CN205015712U - 一种智能家居的带场景控制功能的Zigbee开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能家居的带场景控制功能的Zigbee开关，具备将智能家居场景分布式处理的功能，即将指令集合保存到Zigbee开关存储器中，其特征在于，当用户调用场景时直接由Zigbee开关调用控制智能家居终端设备的指令。本实用新型实现了现有zigbee智能家居系统中的场景面板功能。

Description

一种智能家居的带场景控制功能的Zigbee开关

技术领域

本实用新型涉及计算机、嵌入式、zigbee通讯、智能家居。涉及基于Zigbee通讯方式的智能家居系统。涉及一种智能家居的Zigbee开关。尤其是一种能将场景指令集存储到Zigbee模块存储空间中，并可以直接与其他同网络zigbee终端进行通讯的Zigbee开关。

背景技术

智能家居是利用先进的计算机技术、网络通讯技术融合个性需求，将与家居生活有关的各个用电设备完美的结合在一起，通过网络控制和管理，实现全智能化的生活方式。场景功能是智能家居自动化的一个靓丽体现。借助于一个Zigbee场景开关，可以完成一系列的操作，例如同时打开家里所有的开关，这是传统单个开关和单个设备无法实现的也是智能家居的核心功能之一。

传统的智能家居场景功能，大多是将场景指令集保存在网关中，这样导致网关的工作量比较大，网关的存储空间毕竟是有限的，不可能存储大量的场景。本实用新型采用的是用Zigbee开关存储空间存储场景指令集，大大减小了网关的工作量，而且每个Zigbee开关都能存储场景指令，大大提高了整个智能家居系统的存储空间。

存储在网关中的场景，除了存储容量受限制外，由于控制指令都是由网关发出的，也就是说智能家居网络结构是星状结构，即一个网关控制多个终端，这样，对网关的要求比较高，一旦网关出现故障，整个系统将处于瘫痪状态，场景功能也将失效。

基于Zigbee的智能家居系统，场景功能由网关来存储和实现时，需要要求场景指令集合中涉及到的终端设备到中控网关之间的无线通讯的链路完好，这对中控网关的信号强度，安装位置，以及网关通讯的频度都有诸多限制，这也是Zigbee无线通讯方式的智能家居系统项目实施效果不佳，受到诸多限制的重要原因之一。

本实用新型充分利用了Zigbee技术对等网状结构，即网关可以控制终端设备，终端设备也能直接控制其他终端，把场景分布设置在各个Zigbee开关上，这样，即使网关故障或与网关的无线通讯链路故障，其他的Zigbee开关已经设置好的场景仍然可以完成场景工作，从而改进了无线智能家居系统的可靠性能。

本实用新型公开了一种智能家居的带场景控制功能的Zigbee开关，是既有中控智能家居系统的一项改进，无论在有线系统或无线系统，有了带场景控制功能的Zigbee开关后，智能家居系统不再依赖中控网关来控制所有设备，这种分布式控制的方法大大提高了系统的容错能力，即使智能家居中部分设备损坏，只要某端到某端的通讯路径完好，该部分的控制仍然照常工作，这样实现真正的端到端直接控制，也就是说控制信号的传送路径发生根本改变。

该项技术是基于Zigbee无线通讯来实现，尽管Zigbee无线技术提供了端到端通讯方式，但是在现有的基于Zigbee的智能家居系统中，场景的控制仍然是采用的中控模式，即各个终端端点都由中央网关来控制，场景也保存在中央控制器或网关中，或者保存在移动终端设备甚至是云端设备中，场景调用执行时由网关中控来指挥，也就是仍存在依赖中控网关的问题。

发明内容

本实用新型是把场景指令集保存到Zigbee开关中，并由保存有场景的Zigbee开关来指挥场景的执行。当用户用指令调用场景或直接由Zigbee开关操作控制调用Zigbee开关中场景时由保存有场景的Zigbee开关来指挥场景的执行。本实用新型有效解决上述问题。这种带场景控制功能的开关，实现了现有zigbee智能家居系统中的场景面板功能，实现了任何一个zigbee开关都可以定义为场景面板的创新。

一种智能家居的带场景控制功能的Zigbee开关，具备将智能家居场景分布式处理的功能，即将指令集合保存到Zigbee开关存储器中，当用户调用场景时直接由Zigbee开关调用控制智能家居终端设备的指令。

进一步的,Zigbee开关内部自带zigbee通讯模块。

进一步的,Zigbee开关可以直接与其他终端进行通讯，不需要经过网关。

进一步的,其场景指令集合保存在Zigbee通讯模块中。

进一步的,其场景指令集合保存在Zigbee通讯模块的非易失性存储器中。

进一步的,Zigbee开关是直接发送控制指令到其他终端来实现场景功能，不受有无网关在线的限制。

进一步的,Zigbee开关场景的触发既可以是指令也可以是Zigbee开关自身的操作。

进一步的,这种开关可以是触摸开关、乒乓开关、复位开关等多种形式。

为实现上述目的，本实用新型还采用以下技术方案，其中还包括编写场景、保存场景、调用场景三部分。

其中，编写场景是创建一套指令集，通过移动终端编辑成一条条指令，先可在移动终端上保存为一个场景，也可以直接逐条发送出去。编辑场景的指令集合需编写场景起始、指令间隔、跨页指示、场景结束等几种指令标识符。其中，指令间隔用于把指令区分开，这样指令是可以变长度的。跨页指示，由于Zigbee模块的非易失性存储器存在每段存储器容量有限制，也就是页面大小，通常为每页255字节，超过此长度即需要跨页处理，编辑场景时就要考虑这个问题。场景结束，用于场景结束的算法判断。

场景编写按上述规则完成后，在移动终端上操作，经由网关将指令与间隔符等逐条发送到Zigbee终端模块上，场景保存是指Zigbee开关设备将接收到的指令集合保存到片内的非易失性存储器中。

调用场景是指保存有场景的Zigbee开关设备按收到调用场景指令，或者Zigbee开关设备被手动触发，如按键，Zigbee开关设备会开始解析对应场景的指令集合，并逐条发送或执行指令，以实现场景功能。

附图说明

图1本实用新型网络结构示意框图。

具体实施方式

本实用新型的目的是提供一种能存储智能家居场景指令集的Zigbee开关设备，当用户调用场景时直接由Zigbee开关设备控制调用终端设备控制指令的方法，其中包括编写场景、保存场景、调用场景三部分。

场景编写部分实现方法，场景是一套指令的集合，每个指令之间有间隔符号,间隔符分为三种：“&&”、“&;”、“&!”。其中，“&&”间隔符表示还没有结束，下面还有指令发送过来并且已发送的这一节数据长度没有超过255，在单片机系统中，一个非易失存储器的分区不能太大，以255为例，就需要按分区极限设限制；“&;”表示还没有结束，下面还有指令发送过来并且已发送的这一节数据长度超过255，模块需要另起一个存储单元存储数据；“&!”是结尾终止符，表示下面已经没有指令了，结束写场景状态。由于Zigbee模块一次传送的指令不能太多，这些指令用户需要一条条的发送给网关。网关再逐条通过Zigbee通讯方式转发到Zigbee网络中的终端设备上，终端设备接收这些指令后逐个分析处理。这里的终端设备即指本实用新型的zigbee场景开关。

保存场景的过程，为把场景保存到Zigbee模块的存储器中，首先需要在其片内的非易失存储器中设定一段存储空间。以设置20个场景为例，设置0x0400为起始的第一个场景，共20个，那么当一个场景的长度超过了分页的大小，例如255时，就按一个固定偏移量取用下一个空间，例如偏移量是“30”，那么对场景“01”来说，分配给场景“01”的存储空间是0x0400+01起，然后，如果一个页空间即255个不够，那么场景“01”的下一段空间是0x0400+01+30。这种存储方法有效利用空间，又能用简单的程序就可以实现，特别解决存场景指令较多时，储空间可以跨页面使用。当Zigbee模块接收到场景指令时，按上述的方法来实现存储场景的过程。

发给Zigbee开关设备的指令是一条条发送的，这是因为Zigbee的每个包长的负载有限。第一条是通知Zigbee开关设备模块准备接收场景的指令，指令中有编写场景的代号。后面每个指令发到Zigbee开关设备就表示编写的都是该编号下的场景中的指令了。指令的格式和合法性判断工作由手机APP实现，单片机在此处只接收信息并按算法保存。分页管理单片机程序内部的存储器分配和使用，由单片机负责完成。具体方法，如本段上述介绍的。

Zigbee开关设备场景的调用过程：存储好场景后，场景的调用是指令调用的方式，但指令的触发可以有多种方式，既可以是由Zigbee通讯接收指令触发，也可以是定时启动指令触发，还可以是Zigbee开关设备上的按键等手动方式触发。在程序内部，都是一个指定场景代号的触发指令来完成。当手动触发时，可以有多个按键，例如一个三路触摸开关有三个按键，那么这三个按键可以分别对应于三个不同的场景。

场景的执行过程，当触发场景的条件成立后，Zigbee开关设备根据场景ID的不同，在对应的存储空间查询出对应的场景指令，这个场景指令可能会有多达几十条的指令，发送这些指令不能简单的循环发送。要在Zigbee模块内部定义一个任务事件，触发这个任务后，每100毫秒左右，循环执行此任务，每执行一次任务，发送指令集中一条指令。这是因为Zigbee模块的CPU是多任务的，长期独占CPU会导致系统崩溃。也是避免一个Zigbee开关设备集中时间占用通讯信道，其他设备无法正常工作的方法。指令集合中的指令，可以是发往其他终端设备的指令，也可以是发送给自己执行的指令，还可以是发送到网关的指令。以上说明详细介绍了一个具体实施例的技术方法，下面具体结合指令，介绍该实现方法下的实际操作过程和执行的效果。

实际操作过程为，第一步，首先编辑指令“AT+UCAST=****，AT+GCAST=S**”发送给网关，其中****是拟保存场景的Zigbee开关设备编号，**是场景ID，在编写的时候由用户选取一个场景ID，每个开关设备限制可编写32个场景，场景ID编号为16进制数据00到1F。这是告知Zigbee开关设备要准备开始写场景的指令,例如选取一个场景ID01，给开关编号为1234的触摸开关编写场景，发送指令为“AT+UCAST=1234，AT+GCAST=S01”。网关收到指令后会依据设备编号传给对应的Zigbee开关设备，Zigbee开关设备会将自己目前的状态标记为写场景状态，且提取指令中的场景ID并记录。

第二步，编辑场景指令并发送到开关。本Zigbee开关设备场景在实际的实现中，将场景指令分为场景指令可以经过网关，也可以不经过网关两种情况。其中，场景指令经过网关，是指该指令集合虽然保存在开关设备中，但该指令集合中的指令，首先发送到网关，再由网关转发到另一个开关设备，此种情形用于主控的开关设备和被控的其他终端设备间隔较远，通讯可能不畅时。此方式简称为R方式。另一种情况是指令集合中的指令不经过网关，亦即是指令集合中的指令是直接发送到其它终端设备的，这种情形是这些设备的相对位置比较近。此方式简称为E方式。在第二种情形中，即指令不经过网关时，还有一种特殊情况，即该指令集合中的指令不是外发出去的，而是该设备自己执行的一个命令的集合，例如，控制该开关自身的三路全关的效果，即可以用这种方式的开关场景指令集合来实现。此方式简称为C方式。

以上三种方式下指令编写稍有不同，主要是针对不同方式的，指令格式不同，以节省储存空间。即场景有三种形式。其中，R方式下指令为“AT+UCAST=****,AT+GCAST=A,AT+UCAST=****,命令**”，E方式下指令为“AT+UCAST=****,AT+GCAST=A,****,命令**”，C方式下指令为“AT+UCAST=****,AT+GCAST=A,命令**”。其中，第一个****是保存场景指令的Zigbee开关设备，后面一个****是要控制执行操作的其他终端设备，“命令”是终端设备要执行的操作，**是结尾符。此处结尾符即前文所述的间隔符，分为三种：“&&”、“&;”、“&!”，其含义与作用如前文[0024]所述。

用户编辑场景控制指令集，控制指令格式如上述的“R”、“E”、“C”三种方式，

例如R方式下，在Zigbee开关设备编号1203的触摸开关中设置开关场景控制设备编号为1120的三路开关，使其三路全部变化到关闭状态的开关场景指令为：“AT+UCAST=1203,AT+GCAST=A,AT+UCAST=1120,ACTIONbbb&&”；

其中，“ACTIONbbb”是一个关闭三路的操作指令；“&&”即分隔符，表示后面还有其他指令。又例如E方式下，在Zigbee开关设备编号1203的触摸开关中设置终端场景控制设备编号为1120的三路开关全使其三路全部变化到打开状态的开关场景指令为“AT+UCAST=1203,AT+GCAST=A,1120,ACTIONaaa&&”。

又例如C方式下，设置Zigbee开关设备编号为1203的三路开关全部打开的终端场景指令为“AT+UCAST=1203,AT+GCAST=A,ACTIONaaa&&”；编辑好指令后，一条条将指令发给网关，开关会根据场景ID标号将这些控制指令存储到与场景ID相对应的存储空间中。

写完场景后用户可以对场景进行调用设置，例如定时调用、触发调用等，也可以什么都不设置直接使用移动设备调用执行场景。

在调用场景时，用户在移动设备上编辑开关场景执行指令后发送给网关，调用Zigbee开关设备场景的执行指令还是分为三种，即“C”方式、“R”方式、和“E”方式。调用Zigbee开关设备中自身执行的场景指令，指令格式为“AT+UCAST=****,AT+GCAST=C**”，其中****是Zigbee开关设备编号，**是终端场景的ID，例如，设备编号为1234的三路开关有场景ID为01的终端场景，这个终端场景是控制1234自身三路全关的场景，则其调用指令为“AT+UCAST=1234,AT+GCAST=C01”；另一种是调用Zigbee开关设备中经过网关转发的控制其他终端设备的场景指令，格式为“AT+UCAST=****,AT+GCAST=R**”，其中****是Zigbee开关设备编号，**是终端场景的ID，例如，设备编号为1230的开关有场景ID为05的终端场景，这个终端场景是控制设备编号为1256的LED调光灯颜色变化的场景，则其调用指令为“AT+UCAST=1230,AT+GCAST=R05”，还有一种是调用终端设备中不经过网关转发的控制其他终端设备的场景指令，格式为“AT+UCAST=****,AT+GCAST=E**”，其中****是终端设备编号，**是终端场景的ID，例如，设备编号为1230的一路开关控制设备号为1256的一路开关的开和关，则其调用指令为“AT+UCAST=1230,AT+GCAST=E05”。Zigbee开关设备接收到终端场景调用指令后会在指令中提取出所调用的场景ID，再根据场景ID提取对应的存储空间中保存的数据，然后根据间隔符将数据一条条解析成控制指令并逐一执行或者是将命令逐一发出以控制其他设备。

以上介绍的是技术实现的方法和具体指令编码以及操作过程，这种场景实际执行的效果可以完整的实现各种智能家居的场景功能，例如实现一个灯具多路控制，即多个开关可以控制同一路灯，即双联双控。或者是回家模式、离家模式等各种场景的实现。

实际使用效果中，最有意义的是即使网关掉电，这些回家模式、离家模式的场景还可以正常实现。大大提高了zigbee智能家居系统的可靠性。

实际使用效果中，智能家居系统中的每个zigbee开关，都可以通过本实用新型的方法，实现每个开关都能设置成为场景面板，从而可以取代场景面板。

以上实施例只是本实用新型最优实施例之一，本领域技术工程人员应该知道，本实施例可以有多种变化，但只要是在终端设备即开关中保存场景，并由开关来执行的，都在本实用新型权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能家居的带场景控制功能的Zigbee开关，具备将智能家居场景分布式处理的功能，即将指令集合保存到Zigbee开关存储器中，其特征在于，当用户调用场景时直接由Zigbee开关调用控制智能家居终端设备的指令。

2.根据权利要求1所述一种智能家居的带场景控制功能的Zigbee开关，其特征在于Zigbee开关内部自带zigbee模块。

3.根据权利要求1所述一种智能家居的带场景控制功能的Zigbee开关，其特征在于，其场景指令集合保存在Zigbee模块中。

4.根据权利要求1所述一种智能家居的带场景控制功能的Zigbee开关，其特征在于，其场景指令集合保存在Zigbee模块的非易失性存储器中。

5.根据权利要求1所述一种智能家居的带场景控制功能的Zigbee开关，其特征在于，Zigbee开关可以直接与其他终端进行通讯，不需要经过网关。

6.根据权利要求1所述一种智能家居的带场景控制功能的Zigbee开关，其特征在于，这种场景是可以通过用户设置来实现不同的命令集合即场景的。

7.根据权利要求1所述一种智能家居的带场景控制功能的Zigbee开关，其特征在于，Zigbee开关场景的触发既可以是指令也可以是Zigbee开关自身的操作。

8.根据权利要求1所述一种智能家居的带场景控制功能的Zigbee开关，其特征在于，这种开关可以是触摸开关、乒乓开关、复位开关三种形式。