能家居控制系统，以解决现有的家电设备控制成本高、且用户体验有待提升的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种基于蓝牙通信的智能家居控制系统，包括至少一个智能家居电子设备和至少一个蓝牙控制终端；
家居电子设备包括第一处理器和用于采用蓝牙广播方式接收指令和发送数据的第一蓝牙广播模块；
蓝牙控制终端包括第二处理器和用于采用蓝牙广播方式接收数据和发送指令的第二蓝牙广播模块。
进一步地，本发明智能家居控制系统还包括：
用于对家居电子设备进行直接控制的智能移动终端或蓝牙遥控器，其中，智能移动终端至少包括用于采用蓝牙广播方式发送指令和接收数据的第三蓝牙广播模块，蓝牙遥控器至少包括用于采用蓝牙广播方式发送指令的第四蓝牙广播模块。
进一步地，本发明智能家居控制系统还包括：
网络通讯模块，第二处理器连接网络通讯模块，网络通讯模块用于与云端服务器和/或智能移动终端无线通讯；网络通讯模块采用采用蓝牙、WiFi、2G、3G、4G、5G、以太网、NB-IOT、eMTC、LoRa、Sigfox中至少一种通讯方式。
进一步地，第一蓝牙广播模块包括用于采用连续搜索或间歇性搜索方式搜索智能移动终端和/或蓝牙控制终端采用蓝牙广播方式发出的控制指令的第一功能模块，第一功能模块用于将接收的控制指令经第一处理器控制家居电子设备的工作状态；和/或
第一蓝牙广播模块包括用于采用连续搜索或间歇性搜索方式搜索智能移动终端和/或蓝牙控制终端采用蓝牙广播方式发出的查询指令的第二功能模块，第二功能模块用于将查询指令对应的家居电子设备的状态参数经蓝牙广播方式发送给智能移动终端和/或蓝牙控制终端；和/或
第一蓝牙广播模块包括用于采用连续搜索或间歇性搜索方式搜索智能移动终端和/或蓝牙控制终端采用蓝牙广播方式发出的配对指令并进行配对连接以收发指令的第三功能模块。
进一步地，第二蓝牙广播模块包括用于采用循环点名方式对已注册的家居电子设备发送查询指令的第四功能模块，查询指令为采用蓝牙广播方式发射的蓝牙信号。
进一步地，第四功能模块用于对于需要频繁查询状态的家居电子设备采用常循环点名查询，并用于对不需要频繁查询状态的家居电子设备根据预设的查询需求加入到循环点名中。
进一步地，第二处理器与网络通讯模块采用有线或无线连接，经网络通讯模块接收云端服务器或智能移动终端发送的查询或控制指令，将查询或控制指令采用蓝牙广播方式转发送给相应的家居电子设备，以控制家居电子设备按照指令要求执行对应操作。
进一步地，蓝牙控制终端与网络通讯模块组装在一起形成蓝牙网关或蓝牙路由器；或者蓝牙控制终端组装在家居电子设备上；或者蓝牙控制终端、网络通讯模块、家居电子设备组装在一起。
进一步地，第一、第二、第四蓝牙广播模块采用以下至少之一：
用于接收和发射蓝牙广播协议信号的蓝牙射频前端芯片，蓝牙射频前端芯片中没有微控制单元MCU；
用于接收和发射蓝牙广播协议信号的蓝牙射频前端芯片和微控制单元MCU芯片；
用于接收和发射蓝牙广播协议信号的蓝牙系统级芯片SOC，蓝牙系统级芯片SOC中带有微控制单元MCU；
用于接收和发射蓝牙广播协议信号并能配对连接的蓝牙系统级芯片SOC，蓝牙系统级芯片SOC中带有微控制单元MCU，作为主从一体的蓝牙芯片。
进一步地，家居电子设备包括以下至少之一：空调、冰箱、电视机、热水器、电饭煲、智能开关、智能插座、洗衣机、微波炉、电烤箱、洗碗机、空气净化器、加湿器、智能控制灯、扫地机、智能锁、智能音响、智能窗帘、烟雾传感器、燃气传感器。
本发明具有以下有益效果：
本发明基于蓝牙通信的智能家居控制系统，通过经各家居电子设备持续或周期性搜索指令以控制执行对应操作，改变了传统的家居电子设备需经主动广播以与控制终端匹配连接进行通讯的交互方式，且通过搜索蓝牙控制终端和/或智能移动终端经蓝牙广播方式发送的指令，将极大减少家居环境中各家居电子设备发射蓝牙广播信号的次数和频率，避免了家居环境中蓝牙广播信号的堵塞现象，且利于一对多的集中控制，实现简单、快捷、成本低廉，适宜于在智能家居领域的推广应用。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例基于蓝牙通信的智能家居控制系统的结构示意图；
图2是本发明优选实施例中蓝牙控制终端的结构示意图；
图3是本发明优选实施例基于蓝牙通信的智能家居控制系统的另一结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参照图1及图2，本发明的优选实施例提供了一种基于蓝牙通信的智能家居控制系统，包括至少一个智能家居电子设备10和至少一个蓝牙控制终端20；本实施例中，家居电子设备10包括第一处理器110和用于采用蓝牙广播方式接收指令和发送数据的第一蓝牙广播模块120；蓝牙控制终端包括第二处理器210和用于采用蓝牙广播方式接收数据和发送指令的第二蓝牙广播模块220。
本实施例基于蓝牙通信的智能家居控制系统，通过经各家居电子设备持续或周期性搜索指令以控制执行对应操作(对应于控制指令，则执行相应动作；对应于查询指令，则采集对应的状态数据并反馈给控制终端)，改变了传统的家居电子设备需经主动广播以与控制终端匹配连接进行通讯的交互方式，且通过搜索蓝牙控制终端经蓝牙广播方式发送的指令，将极大减少家居环境中各家居电子设备发射蓝牙广播信号的次数和频率，避免了家居环境中蓝牙广播信号的堵塞现象，且利于一对多的集中控制，实现简单、快捷、成本低廉，适宜于在智能家居领域的推广应用。
蓝牙是一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换。现有的蓝牙通信协议包括两个通信终端之间配对、建立数据连接及数据传输。本实施例通过在智能家居电子设备10侧经第一蓝牙广播模块120周期性接收以蓝牙广播方式传递的指令，无需在蓝牙控制终端20与家居电子设备10之间建立配对通信连接，加速了传输速度，便于提升用户体验，此外，仅需在智能家居电子设备侧配置第一蓝牙广播模块120，在蓝牙控制终端20侧配置第二蓝牙广播模块220，相对于原来采用的包含广播、连接、发送的蓝牙模块，大大降低了硬件的成本。进一步地，通过采用蓝牙广播方式进行收发的第一、第二蓝牙广播模块，无需在家居电子设备与蓝牙控制终端间建立配对通信连接，且多个同类家电设备可以同时被动接收蓝牙控制终端发出的控制指令，从而实现对多个家居电子设备的智能调节，其便于用户的实时调节，操作便利且直观简单。
本实施例中，第一、第二蓝牙广播模块采用蓝牙射频前端芯片，蓝牙射频前端芯片中没有微控制单元MCU；或者采用用于接收和发射蓝牙广播协议信号的蓝牙系统级芯片SOC，蓝牙系统级芯片SOC中带有微控制单元MCU；或者采用用于接收和发射蓝牙广播协议信号的蓝牙射频前端芯片和微控制单元MCU芯片；或者采用用于接收和发射蓝牙广播协议信号并能配对连接的蓝牙系统级芯片SOC，蓝牙系统级芯片SOC中带有微控制单元MCU，作为主从一体的蓝牙芯片。优选地，蓝牙系统级芯片SOC上集成微控制单元MCU、蓝牙收发单元、存储器单元。SOC芯片可以为德州仪器(Texas Instruments)生产的CC2540、CC2541、CC2543、CC2564等蓝牙SOC芯片。
优选地，第一、第二蓝牙广播模块采用蓝牙射频前端芯片，从而节省硬件成本，如蓝牙射频前端芯片采用上海巨微集成电路有限公司的MG127蓝牙发射芯片或者类似芯片，在此不做具体限定。
优选地，本实施例智能家居控制系统还包括：
用于对家居电子设备进行直接控制的智能移动终端或蓝牙遥控器，其中，智能移动终端至少包括用于采用蓝牙广播方式发送指令和接收数据的第三蓝牙广播模块，蓝牙遥控器至少包括用于采用蓝牙广播方式发送指令的第四蓝牙广播模块。本实施例中，第四蓝牙广播模块采用以下之一：用于接收和发射蓝牙广播协议信号的蓝牙射频前端芯片，蓝牙射频前端芯片中没有微控制单元MCU；用于接收和发射蓝牙广播协议信号的蓝牙射频前端芯片和微控制单元MCU芯片；用于接收和发射蓝牙广播协议信号的蓝牙系统级芯片SOC，蓝牙系统级芯片SOC中带有微控制单元MCU；用于接收和发射蓝牙广播协议信号并能配对连接的蓝牙系统级芯片SOC，蓝牙系统级芯片SOC中带有微控制单元MCU，作为主从一体的蓝牙芯片。
优选地，本实施例智能家居控制系统还包括：
网络通讯模块，第二处理器210连接网络通讯模块，参见图3，网络通讯模块用于与云端服务器30和/或智能移动终端40无线通讯；网络通讯模块采用采用蓝牙、WiFi、2G、3G、4G、5G、以太网、NB-IOT、eMTC、LoRa、Sigfox等物联网中至少一种通讯方式。第二处理器经网络通讯模块接收远程下发的查询或控制指令并将该查询或者控制指令经蓝牙广播方式传递至对应的家居电子设备，并经将家居电子设备反馈的工作参数等数据上传至云端服务器和/或智能移动终端，从而实现远程的遥控控制和实时查询的功能。参见图3，本实施例中，智能移动终端40在室内，可以直接控制各家居电子设备，实现交互控制及查询的功能；在远程端，智能移动终端40通过访问云端服务器30，并经室内侧的蓝牙控制终端20，可以实现远程遥控及远程查询的功能。
优选地，在一个实施例中，蓝牙控制终端与网络通讯模块组装在一起形成蓝牙网关或蓝牙路由器，对各家居电子设备进行集中控制的同时还经网络通讯模块访问互联网，为实现远程遥控和远程查询提供基础。在另一实施例中，蓝牙控制终端组装在家居电子设备上；或者蓝牙控制终端、网络通讯模块、家居电子设备组装在一起，使得整体结构紧凑、占用空间小。
针对现有的蓝牙通信技术中，作为从设备的家居电子设备需要采用蓝牙广播方式广播以与作为主设备的控制终端建立配对连接，当家居环境中存在大量家居电子设备同时广播蓝牙信号时，等待智能移动终端或蓝牙控制终端搜索，将造成信号堵塞，优选地，本实施例中，第一蓝牙广播模块120包括用于采用连续搜索或间歇性搜索方式搜索智能移动终端和/或蓝牙控制终端采用蓝牙广播方式发出的控制指令的第一功能模块，第一功能模块用于将接收的控制指令经第一处理器110控制家居电子设备的工作状态。以空调为例，当空调侧的蓝牙广播模块120接收到手机经蓝牙广播发送的开机指令后，经空调侧的第一处理器启动空调主机。当然此处仅为举例说明，在其他实施例中，控制指令还可以是温度调节、扫风启动、工作模式切换等指令。
优选地，第一蓝牙广播模块120包括用于采用连续搜索或间歇性搜索方式搜索智能移动终端和/或蓝牙控制终端采用蓝牙广播方式发出的查询指令的第二功能模块，第二功能模块用于将查询指令对应的家居电子设备的状态参数经蓝牙广播方式发送给智能移动终端和/或蓝牙控制终端。此处的状态参数可以为家居电子设备自身运行与否、运行时长或者其上传感器检测的工作参数等。优选地，家居电子设备的状态参数通过蓝牙广播方式发送给智能移动终端和/或蓝牙控制终端，便于用户实时查询，界面友好直观。
优选地，第一蓝牙广播模块120包括用于采用连续搜索或间歇性搜索方式搜索智能移动终端和/或蓝牙控制终端采用蓝牙广播方式发出的配对指令并进行配对连接以收发指令的第三功能模块。对于传递数据量大或者加密性要求高的情形，通过采用家居电子设备侧的第一蓝牙广播模块120连续搜索或间歇性搜索方式搜索控制终端发出的配对指令并进行配对连接，从而可以建立可靠的通信连接上传数据给智能移动终端和/或蓝牙控制终端。
本实施例中，智能移动终端为智能手机、智能平板电脑、智能手环、智能手表、智能眼镜中的至少一种。用户可经各种便携式的智能移动终端直接控制各种本实施例的家居电子设备，且可以实现一对多的集中控制。
优选地，本实施例中，蓝牙控制终端为连通互联网的蓝牙网关或者蓝牙路由器中的至少一种。这样用户可以远程访问连通互联网的蓝牙网关或者蓝牙路由器，进而发送控制指令或者查询指令给家中的各种家居电子设备，从而实现遥控启动和/或调节家居电子设备的工作，亦可实现远程查询家居电子设备的工作参数的目的。
优选地，第二蓝牙广播模块220包括用于采用循环点名方式对已注册的家居电子设备发送查询指令的第四功能模块，查询指令为采用蓝牙广播方式发射的蓝牙信号。即各智能家居电子设备侧的第一蓝牙广播模块120在平时处于低功耗待机状态，不需要主动发出蓝牙广播信号与蓝牙控制终端建立蓝牙匹配连接关系，而是由蓝牙控制终端经第四功能模块以循环点名方式依次发送查询指令给各已注册的家居电子设备，从而获取各家居电子设备的工作状态信息等参数，本实施例中，各家居电子设备对应的工作状态参数经蓝牙广播方式进行传递。优选地，蓝牙控制终端设有与第二处理器210连接用于存储收集的工作状态参数等数据的存储模块。
优选地，第四功能模块用于对于需要频繁查询状态的家居电子设备采用常循环点名查询，并用于对不需要频繁查询状态的家居电子设备根据预设的查询需求加入到循环点名中。优选地，对于不同类型的电子设备设置不同的查询频率，譬如，对于涉及影响居家安全的烟感监测器、智能门锁等，将其录入常循环目录中，对于其他类型的家居电子设备，如电视机、空调等，则根据预设的时段或者频率将其添加至循环目录中。本实施例蓝牙控制终端，可以根据需求和/或预设的监测频率对各种家居电子设备进行智能化、动态化及全天候管理，监控灵活且针对性强，亦可以通过分时段或者不同频率等级监测来降低系统的整体功耗。
优选地，各智能家居电子设备在上电时实现在智能家居蓝牙控制终端侧的注册，具体包括，智能家居电子设备上电时周期性发射蓝牙广播信号并搜索蓝牙控制终端绑定信号实现注册，各智能家居电子设备注册后，处于搜索状态，从而等待蓝牙控制终端的查询或控制指令。优选地，可以经动态口令或者加密密钥的方式进行绑定注册，从而提升对家居电子设备控制的安全性，避免外界的恶意攻击。
本实施例中，家居电子设备包括以下至少之一：空调、冰箱、电视机、热水器、电饭煲、智能开关、智能插座、洗衣机、微波炉、电烤箱、洗碗机、空气净化器、加湿器、智能控制灯、扫地机、智能锁、智能音响、智能窗帘、烟雾传感器、燃气传感器。
在其他实施例中，家居电子设备还可以替换为传感器采集终端或者无线射频发射装置，从而将本实施例智能家居控制系统替换为其他由无线通信终端构成的物联网系统。
本实施例基于蓝牙通信的智能家居控制系统，通过经各家居电子设备持续或周期性搜索指令以控制执行对应操作，改变了传统的家居电子设备需经主动广播以与控制终端匹配连接进行通讯的交互方式，且通过搜索蓝牙控制终端和/或智能移动终端经蓝牙广播方式发送的指令，将加大减少家居环境中各家居电子设备发射蓝牙广播信号的次数和频率，避免了家居环境中蓝牙广播信号的堵塞现象，且利于一对多的集中控制，实现简单、快捷、成本低廉，适宜于智能家居领域的推广应用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于蓝牙通信的智能家居控制系统，其特征在于，包括至少一个智能家居电子设备和至少一个蓝牙控制终端；
所述家居电子设备包括第一处理器和用于采用蓝牙广播方式接收指令和发送数据的第一蓝牙广播模块；
所述蓝牙控制终端包括第二处理器和用于采用蓝牙广播方式接收数据和发送指令的第二蓝牙广播模块；
所述第一蓝牙广播模块和第二蓝牙广播模块采用以下至少之一：
用于接收和发射蓝牙广播协议信号的蓝牙射频前端芯片，所述蓝牙射频前端芯片中没有微控制单元MCU；
用于接收和发射蓝牙广播协议信号的蓝牙射频前端芯片和微控制单元MCU芯片；
用于接收和发射蓝牙广播协议信号的蓝牙系统级芯片SOC，所述蓝牙系统级芯片SOC中带有微控制单元MCU；
所述第二蓝牙广播模块包括用于采用循环点名方式对已注册的所述家居电子设备发送查询指令的第四功能模块，所述查询指令为采用蓝牙广播方式发射的蓝牙信号，所述第四功能模块用于对于需要频繁查询状态的所述家居电子设备采用常循环点名查询，并用于对不需要频繁查询状态的所述家居电子设备根据预设的查询需求加入到循环点名中；
各智能家居电子设备在上电时实现在智能家居蓝牙控制终端侧的注册，具体包括：智能家居电子设备上电时周期性发射蓝牙广播信号并搜索蓝牙控制终端绑定信号实现注册，各智能家居电子设备注册后，处于搜索状态，从而等待蓝牙控制终端的查询或控制指令；
所述第一蓝牙广播模块包括用于采用连续搜索或间歇性搜索方式搜索所述蓝牙控制终端采用蓝牙广播方式发出的控制指令的第一功能模块，所述第一功能模块用于将接收的所述控制指令经所述第一处理器控制所述家居电子设备的工作状态；
所述第一蓝牙广播模块包括用于采用连续搜索或间歇性搜索方式搜索所述蓝牙控制终端采用蓝牙广播方式发出的查询指令的第二功能模块，所述第二功能模块用于将所述查询指令对应的所述家居电子设备的状态参数经蓝牙广播方式发送给所述蓝牙控制终端；和/或
所述第一蓝牙广播模块包括用于采用连续搜索或间歇性搜索方式搜索所述蓝牙控制终端采用蓝牙广播方式发出的配对指令并进行配对连接以收发指令的第三功能模块。
2.根据权利要求1所述的基于蓝牙通信的智能家居控制系统，其特征在于，还包括：
用于对所述家居电子设备进行直接控制的智能移动终端或蓝牙遥控器，其中，所述智能移动终端至少包括用于采用蓝牙广播方式发送指令和接收数据的第三蓝牙广播模块，所述蓝牙遥控器至少包括用于采用蓝牙广播方式发送指令的第四蓝牙广播模块。
3.根据权利要求1所述的基于蓝牙通信的智能家居控制系统，其特征在于，还包括：
网络通讯模块，所述第二处理器连接所述网络通讯模块，所述网络通讯模块用于与云端服务器和/或智能移动终端无线通讯；所述网络通讯模块采用采用蓝牙、WiFi、2G、3G、4G、5G、以太网、NB-IOT、eMTC、LoRa、Sigfox中至少一种通讯方式。
4.根据权利要求3所述的基于蓝牙通信的智能家居控制系统，其特征在于，
所述第二处理器与所述网络通讯模块采用有线或无线连接，经所述网络通讯模块接收云端服务器或智能移动终端发送的查询或控制指令，将所述查询或控制指令采用蓝牙广播方式转发送给相应的家居电子设备，以控制所述家居电子设备按照指令要求执行对应操作。
5.根据权利要求4所述的基于蓝牙通信的智能家居控制系统，其特征在于，
所述蓝牙控制终端与所述网络通讯模块组装在一起形成蓝牙网关或蓝牙路由器；或者所述蓝牙控制终端组装在家居电子设备上；或者所述蓝牙控制终端、所述网络通讯模块、所述家居电子设备组装在一起。
6.根据权利要求2所述的基于蓝牙通信的智能家居控制系统，其特征在于，
所述第四蓝牙广播模块采用以下至少之一：
用于接收和发射蓝牙广播协议信号的蓝牙射频前端芯片，所述蓝牙射频前端芯片中没有微控制单元MCU；
用于接收和发射蓝牙广播协议信号的蓝牙射频前端芯片和微控制单元MCU芯片；
用于接收和发射蓝牙广播协议信号的蓝牙系统级芯片SOC，所述蓝牙系统级芯片SOC中带有微控制单元MCU；
用于接收和发射蓝牙广播协议信号并能配对连接的蓝牙系统级芯片SOC，所述蓝牙系统级芯片SOC中带有微控制单元MCU，作为主从一体的蓝牙芯片。
7.根据权利要求1至6任一所述的基于蓝牙通信的智能家居控制系统，其特征在于，
所述家居电子设备包括以下至少之一：空调、冰箱、电视机、热水器、电饭煲、智能开关、智能插座、洗衣机、微波炉、电烤箱、洗碗机、空气净化器、加湿器、智能控制灯、扫地机、智能锁、智能音响、智能窗帘、烟雾传感器、燃气传感器。
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