CN110677329A - 一种智能家居控制与监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能家居控制与监测系统，其包括互联网网关，其设有WIFi模块和第一BLE蓝牙模块，该互联网网关通过WiFi模块与路由器互联网连接；智能电源插头，其连接在家用电器上用于驱动家用电器，其设有可连接第一BLE蓝牙模块的第二BLE蓝牙模块；智能LED灯泡，其设有可连接第一BLE蓝牙模块的第三BLE蓝牙模块；智能传感器，用于监测家居环境，其设有可连接第一BLE蓝牙模块的第四BLE蓝牙模块；第四、第三与第二BLE蓝牙模块互相蓝牙连接，形成网格拓扑结构。本发明可以实现包括本地语言在内的对家用电器的语音控制，以及监测家居环境，而且使路由器的负担大大降低。

Description

一种智能家居控制与监测系统
技术领域
本发明涉及智能家居领域，具体涉及一种智能家居控制与监测系统。
背景技术
目前家用电器配套的遥控器之间无法兼容，使用不方便。为了解决这个问题，人们提出了智能家居控制系统，智能家居控制系统主要是通过移动终端对家用电器的工作进行远程控制，提升家居智能化、安全性、便利性及舒适性。
大多数现有产品，如电源插头、通用遥控装置，在市场上都需要连接到路由器。这给家里的路由器带来了巨大的负担，因为大多数家庭使用路由器的设计限制了连接的数量为大约10个。因此，如果在家里10个电源插头连接到路由器，那就意味着用户无法访问互联网。此外，这些设备只能控制家用电器，但无法监控家用电器的状态，比如电泄漏、过热等。
有些人可以提供语音控制，但所有的互联网接入都是必需的，需要一个智能的云服务器。针对中国现有的网络流量,几秒钟的延迟是不可避免的——当用户命令需要在云服务器通过互联网分析并发送回来,最后打开家电——这些过程通常需要2至5秒。此外，这种方法需要在国内有强大的硬件平台和对云计算的大量投资。因此，这使得该设备变得昂贵——小米的语音信箱售价为299元人民币，亚马逊的echo dot售价为49美元。此外，在这种方法中，语音控制的语言使用仅限于少数——目前为英语和普通话。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种智能家居控制与监测系统，其可以实现包括本地语言在内的对家用电器的语音控制，以及监测家居环境，而且使路由器的负担大大降低。
所采用的技术方案为：
一种智能家居控制与监测系统，包括
移动设备，用于监测及输入命令控制；所述移动设备具有语音控制模块，所述语音控制模块可以传送语音命令；
路由器，其与移动设备WIFI连接；
互联网网关，其设有WIFi模块和第一BLE蓝牙模块，该互联网网关通过WiFi模块与路由器互联网连接；
智能电源插头，其连接在家用电器上用于驱动家用电器，其设有可连接第一BLE蓝牙模块的第二BLE蓝牙模块；
智能LED灯泡，其设有可连接第一BLE蓝牙模块的第三BLE蓝牙模块；
智能传感器，用于监测家居环境，其设有可连接第一BLE蓝牙模块的第四BLE蓝牙模块；所述第四BLE蓝牙模块、第三BLE蓝牙模块与第二BLE蓝牙模块互相蓝牙连接，形成网格拓扑结构。
进一步地，所述移动设备包括手机、平板电脑或笔记本电脑。
进一步地，所述智能传感器包括温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器、G传感器、声音传感器和PIR传感器中的一种或几种。
本发明的有益效果在于，
本发明通过使用互联网网关来提供灵活性，当用户需要远程控制和家庭监控时，使用“互联网网关”连接到家里的路由器，只有互联网网关连接到路由器，所有其他设备都通过网格拓扑结构进行内部连接而不连接到路由器，大大降低了路由器的负担。
附图说明
图1为智能家居控制与监测系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的阐述。
参见图1所示，一种智能家居控制与监测系统，包括
移动设备1，例如包括手机11、平板电脑12或笔记本电脑13，用于监测及输入命令控制；所述移动设备具有语音控制模块，所述语音控制模块可以传送语音命令；
路由器2，其与移动设备WIFI连接；
互联网网关3，其设有WIFi模块(WIFI IC)和第一BLE蓝牙模块(BLE IC)，该互联网网关通过WiFi模块与路由器互联网连接；
智能电源插头4，其连接在家用电器上用于驱动家用电器，其设有可连接第一BLE蓝牙模块的第二BLE蓝牙模块；
智能LED灯泡5，其设有可连接第一BLE蓝牙模块的第三BLE蓝牙模块；
智能传感器6，用于监测家居环境，其设有可连接第一BLE蓝牙模块的第四BLE蓝牙模块；所述第四BLE蓝牙模块、第三BLE蓝牙模块与第二BLE蓝牙模块互相蓝牙连接，形成网格拓扑结构。
其中互联网网关，可以远程控制家用电器，并通过移动设备(例如通过移动设备的app)监控家庭状况。移动设备通过互联网连接到互联网网关的WIFI模块。在收到移动设备的指令(或称命令)后，WIFI模块会通知第一BLE蓝牙模块，该第一BLE蓝牙模块通过网状拓扑结构连接到所有智能电源插头、智能LED灯泡和智能传感器上，并且可以根据移动设备(例如移动电话)的指令访问和控制所有这些具有智能电源插头的家用电器、智能LED灯泡和智能传感器。
智能电源插头可以驱动家用电器，如电风扇、灯等。智能电源插头可以通过连接到互联网网关来控制。每一个智能电源插头都包含一个可连接到互联网网关的第一BLE蓝牙模块(BLE IC)进行蓝牙连接的第二BLE蓝牙模块。3。智能LED灯泡，可以由移动设备或互联网网关控制。每个智能LED灯泡组成一个BLE模块，使它能够通过蓝牙和红外线发射器连接到互联网网关的BLE IC或移动设备，这样，带有红外遥控的家用电器就可以通过移动设备或互联网网关来控制。
智能传感器，例如温度传感器、湿度传感器、CO2传感器、G-传感器(G-sensor)、声音传感器和PIR传感器，分别用于检测温度、湿度、二氧化碳水平、移动、声音以及人在家中的存在。例如PIR传感器，用于智能家居，主要用于检测人体运动的存在。它通过互联网网关进行连接，并通过互联网网关把传感器数据传送到移动设备上。例如温度传感器可被嵌入到家用电器内部插件中，用于检测温度是否超过预设的限制值，比如说，50℃。每个智能传感器都包含一个可连接到互联网网关的第一BLE蓝牙模块(BLE IC)进行蓝牙连接的第三BLE蓝牙模块。用户可以通过移动设备(例如手机端或电脑端)来监控家居环境状况，无论用户是在家里还是在远处。
移动设备的语音控制模块，可以对所有智能LED灯泡和智能电源插头进行语音控制。所有的语音命令都可以是本地的，当然也可以是普通话、英语或其他语言，不需要互联网接入。语音命令是用户定义的，命令可以是任何语言。
通过BLE模块蓝牙连接建构的网格拓扑结构，可以部署多个数量的智能电源插头，智能LED灯泡和智能传感器，并且每个蓝牙模块都可以和互联网网关的蓝牙模块连接。正因为如此，每个设备都是内部连接的，所以只有互联网网关需要连接到路由器，从而所有的智能电源插头，智能LED灯泡和智能传感器都可以访问。
本发明使家用电器的语音控制成为可能。在家里或远方通过移动设备控制家用电器。通过移动设备在家里或远处监控家居环境状况。用户不需要更换家用电器来享受家庭智能的乐趣——只需将家用电器插入智能电源插头，或者使用智能LED灯泡作为移动设备的遥控器。不像其他使用WIFI的人，它要求所有设备都连接到路由器，会给路由器带来巨大的负担。
本发明的工作过程可以有两种方式：
第一种方式，用户在家里，不需要远程控制——不需要路由器连接
所有具有智能电源插头的家用电器、智能LED灯泡和智能传感器都通过网格拓扑结构进行内部连接，其中一个可作为“中心”，而另一个则充当“节点”。在初始化过程中，“中心”和“节点”都包含和记录网格拓扑结构中“中心”和“节点”的所有地址。移动设备通过BLE蓝牙模块连接到“中心”。移动设备(例如手机上的app应用)可以接收用户的控制指令，用户可以点击按钮或语音命令。移动设备将命令发送到“中心”，“中心”发布到网格拓扑结构中的“节点”。“节点”接收来自“中心”或其他“节点”的命令，如果命令被发送给它，则它将根据命令执行动作，否则它将重新发布命令到其他“节点”，直到目标“节点”接收到命令为止。
所有“节点”定期向移动设备(手机端或电脑端，我们称为客户端)报告，可以设置0.5-30秒时间间隔，例如每隔15秒，通知“客户端”它们的功能正常，以便“客户端”知道哪个“节点”在下降。
例如命令是检查家中某个地方的房间温度和湿度，使用智能传感器的温度传感器和湿度传感器。
A1智能传感器检查接收到的命令是否是在询问它正在检测的状态。如果命令中的地址与自己的地址相匹配，智能传感器将发布包含其地址、温度和湿度的数据，这些数据将被传送到网格拓扑结构中。网格拓扑结构中的所有“节点”将重新发布这些数据，通过网格拓扑结构，直到“客户端”接收它为止。也就是把这些数据发送到移动设备上，这样用户就可以知道家里例如某个地方的温度和湿度。如果智能传感器被关闭，将在与移动设备连接时立即通知用户。
A2如果来自移动设备的命令是打开/关闭由智能电源插头驱动的家用电器，同样的过程就如A1段所述。智能电源插头的电源模块将检查接收到的命令是否开启/关闭它驱动的家用电器。如果命令中的地址与自己的地址相匹配，那么这个家用电器的电源模块的电源部分将会打开/关闭它驱动的家用电器。智能电源插头将发布包含其地址的数据，以及对网格拓扑结构所做的操作，以确认它完成了该命令的“中心”。网格拓扑结构中的所有“节点”将重新发布这些数据，通过网格拓扑结构，直到“客户端”接收它为止。也就是把这些数据发送到移动设备上，以便用户知道操作已经完成。
A3如果来自移动设备的命令是开启/关闭，调整智能LED灯泡的亮度，或者让智能LED灯泡发出红外线信号来控制家用电器，同样的过程就如A1段所述。在命令数据中的地址与它自己的地址匹配时，该智能LED灯泡首先检查。如果没有，它将重新发布命令到其他“节点”。如果该地址与自己的地址相匹配，它将检查该命令是否用于LED控制，并将开启/关闭或调整LED灯泡的亮度。如果该命令是将红外信号发送给家用电器，比如一台电视机，它会根据命令中的数据发射红外发射器模块的远程控制红外信号。如果智能LED灯泡坏了，根据A2段所述，“客户端”将在与移动设备连接时立即通知用户。
第二种方式，在家中或在远处远程控制——需要与路由器连接。
所有具有智能电源插头的家用电器、智能LED灯泡和智能传感器都通过网格拓扑结构进行内部连接，而互联网网关的功能则充当“中心”，而其他设备(具有智能电源插头的家用电器、智能LED灯泡和智能传感器)则充当“节点”。在初始化过程中，“中心”和“节点”都包含和记录网格拓扑结构中“节点”的所有地址。“中心”可以访问所有的“节点”。这个互联网网关的WIFI模块连接到路由器。移动设备通过路由器连接到WIFI无线网络。因此，只有连接到路由器的互联网网关和连接到互联网网关的所有移动设备才能访问网格拓扑结构中的所有“节点”。移动设备可以接收用户的控制指令，用户可以点击按钮或语音命令。移动设备将指令发送到互联网网关的WIFI模块，互联网网关的WIFI模块发送到其第一BLE蓝牙模块(“中心”)。“中心”将发布接收到网格网络中的“节点”的命令。“节点”接收来自“中心”或其他“节点”的命令，如果命令被发送给它，则它将根据命令执行动作，否则它将重新发布命令到其他“节点”，直到目标“节点”接收到命令为止。
在该工作过程中，智能传感器可以远程安全监控。有了G-传感器，智能传感器可以在检测到移动设备时立即通知移动设备。有了PIR传感器，一旦检测到像人这样的红外线，智能传感器就可以立即通知移动设备。有了声音传感器，智能传感器就能在检测到婴儿哭闹等声音后立即通知移动设备。
通过温度传感器,智能传感器可以立即通知移动设备设置某些阈值,例如26℃,然后移动设备可以发出命令来调整空调或加热器,或如果它是设定在40℃,移动设备可以报警用户可能有火灾的危险。
所有智能电源插头、智能LED灯泡可以由移动设备的移动应用(如手机APP)控制。智能电源插头可以根据移动设备检测到的语音指令开启/关闭。智能LED可以根据移动设备检测到的语音指令，开启/关闭或改变亮度。由智能LED灯泡附近的红外线遥控装置控制家用电器，可以根据移动设备检测到的语音指令进行控制。
只有互联网网关(BLE-WIFI)需要连接到路由器和所有移动设备连接到它通过路由器可以访问所有节点——智能电源插头、智能传感器、智能LED灯泡-初始化后的网状网络(即网格拓扑结构)。
这项发明解决了一些问题，本发明通过使用互联网网关来提供灵活性，用户需要远程控制和家庭监控，使用“互联网网关”连接到家里的路由器，只有互联网网关连接到路由器，所有其他设备都通过网格拓扑结构进行内部连接而不连接到路由器，大大降低了路由器的负担。
除了控制家用电器外，该系统还监控所有接入智能电源插头的家用电器的状态。用户可以通过移动设备识别哪个是发生故障。
移动设备的语音控制模块的语音控制命令可以是本地嵌入在移动电话或平板电脑上的移动应用程序。几乎每个人都拥有一部移动电话，这样一来，成本就很低，语音控制命令可以是本地的，不需要云计算，用户语音命令的响应是即时的。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种智能家居控制与监测系统，其特征在于，包括
移动设备，用于监测及输入命令控制；所述移动设备具有语音控制模块，所述语音控制模块可以传送语音命令；
路由器，其与移动设备WIFI连接；
互联网网关，其设有WIFi模块和第一BLE蓝牙模块，该互联网网关通过WiFi模块与路由器互联网连接；
智能电源插头，其连接在家用电器上用于驱动家用电器，其设有可连接第一BLE蓝牙模块的第二BLE蓝牙模块；
智能LED灯泡，其设有可连接第一BLE蓝牙模块的第三BLE蓝牙模块；
智能传感器，用于监测家居环境，其设有可连接第一BLE蓝牙模块的第四BLE蓝牙模块；所述第四BLE蓝牙模块、第三BLE蓝牙模块与第二BLE蓝牙模块互相蓝牙连接，形成网格拓扑结构。
2.根据权利要求1所述的智能家居控制与监测系统，其特征在于，所述移动设备包括手机、平板电脑或笔记本电脑。
3.根据权利要求1所述的智能家居控制与监测系统，其特征在于，所述智能传感器包括温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器、G传感器、声音传感器和PIR传感器中的一种或几种。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200110

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