CN204597999U - 一种智能家居组网设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能家居组网设备，家居组网设备包括MCU单元、智能APP终端设备单元、无线路由器单元和云端服务器单元，MCU单元通过蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元和无线路由器单元分别向云端服务器和智能APP终端设备传输采集的实时数据，MCU单元分别与子模块单元和遥控器单元的实时通讯，并双向传输控制指令和数据。智能APP终端设备单元通过无线路由器单元对桥联器单元进行控制和数据交换，桥联器单元对子模块单元进行控制和数据交换，从而实现局域网内所有家用电器设备的无线互联互通。本实用新型是一种性能稳定、价格低廉，具有良好兼容性的智能家居组网设备与控制方法，来满足未来家用电器设备与信息技术结合的需求。

Description

一种智能家居组网设备

技术领域

 本实用新型属于智能家居组网设备技术领域，具体是涉及一种智能蓝牙、Wi-Fi等智能家用电器设备之间的组网设备。

背景技术

当前，由于信息技术的快速发展，家用电器设备的智能化发展迅速崛起。智能家居就是将微处理器、传感器技术、网络通信技术引入家电设备后形成的家电产品，具有自动感知住宅空间状态、家电自身状态或家电服务状态的功能，能够自动控制及接收住宅用户在住宅内或远程的控制指令；同时，智能家电作为智能家居的组成部分，能够与住宅内其它家电、家居或设施互联组成系统，实现智能家居功能。如何利用现有并且取得普及的信息技术，让信息技术与家电设备进行有机结合，研发出新颖、低成本的应用型智能家居产品，具有极大的社会价值。

随着信息化技术的飞速发展，智能终端手持产品和无线网络技术已经普及，特别是近年快速普及的智能手机、平板电脑、智能手表或智能眼镜等。利用智能终端内置的APP软件，与家居设备进行连接，消费者就可以利用智能设备对家居设备进行安全操作和管理，家居设备也可以将信息及时反馈到智能终端设备上，让用户及时了解家居设备的使用状态和住宅环境。

蓝牙技术是一种支持设备短距离通信的无线电技术，能够在包括智能手机、平板电脑、智能手表、智能眼镜等相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。新一代蓝牙是建立在蓝牙4.0技术标准上，当前新的智能设备几乎全部采用蓝牙4.0的技术标准。蓝牙4.0技术特点是传输速率高，功耗低。

Wi-Fi无线网络在无线局域网的范畴是指“无线相容性认证”，实质上是一种商业认证，同时也是一种无线联网技术，以前通过网线连接电脑，而无线保真则是通过无线电波来连网；常见的就是一个无线路由器，那么在这个无线路由器的电波覆盖的有效范围都可以采用无线保真连接方式进行联网。当前采用的是802.11b标准，理论数据速率可达11Mbit，实际的物理层数据速率支持1、2、5.5、11Mbit可调，覆盖范围从100-300m。随着802.11g/a、802.16e、802.11i、WiMAX等技术、协议标准的制定和完善，加上无线保真联盟对市场快速的反应能力，Wi-Fi正在进入一个快速发展的阶段。

微控制单元MCU（Microcontroller Unit）又称单片微型计算机或者单片机，单片机是把中央处理器CPU的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。

发明内容

本实用新型为了克服现有技术存在的不足，提供一种性能稳定、价格低廉，具有良好兼容性的智能家居组网设备，来满足未来家用电器设备与信息技术结合的需求。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种智能家居组网设备，其包括子模块单元、遥控器单元、桥联器单元、蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元、双向通讯无线模块单元、MCU单元、人体红外传感器单元、电源单元、智能APP终端设备单元、无线路由器单元、云端服务器单元；MCU单元与蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元实时通讯，MCU单元通过蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元和无线路由器单元分别向云端服务器单元和智能APP终端设备单元传输采集的实时数据；MCU单元与双向通讯无线模块单元实时通讯，实现MCU单元分别与子模块单元和遥控器单元的实时通讯，并双向传输控制指令和数据；

MCU单元与无线路由器单元利用Wi-Fi技术双向连接，同时将信息通过无线路由器单元上传到云端服务器单元，MCU单元利用双向通讯无线模块单元与子模块单元双向连接；所述遥控器单元分别与桥联器单元、子模块单元和无线路由器单元双向连接，MCU单元与电源单元连接，桥联器单元与人体红外传感器单元连接，蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元与MCU单元双向连接，桥联器单元与无线路由器单元双向连接，桥联器单元与子模块单元双向连接：智能APP终端设备单元通过无线路由器单元对桥联器单元进行控制和数据交换，桥联器单元对子模块单元进行控制和数据交换，从而实现局域网内所有家用电器设备的无线互联互通。

所述蓝牙/Wi-Fi双模芯片单元是基于蓝牙和Wi-Fi近离通讯的无线收发芯片和网络通讯芯片，其将智能APP终端设备单元发出的数据指令接收后再传送给MCU单元，MCU单元将数据指令通过蓝牙/Wi-Fi双模芯片单元发送给智能APP终端设备单元和云端服务器。

所述子模块单元为双向通讯无线模块的子模块单元，所述子模块单元中的子模块不受数量限制。

所述实时数据为家居安防状态、设备开关信息、灯光亮度色温信息、故障信息、电量、室内空气质量和室内环境温度湿度。

所述智能APP终端设备单元为位于主控灯模块单元外部的基于安卓、苹果和Windows操作系统的蓝牙智能APP终端设备。

所述遥控器单元是基于双向通讯无线模块、红外模块和Wi-Fi模块的遥控器单元。

蓝牙技术联盟（Bluetooth SIG),是一个以制定蓝牙规范与推动蓝牙技术宗旨的跨国组织。蓝牙技术联盟是会员制，任何企业和个人都可以注册。但是生产蓝牙产品时，必须通过蓝牙技术联盟的认证。蓝牙最大发射功率为3种：ClassA 20dB/m(100mw)；ClassB 4dB/m(2.5mw)；ClassC 0dB/m(1mw)。蓝牙最大传输速度：空中数据速率：1Mb/s。

频段：蓝牙、Wi-Fi、使用ISM2.4GHZ频段，无需申请和许可，并使用跳频技术，防止同频干扰。优化后的蓝牙通讯距离可达100米。

安全：蓝牙和Wi-Fi使用AES-128加密方式，3毫秒的低延迟特性。利用现有技术无法破译。

成本：蓝牙和Wi-Fi的使用不需要授权和许可，拥有跨厂商和跨平台的互操作性，低成本。

范围：目前蓝牙采用Class B设计的智能蓝牙终端有效距离约20-30米，经过优化设备约50-100米距离。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的智能APP终端设备单元通过无线路由器单元对桥联器单元进行控制和数据交换，桥联器单元对子模块单元进行控制和数据交换，从而实现局域网内所有家用电器设备的无线互联互通。本实用新型是一种性能稳定、价格低廉，具有良好兼容性的智能家居组网设备与控制方法，来满足未来家用电器设备与信息技术结合的需求。

为进一步提高人机互联互动，本实用新型配备一台智能终端设备，智能终端可以是智能手机，智能乎表，平板电脑，智能眼镜等，并且在智能终端内安装APP客户端软件，智能终端设备内置安装的APP软件对家用电器设备进行操作后，家用电器设备将执行后的状态反馈给终端，如包括：家居安防状态、设备开关信息、灯光亮度色温信息、故障信息、电量、室内空气质量、室内环境温度湿度等。用户还可以通过APP软件发送指令来操作同一局域网内的设备，同时也可以通过云端服务器单元远程对智能终端设备发送指令来控制设备，并且还可以通过APP软件读取设备状态信息，从而判断设备状态是否正常。

桥联器单元是所有家用电器设备的通讯中级桥接端口，将收到的实时信息通过蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元发送给智能蓝牙终端设备和无线路由器，局域网内桥联器的数量最多为255个。子模块单元是单台家用电器设备的通讯连接端口，将实时信息通过双向通讯无线模块发送到MCU单元，MCU单元将此信息通过蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元发送给智能蓝牙终端设备；并且子模块不受数量的限制，可以依据设备数量实现组网控制。

蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元采用EP001型号，符合蓝牙技术联盟标准和Wi-Fi标准，采用贴片陶瓷天线或板载天线发射无线电信号。电源单元用于给其他功能单元供电，如LM5019电源解决方案。双向通讯无线模块单元用于桥联器单元与子模块单元的连接，实现数据交换，采用ISM2.4GHZ频段以下的ASK／FSK收发一体芯片。遥控器单元用于实现对所有已经组网的家用电器设备进行无线遥控的操作功能。操作可以通过无线电、红外线、蓝牙／Wi-Fi等方式，并具备与各电器设备、桥联器、无线路由器之间的双向通讯。

无线路由器单元用于实现局域网内的互联互动和功能操作，并且通过宽带连接实现数据上传和远程控制。云端服务器单元用于保存用户的数据信息，实现远程操作，并且完成大数据的分析统计。人体传感器单元是用于检测室内人员位置的传感器，如人体红外传感器、超声波传感器等。

附图说明

图1是本实用新型智能家居组网设备的系统结构示意图；

图中：1-子模块单元；2-遥控器单元；3-桥联器单元；4-蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元；5-双向通讯无线模块单元；6-MCU单元；7-人体红外传感器单元；8-电源单元；9-智能APP终端设备单元；10-无线路由器单元；11-云端服务器单元。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作详细描述。

如图1所示，一种智能家居组网设备，其包括子模块单元1、遥控器单元2、桥联器单元3、蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元4、双向通讯无线模块单元5、MCU单元6、人体红外传感器单元7、电源单元8、智能APP终端设备单元9、无线路由器单元10、云端服务器单元11；MCU单元6与蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元4实时通讯，MCU单元6通过蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元4和无线路由器单元10分别向云端服务器单元11和智能APP终端设备单元9传输采集的实时数据；MCU单元6与双向通讯无线模块单元5实时通讯，实现MCU单元6分别与子模块单元1和遥控器单元2的实时通讯，并双向传输控制指令和数据；

MCU单元6与无线路由器单元10利用Wi-Fi技术双向连接，同时将信息通过无线路由器单元10上传到云端服务器单元11，MCU单元6利用双向通讯无线模块单元5与子模块单元1双向连接；遥控器单元2分别与桥联器单元3、子模块单元1和无线路由器单元10双向连接，MCU单元6与电源单元8连接，桥联器单元3与人体红外传感器单元7连接，蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元4与MCU单元6双向连接，桥联器单元3与无线路由器单元10双向连接，桥联器单元3与子模块单元1双向连接：智能APP终端设备单元9通过无线路由器单元10对桥联器单元3进行控制和数据交换，桥联器单元3对子模块单元1进行控制和数据交换，从而实现局域网内所有家用电器设备的无线互联互通。

蓝牙/Wi-Fi双模芯片单元4是基于蓝牙和Wi-Fi近离通讯的无线收发芯片和网络通讯芯片，其将智能APP终端设备单元9发出的数据指令接收后再传送给MCU单元6，MCU单元6将数据指令通过蓝牙/Wi-Fi双模芯片单元发送给智能APP终端设备单元9和云端服务器。子模块单元1为双向通讯无线模块的子模块单元1，子模块单元1中的子模块不受数量限制。实时数据为家居安防状态、设备开关信息、灯光亮度色温信息、故障信息、电量、室内空气质量和室内环境温度湿度。智能APP终端设备单元9为位于主控灯模块单元外部的基于安卓、苹果和Windows操作系统的蓝牙智能APP终端设备。遥控器单元2是基于双向通讯无线模块、红外模块和Wi-Fi模块的遥控器单元2。

一种智能家居组网设备的控制方法，MCU单元6将信息通过蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元4和无线路由器单元10发送给智能APP终端设备单元9，通过智能APP终端设备单元9内置的APP客户端软件显示家居安防状态、设备开关信息、灯光亮度色温信息、故障信息、电量、室内空气质量和室内环境温度湿度；智能APP终端设备单元9实时发送特定的代码，MCU单元6通过读取蓝牙RSSI的值后自动识别用户，并自动开启门锁、安防设备开关、灯光开关、自动控制亮度、色温、播放音乐、调整室内环境的温度湿度；智能APP终端设备单元9发送特定的代码到云端服务器单元11，实现智能APP终端设备单元9对桥联器单元3和子模块单元1的远程控制和监控。

MCU单元6将信息通过蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元4发送给智能终端，通过内置的APP客户端软件显示信息，显示的信息包括家居安防状态、设备开关信息、灯光亮度色温信息、故障信息、电量、室内空气质量、室内环境温度湿度等；用户还可以通过智能终端内置的APP软件，对家用电器设备进行各种操作：安防设备操作、电器没备开关、灯光亮度调整、灯光色温调整、故障处理、电量控制、环境温度湿度调节等。再进一步利用蓝牙的RSSI读取特点，当用户端设定为感应模式后，APP会发送特定的代码，家用电器设备端读取到RSSI的值后，会自动识别用户，并自动开启门锁、安防设备开关、灯光开关、自动控制亮度、色温等，播放音乐、调整室内环境的温度湿度等，实现高度的智能化。

MCU桥联器的主控单元是子模块的网络桥连处理模块，用于处理各种输入输出数据和指令，并将部分信息保存在MCU单元6的F1ash ROM中。电源单元8用于提供各功能单元的供电电源，保证模块供电。无线路由器单元10是基于TCP-IP协议的网络通讯设备，桥联器利用Wi-Fi通过无线路由器实现数据与服务器的上传与下载，并实现远程控制；桥联器单元3利用Wi-Fi通过无线路由器实现局域网内智能终端的数据交换与控制。

云端服务器单元11收集已经联网家用电器设备的各种数据并保存在服务器上，同时也是远程控制的入口端，接入APP发送的远程指令，并通过宽带连接的无线路由器发送指令和数据给家用电器设备。子模块单元1是桥联器的子系统，用于接入单台的电器设备到网络，实现单机的联网与数据处理，并接受从桥联器单元3和遥控器单元2发出的各种指令。遥控器单元2用于用户对设备进行各种直接的操作而不用经过桥联器的数据中转，并且实现遥控器和单机之间的双向数据传输。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本实用新型的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1. 一种智能家居组网设备，其特征在于：所述智能家居组网设备包括子模块单元、遥控器单元、桥联器单元、蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元、双向通讯无线模块单元、MCU单元、人体红外传感器单元、电源单元、智能APP终端设备单元、无线路由器单元、云端服务器单元；MCU单元与蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元实时通讯，MCU单元通过蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元和无线路由器单元分别向云端服务器单元和智能APP终端设备单元传输采集的实时数据；MCU单元与双向通讯无线模块单元实时通讯，实现MCU单元分别与子模块单元和遥控器单元的实时通讯，并双向传输控制指令和数据；

MCU单元与无线路由器单元利用Wi-Fi技术双向连接，同时将信息通过无线路由器单元上传到云端服务器单元，MCU单元利用双向通讯无线模块单元与子模块单元双向连接；所述遥控器单元分别与桥联器单元、子模块单元和无线路由器单元双向连接，MCU单元与电源单元连接，桥联器单元与人体红外传感器单元连接，蓝牙／Wi-Fi双模芯片单元与MCU单元双向连接，桥联器单元与无线路由器单元双向连接，桥联器单元与子模块单元双向连接：智能APP终端设备单元通过无线路由器单元对桥联器单元进行控制和数据交换，桥联器单元对子模块单元进行控制和数据交换，从而实现局域网内所有家用电器设备的无线互联互通。

2.根据权利要求1所述的一种智能家居组网设备，其特征在于：所述蓝牙/Wi-Fi双模芯片单元是基于蓝牙和Wi-Fi近离通讯的无线收发芯片和网络通讯芯片，其将智能APP终端设备单元发出的数据指令接收后再传送给MCU单元，MCU单元将数据指令通过蓝牙/Wi-Fi双模芯片单元发送给智能APP终端设备单元和云端服务器。

3.根据权利要求1所述的一种智能家居组网设备，其特征在于：所述子模块单元为双向通讯无线模块的子模块单元，所述子模块单元中的子模块不受数量限制。

4. 根据权利要求1所述的一种智能家居组网设备，其特征在于：所述实时数据为家居安防状态、设备开关信息、灯光亮度色温信息、故障信息、电量、室内空气质量和室内环境温度湿度。

5.根据权利要求1所述的一种智能家居组网设备，其特征在于：所述智能APP终端设备单元为位于主控灯模块单元外部的基于安卓、苹果和Windows操作系统的蓝牙智能APP终端设备。

6. 根据权利要求1所述的一种智能家居组网设备，其特征在于：所述遥控器单元是基于双向通讯无线模块、红外模块和Wi-Fi模块的遥控器单元。