CN203178784U

CN203178784U - 一种基于物联网的智能家居控制系统

Info

Publication number: CN203178784U
Application number: CN2013201559856U
Authority: CN
Inventors: 袁峰; 李引; 何川
Original assignee: Guangzhou Institute of Software Application Technology Guangzhou GZIS
Current assignee: Guangzhou Institute of Software Application Technology Guangzhou GZIS
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2023-03-29

Abstract

本实用新型属于物联网技术领域，具体公开了一种基于物联网的智能家居控制系统。该系统包括移动智能控制终端、与所述移动智能控制终端通过移动互联网或者WiFi连接的中心控制器、以及与所述中心控制器通过紫蜂无线网络连接的节点控制器，在所述节点控制器中设置有用于学习电器设备红外控制指令的红外学习模块和用于向电器设备发射红外控制信号的红外发射模块。本实用新型采用ZigBee无线传输方式，不仅具有低复杂度、低功耗、低速率、低成本的优势，而且本实用新型还可以通过中心控制器实现用户自定义设备和自定义需要使用的控制指令，达到灵活通用。

Description

一种基于物联网的智能家居控制系统

技术领域

本实用新型属于物联网技术领域，具体涉及一种基于物联网的智能家居控制系统。

背景技术

智能家居是人们的一种居住环境，其以住宅为平台安装有智能家居系统，实现家庭生活更加安全，节能，智能，便利和舒适。以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、智能家居系统设计方案安全防范技术。

目前整个行业现有的智能家居控制系统多为采用电力线控制方式，电力线控制方式包括一个中心控制系统和若干个并接在电力线上的分控制系统，中心控制系统通过电力载波通信用数据Modem控制各个分控制系统，它们之间不需要专用的通信线，而是通过电力线实施控制，中心控制器一般由计算机组成，它还可以通过宽带与Internet相连实施网络控制.电力线Modem主要是将信号进行数模转换，使得信号能通过电力线进行传输·它是家庭智能控制的关键部分，直接影响到信号传输的品质.分控制器由电力线接口、接收的电力线Modem、串并转换电路、地址验证模块、弱电控制强电的继电器等组成.电力线接口的作用是用来隔离电力线Modem和高压电力线，保护电力线Modem正常运行，并且将电力线传来的信号进行放大和滤波，便于Modem的接收.地址验证模块是通讯领域经常用到的，它一般是进行地址的识别，分析送来的信号的目的地是不是本分控制器的，如果是就进行操作，不是就拒绝这条信号，不进行操作，并等待下一条指令的到来·弱电控制强电的继电器是直接与家用电器相连接的元器件，它是控制家用电器的开和关的元器件.它通过地址锁存的信号控制，用继电器的开关来控制交流220V的开与断，从而控制家用电器的开和关.

智能家居电力控制系统的基本原理图如图1，系统的中心控制器控制整个系统的运行.中心控制系统的计算机通过外部接口与单片机相连，用程序来控制单片机的运行，通过电力线Modem、外部接口电路以及电力线与其它的分控器相连.控制信号通过中心控制器的电力线Modem调制后上传到电力线上，同时将其电力线Modem的模式更改为发送模式，然后由分控器的Modem解调，经过一个弱电控制强电的继电器来控制家用电器的开和关，完成对家用电器的智能控制·家用电器的状态改变后就发送一个确认信号，此时的分控器的电力线Modem由收信息模式改为发送信息模式，信号被调制后传给主控器，主控器接收到信号后显示该家用电器所处的状态，等待下一级指令的发送与接收.

目前现有的智能家居控制系统只局限于对家电的开关控制，且不支持通过一定的策略(如: 定时控制)对家电进行控制。此外，现有方案需要对家庭现有电路进行改造，实用性较差。由于电子线对载波信号有很大的衰减，所以一般电力载波信号只能在单相电力线上传输。同时，电力线上的用电装置很多，会对载波信号造成干扰，而且干扰信号功率可能会远远大于载波信号。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种低成本、低功耗更智能的基于物联网的智能家居控制系统。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案如下:

一种基于物联网的智能家居控制系统，用于智能控制室内各种电器设各，该系统包括移动智能控制终端、与所述移动智能控制终端通过移动互联网或者WiFi连接的中心控制器、以及与所述中心控制器通过紫蜂无线网络连接的节点控制器，在所述节点控制器中设置有用于学习电器设备红外控制指令的红外学习模块和用于向电器设备发射红外控制信号的红外发射模块。

紫蜂，即ZigBee，它与蓝牙相类似，是一种新兴的短距离无线通信技术，主要特点是低功耗、低成本、低速率、支持大量节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。

进一步的，在所述节点控制器中还设置有向电器设备发送射频控制信号的射频发射模块。

进一步的，在所述中心控制器上还通过移动互联网连接有一云端服务器。

进一步的，所述红外学习模块学习时的调制频率为38KHZ。

进一步的，所述移动智能控制终端为手机、笔记本电脑或者平板电脑。

进一步的，所述电器设备为电视机、空调、摄像头、支持红外控制的风扇、支持无线控制的开关或者支持红外控制的音响。

进一步的，所述开关包括微处理器和分别与该微处理器连接的电源转换电路、信号测量电路、功率控制电路、以及通信电路。

本实用新型采用节点控制器的红外学习模块进行自定义家电控制信号学习，中心控制器保存家电及控制信号信息，并通过ZigBee无线模块传输控制信号到家用设备。本实用新型的中心控制器控制整个系统的运行，中心控制上保存家电设备信息及红外控制信号信息。中心控制器的ZigBee模块与节点控制器的ZigBee模块自动组成无线通信网络。移动智能控制终端通过移动互联网或者WiFi将控制信号传输给中心控制器后，中心控制器处理信号分析出需要传输的节点控制器，然后由ZigBee模块传输控制信号，经过节点控制器时，对控制信号进行分析，区分信号为无线或红外信号，并通过相应的发射器进行广播发送，电器设备接收到控制信号后，执行相应的控制操作。

本实用新型采用ZigBee无线传输方式，不仅具有低复杂度、低功耗、低速率、低成本的优势，而且本实用新型还可以通过中心控制器实现用户自定义设备和自定义需要使用的控制指令，达到灵活通用。

附图说明

此附图说明所提供的图片用来辅助对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中:

图1为现有智能家居电力控制系统的结构示意图;

图2为本实用新型原理结构示意图;

图3为本实用新型开关的原理框图。

具体实施方式

如图2所示，本实施例公开了一种基于物联网的智能家居控制系统，用于智能控制室内各种电器设备，该系统包括移动智能控制终端、与所述移动智能控制终端通过移动互联网或者WiFi连接的中心控制器、以及与所述中心控制器通过紫蜂无线网络连接的节点控制器，在所述节点控制器中设置有用于学习电器设备红外控制指令的红外学习模块和用于向电器设各发射红外控制信号的红外发射模块，在所述节点控制器中还设置有向电器设备发送射频控制信号的射频发射模块，在所述中心控制器上还通过移动互联网连接有一云端服务器。

其中，所示移动智能控制终端为手机、笔记本电脑或者平板电脑。需要说明的是本实用新型包括但不限于前述移动智能控制终端，还可以包括其他可以通过网络与中心控制连接并实现控制信息传输的终端设备，这些都是本实用新型的保护范围。

其中，所述电器设备为电视机、空调、摄像头、支持红外控制的风扇、支持无线控制的开关或者支持红外控制的音响。需要说明的是本实用新型包括但不限于前述电器设备，还可以包括其他可以通过红外或者射频控制的电器设备，这些都是本实用新型的保护范围。

如图3所示，为了实现对各种设备开关状态转换的查询和控制，在上述技术方案的基础上，还可以对电器设各的使用电源插座进行改造，以达到查询电器当前运行情况的作用。图中，该开关包括微处理器和分别与该微处理器连接的电源转换电路、信号测量电路、功率控制电路、以及通信电路。

本实用新型红外自学习过程如下:

节点控制器切换到红外学习模式，激活设备中红外模块提示灯;

电器设备的遥控器发送调制频率为38KHZ红外控制信号A;

节点控制器通过自身红外学习模块接受电器设备的控制信号A，信息接受完毕后，关闭红外模块提示灯;

节点控制器通过自身ZigBee模块将控制信号A通过ZigBee协议传输给中心控制器;

中心控制器接受控制信号A，进行格式处理转换为控制信号B，并将控制信号B以文本形式储存。

本实用新型一种电器设备的控制流程如下:

本系统包括手机(移动智能控制终端)、中心控制器、和节点控制器;其中，手机与中心控制器通过移动互联网连接;其中，中心控制器与节点控制器通过ZigBee无线网络连接。

手机发送控制指令A(如，红外设备关闭指令)，经过移动互联网中转后发送到中心控制器;

中心控制器接收到控制指令A，分析处理指令封装成指令B，并转发指令B至节点控制器;

节点控制器收到指令后，唤醒红外发射模块提示灯，将指令进行分析与处理，生成控制信号G

节点控制器向外广播C，关闭红外发射模块提示灯;

电器设备接收到控制信号C，执行控制信号，完成控制。

采用上述方案，使得本实用新型具有以下特点:

1、传输速度快:本方案采用无线传输方式。其中使用到的无线技术为WiFi传输及ZigBee无线技术。在进行局域网操作时，移动终端、中心控制器通过无线路由器进行数据交换，具有非常高的数据传输效率。中心控制器与节点控制器的数据传输采用ZigBee无线技术。zigBee技术适用于对时延要求苛刻的无线控制(如工业控制场合等)应用。通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短，典型的搜索设备时延3Oms，休眠激活的时延是15ms，活动设各信道接入的时延为15ms。

2、采用动态组网方式:本方案中心控制器与节点控制器采用的是ZigBee动态组网方式。所谓动态路由是指网络中数据传输的路径并不是预先设定的，而是传输数据前，通过对网络当时可利用的所有路径进行搜索，分析它们的位置关系以及远近，然后选择其中的一条路径进行数据传输。在我们的网络管理软件中，路径的选择使用的是“梯度法”，即先选择路径最近的一条通道进行传输，如传不通，再使用另外一条稍远一点的通路进行传输，以此类推，直到数据送达目的地为止。在实际工业现场，预先确定的传输路径随时都可能发生变化，或者因各种原因路径被中断了，或者过于繁忙不能进行及时传送。动态路由结合网状拓扑结构，就可以很好解决这个问题，从而保证数据的可靠传输。

3、传输线路简单、组网方便:本方案采用无线传输方式包括WiFi传输及ZigBee无线技术。不需要对现有家居设备的现有线路进行改造，只需要在室内自动组件网络，即可达到智能控制的需求。

4、智能化配置:本方案可智能化配置家电设备。使用者可根据自身实际需求来配置所需控制家电。只需将所需控制的家电(红外控制家电或无线控制家电)通过方案所提供的软件进行操作，添加所需家电，并利用红外学习模块学习家电的控制指令，储存控制指令信息到中心控制器中，即可对家电进行智能控制。同时，本方案支持用户随意添加修改或删除被控家电信息。方便实用。

5、支持网络远程控制:中心控制器可通过家庭网络连接到互联网服务器，从而达到使用者远程控制功能。使用者通过本方案提供的控制软件，连接远程服务器。同时，家庭中中心控制器通过互联网连接到远程服务器。使用者发送的控制指令通过远程服务器的中转发送到使用者家庭中的中心控制器中，从而实现远程控制功能。现在随着物联网技术的应用，尤其是无线传感网络技术的应用，将ZigBee模块植入传感器和网关，实现点对点的传输，提高了智能效果，还解除了布线的麻烦，节省成本。同时，满足了消费者选购智能家居注重节能和智能的需求，实现人们对人性化智能家居的要求。物联网的发展成为智能家居发展的催化剂，智能家居系统逐步朝着网络化、信息化、智能化方向发展。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型构思在现有技术基础上通过逻辑分析、推理或者根据有限的实验可以得到的技术方案，均应该在由本权利要求书所确定的保护范围之中。

Claims

1.一种基于物联网的智能家居控制系统，用于智能控制室内各种电器设备，其特征在于：该系统包括移动智能控制终端、与所述移动智能控制终端通过移动互联网或者WiFi连接的中心控制器、以及与所述中心控制器通过紫蜂无线网络连接的节点控制器，在所述节点控制器中设置有用于学习电器设备红外控制指令的红外学习模块和用于向电器设备发射红外控制信号的红外发射模块。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的智能家居控制系统，其特征在于：

在所述节点控制器中还设置有向电器设备发送射频控制信号的射频发射模块。

3.根据权利要求1所述的基于物联网的智能家居控制系统，其特征在于：

在所述中心控制器上还通过移动互联网连接有一云端服务器。

4.根据权利要求1所述的基于物联网的智能家居控制系统，其特征在于：

所述红外学习模块学习时的调制频率为38KHZ。

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于物联网的智能家居控制系统，其特征在于：

所述移动智能控制终端为手机、笔记本电脑或者平板电脑。

6.根据权利要求1-4任一项所述的基于物联网的智能家居控制系统，其特征在于：

所述电器设备为电视机、空调、摄像头、支持红外控制的风扇、支持无线控制的开关或者支持红外控制的音响。

7.根据权利要求6所述的基于物联网的智能家居控制系统，其特征在于：

所述开关包括微处理器和分别与该微处理器连接的电源转换电路、信号测量电路、功率控制电路、以及通信电路。