CN109357363A - 一种基于zigbee的室内环境控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于zigbee的室内环境控制系统，包括：包括控制器，以及分别与控制器连接的环境参数采集装置、串口‑以太网‑WiFi模块和第一ZigBee模块；还包括网络终端设备，通过所述串口‑以太网‑WiFi模块与所述控制器连接；还包括室内终端设备，以及分别与室内终端设备连接的第二ZigBee模块；环境参数采集装置，用于采集室内环境参数，并将所述室内环境参数传输给所述控制器；控制器，存储着预设的uCOSIII系统和STemWin界面，及搭载至少一个触控显示屏，用于根据用户通过所述触控显示屏输入的控制指令或所述网络终端设备的远程控制指令，基于所述室内环境参数调整所述室内终端设备的运行状态。本发明能够解决启动耗时长，以及断网、服务器宕机等导致的控制流程破坏问题。

Description

一种基于zigbee的室内环境控制系统
技术领域
本发明涉及智能家居技术领域，尤其涉及一种基于zigbee的室内环境控制系统。
背景技术
智能家居的概念在近几年越来越火热，随着人们生活质量的提高，智能家居也慢慢进入了人们的生活中。智能家居通过有线或无线网络把终端设备如家用电器、各种环境传感器等集中连接到一个家庭网关控制器中，然后通过控制器联网把数据上传到服务器，进而可以通过各种客户端如手机、平板电脑以及家用PC，监看设备环境信息与控制室内各电气设备。
虽然智能家居的概念越来越火热，但只有少数厂商能真正打开市场。究其原因发现，不受大众青睐并不是因为技术水平低、功能欠缺的原因，而是后期使用体验差，维护麻烦，故障率高。如客户端断网、终端设备掉线、供电问题常常使得控制不成功。而有的情况是灵敏度过高，导致设备过度反应，一些误报产生报警声，制造了更多的噪音，不仅没做到智能，给用户带来更多的烦恼。
基于上述问题，对现有技术的研究和实践过程中，本发明的发明人发现：
如果采用嵌入式系统或PC做服务器，其系统启动速度最快也要7～8s，然后才能启动应用程序，如果发生掉电、宕机等情况，需等待较长时间；
如果采用云技术，监控的数据都是通过网络上传到云端，用户通过客户端或浏览器进行监控。万一发生断网或云服务器宕机的情况，就不能及时实现操作，需要专人来维护，而现场控制方面只能退回到单个设备手动开关，这在一些会议室、教室等重要活动场合是不能容忍的。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于zigbee的室内环境控制系统，能够解决启动耗时长，以及断网、服务器宕机等导致的控制流程破坏问题。
为解决上述问题，本发明的一个实施例提供一种基于zigbee的室内环境控制系统，包括控制器，以及分别与所述控制器连接的环境参数采集装置、串口-以太网-WiFi模块和第一ZigBee模块；还包括网络终端设备，所述网络终端设备通过所述串口-以太网-WiFi模块与所述控制器连接；还包括室内终端设备，以及分别与每个所述室内终端设备连接的第二ZigBee模块；其中，所述控制器通过第一ZigBee模块和第二ZigBee模块与所述室内终端设备进行无线通信；
所述环境参数采集装置，用于采集室内环境参数，并将所述室内环境参数传输给所述控制器；
所述控制器，存储着预设的uCOSIII系统和STemWin界面，及搭载至少一个触控显示屏，用于根据用户通过所述触控显示屏输入的控制指令或所述网络终端设备的远程控制指令，基于所述室内环境参数调整所述室内终端设备的运行状态。
进一步地，所述控制器，还用于响应自适应控制指令，根据所述室内环境参数和人体热适应预设值，对所述室内终端设备进行调整，直至当下室内环境的室内环境参数满足人体热适应和人体对室内环境感受的预设条件。
进一步地，所述控制器包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现对所述室内终端设备的单独控制或一键控制；其中，
所述对所述室内终端设备的单独控制，为对空调、风扇、照明灯、窗帘和推窗器的单独控制；
所述对所述室内终端设备的一键控制，为对设定若干种环境模式的切换控制；所述环境模式，根据所有所述室内设备终端的运行状态设定，包括通风模式、办公模式、会议模式、放映模式、休息模式和离开模式。
进一步地，所述环境参数采集装置包括温湿度传感器和气体传感器；所述室内环境参数包括空气温度、相对湿度和二氧化碳浓度。
进一步地，所述网络终端设备通过所述串口-以太网-WiFi模块与所述控制器连接，具体为：
所述网络终端设备根据不同用户实际布局需求，通过串口-以太网-WiFi模块的串口转以太网模式或串口转wifi-client模式或串口转wifi-AP模式与所述控制器进行数据上传和远程控制。
进一步地，所述室内终端设备，包括空调、风扇、照明灯、窗帘和推窗器。
进一步地，所述控制器为STM32F4高性能微控制器，所述网络终端包括服务器和智能终端。
进一步地，所述的基于zigbee的室内环境控制系统，还包括用于给所述基于zigbee的室内环境控制系统提供电力的电源装置。
进一步地，所述预设的uCOSIII系统为一个可裁剪、可剥夺型的多任务实时操作系统。
进一步地，所述触控显示屏用于显示预设的STemWin界面和响应用户输入的相关控制指令。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明实施例提供的一种基于zigbee的室内环境控制系统，基于存储着预设的uCOSIII系统和STemWin界面的控制器，系统启动速度快，界面控制流程反应速度快，设备控制响应时间短。所述控制器通过第一ZigBee模块和第二ZigBee模块与所述室内终端设备进行无线通信，端设备只需配备相应的无线通信模块即可完成通信功能，无需布线，便于升级已有电器设备。所述网络终端设备通过所述串口-以太网-WiFi模块与所述控制器连接，具有串口转以太网、串口转wifi(client)、串口转wifi(AP)三种模式，满足不同用户实际布局需求。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于zigbee的室内环境控制系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的基于zigbee的室内环境控制系统的另一结构示意图。
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1-2，本发明的一个本实施例，提供了一种基于zigbee的室内环境控制系统，包括控制器101，以及分别与所述控制器101连接的环境参数采集装置102、串口-以太网-WiFi模块103和第一ZigBee模块105；还包括网络终端设备104，所述网络终端设备104通过所述串口-以太网-WiFi模块103与所述控制器101连接；还包括室内终端设备107，以及分别与每个所述室内终端设备107连接的第二ZigBee模块106。其中，所述控制器101通过第一ZigBee模块105和第二ZigBee模块106与所述室内终端设备107进行无线通信。
所述环境参数采集装置102，用于采集室内环境参数，并将所述室内环境参数传输给所述控制器101；
所述控制器101，存储着预设的uCOSIII系统和STemWin界面，及搭载至少一个触控显示屏108，用于根据用户通过所述触控显示屏108输入的控制指令或所述网络终端设备104的远程控制指令，基于所述室内环境参数调整所述室内终端设备107的运行状态。
在本实施例中，优选地，所述环境参数采集装置102包括温湿度传感器和气体传感器；所述室内环境参数包括空气温度、相对湿度和二氧化碳浓度。
用户可以根据自身对室内环境的需求，设定所述环境参数采集装置102的室内环境参数采集周期。
在本实施例中，优选地，所述网络终端设备104通过所述串口-以太网-WiFi模块103与所述控制器101连接，具体为：
所述网络终端设备104根据不同用户实际布局需求，通过串口-以太网-WiFi模块103的串口转以太网模式或串口转wifi-client模式或串口转wifi-AP模式与所述控制器101进行数据上传和远程控制。
在本实施例中，优选地，所述室内终端设备107，包括空调、风扇、照明灯、窗帘和推窗器。
可以理解的是，所述室内终端设备107不限于上述例举，可以是所有智能电器设备或电气设备。
在本实施例中，优选地，所述控制器101为STM32F4高性能微控制器，所述网络终端包括服务器和智能终端。
STM32F4高性能微控制器最大的优势，就是新增了硬件FPU单元以及DSP指令，同时，STM32F4的主频也提高了很多，达到168Mhz(可获得210DMIPS的处理能力)，这使得STM32F4尤其适用于需要浮点运算或DSP处理的应用，也被称之为：DSC，具有非常广泛的应用前景。
STM32F4高性能微控制器101主要优势如下：
1)更先进的内核。STM32F4采用Cortex M4内核，带FPU和DSP指令集。
2)更多的资源。STM32F4拥有多达192KB的片内SRAM，带摄像头接口(DCMI)、加密处理器(CRYP)、USB高速OTG、真随机数发生器、OTP存储器等。
3)增强的外设功能。对于相同的外设部分，STM32F4具有更快的模数转换速度、更低的ADC/DAC工作电压、32位定时器、带日历功能的实时时钟(RTC)、IO复用功能大大增强、4K字节的电池备份SRAM以及更快的USART和SPI通信速度。
4)更高的性能。STM32F4最高运行频率可达168Mhz；STM32F4拥有ART自适应实时加速器，可以达到相当于FLASH零等待周期的性能；STM32F4的FSMC采用32位多重AHB总线矩阵，总线访问速度明显提高。
5)更低的功耗。STM32F40x的功耗为：238uA/Mhz，其中低功耗版本的STM32F401更是低到：140uA/Mhz。
在本实施例中，优选地，所述的基于zigbee的室内环境控制系统，还包括用于给所述基于zigbee的室内环境控制系统提供电力的电源装置109。
在本实施例中，优选地，所述预设的uCOSIII系统为一个可裁剪、可剥夺型的多任务实时操作系统。
μC/OS III(Micro-Controller Operating System III)是一个可以基于ROM运行的、可裁剪的、抢占式、实时多任务内核，具有高度可移植性，特别适合于微处理器和控制器101，适合很多商业操作系统性能相当的实时操作系统(RTOS)。
在本实施例中，优选地，所述触控显示屏108用于显示预设的STemWin界面和响应用户输入的相关控制指令。
本发明第一实施例提供的一种基于zigbee的室内环境控制系统，基于存储着预设的uCOSIII系统和STemWin界面的控制器101，系统启动速度快，界面控制流程反应速度快，设备控制响应时间短。所述控制器101通过第一ZigBee模块105和第二ZigBee模块106与所述室内终端设备107进行无线通信，端设备只需配备相应的无线通信模块即可完成通信功能，无需布线，便于升级已有电器设备。所述网络终端设备104通过所述串口-以太网-WiFi模块103与所述控制器101连接，具有串口转以太网、串口转wifi(client)、串口转wifi(AP)三种模式，满足不同用户实际布局需求。
本发明的另一个本实施例，在上述实施例提供的一种基于zigbee的室内环境控制系统的基础上，优选地，所述控制器101包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现对所述室内终端设备107的单独控制或一键控制；其中，
所述对所述室内终端设备107的单独控制，为对空调、风扇、照明灯、窗帘和推窗器的单独控制；
所述对所述室内终端设备107的一键控制，为对设定若干种环境模式的切换控制；所述环境模式，根据所有所述室内设备终端的运行状态设定，包括通风模式、办公模式、会议模式、放映模式、休息模式和离开模式。
本实施例提供的一种基于zigbee的室内环境控制系统的软件架构采用uCOS III+STemwin(实时操作系统+图形用户界面)方案，在界面设计中，具有单独控制的功能，实现包括但不仅限于对空调、风扇、照明灯、窗帘和推窗器的控制，也有一键控制的功能，使之设定成为若干种环境模式，包括通风模式、办公模式、会议模式、放映模式、休息模式和离开模式，使其满足各类人群的控制需求。
本发明的又一个本实施例，在上述实施例提供的一种基于zigbee的室内环境控制系统的基础上，优选地，所述控制器101，还用于响应自适应控制指令，根据所述室内环境参数和人体热适应预设值，对所述室内终端设备107进行调整，直至当下室内环境的室内环境参数满足人体热适应和人体对室内环境感受的预设条件。
其中，人体热适应预设值为我国湿热地区前期研究成果中得到的预设值，人体对室内环境感受为用户对室内环境的评价信息。
本实施例提供的一种基于zigbee的室内环境控制系统，能够对室内环境设定监测自动微调功能，实现室内环境智能化控制，使室内环境参数控制自适应，达到人体舒适、节约能源的效果。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本发明的保护范围。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

Claims (10)

1.一种基于zigbee的室内环境控制系统，其特征在于，包括控制器，以及分别与所述控制器连接的环境参数采集装置、串口-以太网-WiFi模块和第一ZigBee模块；还包括网络终端设备，所述网络终端设备通过所述串口-以太网-WiFi模块与所述控制器连接；还包括室内终端设备，以及分别与每个所述室内终端设备连接的第二ZigBee模块；其中，所述控制器通过第一ZigBee模块和第二ZigBee模块与所述室内终端设备进行无线通信；
所述环境参数采集装置，用于采集室内环境参数，并将所述室内环境参数传输给所述控制器；
所述控制器，存储着预设的uCOSIII系统和STemWin界面，及搭载至少一个触控显示屏，用于根据用户通过所述触控显示屏输入的控制指令或所述网络终端设备的远程控制指令，基于所述室内环境参数调整所述室内终端设备的运行状态。
2.根据权利要求1所述的基于zigbee的室内环境控制系统，其特征在于，所述控制器，还用于响应自适应控制指令，根据所述室内环境参数和人体热适应预设值，对所述室内终端设备进行调整，直至当下室内环境的室内环境参数满足人体热适应和人体对室内环境感受的预设条件。
3.根据权利要求1所述的基于zigbee的室内环境控制系统，其特征在于，所述控制器包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现对所述室内终端设备的单独控制或一键控制；其中，
所述对所述室内终端设备的单独控制，为对空调、风扇、照明灯、窗帘和推窗器的单独控制；
所述对所述室内终端设备的一键控制，为对设定若干种环境模式的切换控制；所述环境模式，根据所有所述室内设备终端的运行状态设定，包括通风模式、办公模式、会议模式、放映模式、休息模式和离开模式。
4.根据权利要求1所述的基于zigbee的室内环境控制系统，其特征在于，所述环境参数采集装置包括温湿度传感器和气体传感器；所述室内环境参数包括空气温度、相对湿度和二氧化碳浓度。
5.根据权利要求1所述的基于zigbee的室内环境控制系统，其特征在于，所述网络终端设备通过所述串口-以太网-WiFi模块与所述控制器连接，具体为：
所述网络终端设备根据不同用户实际布局需求，通过串口-以太网-WiFi模块的串口转以太网模式或串口转wifi-client模式或串口转wifi-AP模式与所述控制器进行数据上传和远程控制。
6.根据权利要求1所述的基于zigbee的室内环境控制系统，其特征在于，所述室内终端设备，包括空调、风扇、照明灯、窗帘和推窗器。
7.根据权利要求1所述的基于zigbee的室内环境控制系统，其特征在于，所述控制器为STM32F4高性能微控制器，所述网络终端包括服务器和智能终端。
8.根据权利要求1所述的基于zigbee的室内环境控制系统，其特征在于，还包括用于给所述基于zigbee的室内环境控制系统提供电力的电源装置。
9.根据权利要求1所述的基于zigbee的室内环境控制系统，其特征在于，所述预设的uCOSIII系统为一个可裁剪、可剥夺型的多任务实时操作系统。
10.根据权利要求1所述的基于zigbee的室内环境控制系统，其特征在于，所述触控显示屏用于显示预设的STemWin界面和响应用户输入的相关控制指令。
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