CN208607491U - 一种基于NB-IoT通信技术的智能家居控制系统 - Google Patents

一种基于NB-IoT通信技术的智能家居控制系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种基于NB‑IoT通信技术的智能家居控制系统,包括智能移动终端、服务器平台、NB‑IoT通信模块、独立的智能家居控制模块及至少一个的被控电器;所述智能家居控制模块配置有传感器检测模块;所述智能家居控制模块与NB‑IoT通信模块连接;所述服务器平台与智能移动终端通信连接;所述智能家居控制模块连接有红外线发射器;所述至少一个的被控电器均内置有与该红外线发射器配合的红外线接收器。本实用新型利用传感器检测屋内环境信息,经NB‑IoT通信传输至服务器平台,同时,移动终端将控制指令发送至服务器平台,服务器平台经NB‑IoT通信传输至智能家居控制模块,通过红外线发射器发射,相应的被控电器通过红外线接收器接收控制指令并进行操作。

Description

一种基于NB-IoT通信技术的智能家居控制系统
技术领域
本实用新型涉及物联网和智能家居技术,特别是涉及一种基于NB-IoT通信技术的智能家居控制系统。
背景技术
物联网智能家居是一种利用物联网技术将家庭电子设备通过中心控制器实现家居电子设备的互联和控制,中心控制器连接互联网可通过PC端或者移动端对智能家居进行监控和访问,与普通家居相比,智能家居不仅具有传统的居住功能,且兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化,提供全方位信息交互的功能,可以为各种能源费用节约资金,并提供使用的便利性。
NB-IoT(Narrow Band Internet ofThings,基于蜂窝网络的窄带物联网)是一种基于蜂窝通信3G/4G演进的物联网通信技术,全球移动通信标准组织3GPP负责NB-IoT技术的标准化,首个标准版本Release13已经于2016年6月发布,并持续演进。NB-IoT构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT工作于专用授权频段,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,主要应用于低吞吐量、海量连接的场景,未来将承接大量物联网业务接入。
现在国内市场的智能家电产品大都采用WiFi方式接入家庭网络,存在移动能力弱、连接数量少、接入配置复杂、高功耗、安全性差等缺点,而NB-IoT广覆盖、大容量、低功耗、低成本、高安全性,基本补足了现有智能家居通信技术的缺点。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于NB-IoT通信技术的智能家居控制系统,以解决以上诸多问题,达到更好的智能家居体验。
为了实现上述目的,本实用新型提供了以下技术方案:
本实用新型提供一种基于NB-IoT通信技术的智能家居控制系统,包括智能移动终端、服务器平台、NB-IoT通信模块、独立的智能家居控制模块及至少一个的被控电器;智能家居控制模块配置有传感器检测模块,以实时检测周围环境的环境数据;智能家居控制模块与NB-IoT通信模块连接,以通过NB-IoT通信模块与服务器平台通信连接;服务器平台与智能移动终端通信连接,以将环境数据发送至智能移动终端传输及接收智能移动终端的控制指令;智能家居控制模块连接有红外线发射器,以发送控制指令;至少一个的被控电器均内置有与该红外线发射器配合的红外线接收器,以接收控制指令并根据控制指令操作;智能移动终端、服务器平台、NB-IoT通信模块、智能家居控制模块及至少一个的被控电器分别配置有供电电源。
其中,智能家居控制模块包括传感器检测模块、主控制器、红外线发射器、供电用的电池模块及NB-IoT通信模块,传感器检测模块、红外线发射器及NB-IoT通信模块分别与主控制器连接。
作为一选项,智能家居控制模块的主控制器为STM32系列微控制器。
作为一选项,传感器检测模块包括温湿度传感器及红外线传感器,PM2.5传感器以实时检测周围环境的环境数据。
作为一选项,NB-IoT通信模块通过串口与智能家居控制模块的主控制器连接,其集成于智能家居控制模块内,且与外界的蜂窝物联网连接。
作为一选项,该智能家居控制模块中,主控制器为STM32F103ZET6,NB-IoT通信模块为BC95-B5,温湿度传感器为DHT12,PM2.5传感器为GP2Y1014AU,BC95-B5的RXD脚及TXD脚分别与STM32F103ZET6的PA9脚及PA10脚连接,DHT12的SDA脚及SCL脚分别与STM32F103ZET6的PB14脚及PB13脚连接,STM32F103ZET6的GPIOF9脚连接至红外线发射器的信号输入脚。作为一选项,智能家居控制模块还包括红外人体感应器,红外人体感应器的信号输出脚与STM32F103ZET6的PBO脚连接。
智能移动终端通过2G/3G/4G/WiFi通信连接物联网,以访问服务器平台。
被控电器为净化器、空调、加湿器及新风机中的一种或多种组合。
与现有技术相比,本实用新型具有以下优点:
本实用新型的一种基于NB-IoT通信技术的智能家居控制系统,智能家居控制模块利用传感器检测屋内环境信息,经NB-IoT通信传输至服务器平台,进而,可通过移动终端查阅,同时,移动终端将控制指令发送至服务器平台,服务器平台经NB-IoT通信传输至智能家居控制模块,进而,通过红外线发射器发射,相应的被控电器通过红外线接收器接收控制指令并按指令进行操作。可以用智能移动终端实时查看家居环境状态,可以根据状态,用智能移动终端调整家庭电器的启动,因为智能终端是通过网络来访问的,可在用户回家前,就把家庭环境调整到最优;使用了NB-loT通信模块,相对于WiFi方案,有更低功耗、更的低成本和更高安全性。
本实用新型的智能家居控制模块中的红外发射器下有一个由步进电机驱动的可180°旋转的旋转台,旋转台可连接主控芯片和红外发射器,这样便可以消除红外线只能指向性发射的弊端,通过移动端上选择可控电器,再又互联网传输信号到控制模块发射对应频率的红外信号便可以实现远距离精准控制。
下面通过附图和实施例,对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的系统框图;
图2为本实用新型的智能家居控制模块实例电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行说明,应当理解,此处所描述的实施例仅用于说明和解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
实施例1
如图1所示,本实施例提供一种基于NB-IoT通信技术的智能家居控制系统,包括智能移动终端、服务器平台、NB-IoT通信模块、独立的智能家居控制模块及至少一个的被控电器;智能家居控制模块配置有传感器检测模块,以实时检测周围环境的环境数据;智能家居控制模块与NB-IoT通信模块连接,以通过NB-IoT通信模块与服务器平台通信连接;服务器平台与智能移动终端通信连接,以将环境数据发送至智能移动终端传输及接收智能移动终端的控制指令;智能家居控制模块连接有红外线发射器,以发送控制指令;至少一个的被控电器均内置有与该红外线发射器配合的红外线接收器,以接收控制指令并根据控制指令操作;智能移动终端、服务器平台、NB-IoT通信模块、智能家居控制模块及至少一个的被控电器分别配置有供电电源。
其中,智能家居控制模块包括传感器检测模块、主控制器、红外线发射器、供电用的电池模块及NB-IoT通信模块,传感器检测模块、红外线发射器及NB-IoT通信模块分别与主控制器连接。
智能家居控制模块的主控制器为STM32系列微控制器。
传感器检测模块包括温湿度传感器及红外线传感器、PM2.5传感器,以实时检测周围环境的环境数据。
NB-IoT通信模块通过串口与智能家居控制模块的主控制器连接,其集成于智能家居控制模块内,且与外界的蜂窝物联网连接。
智能移动终端包括手机及平板电脑等,其配置有供电电池。智能移动终端通过内置的2G/3G/4G等模块及运行商的移动通信系统连接物联网(互联网),以访问服务器平台。
被控电器为净化器、空调、加湿器及新风机中的一种。被控电器连接至市电取电。
服务器平台配置电源线,以连接至市电取电。
如上述,智能家居控制模块利用传感器检测屋内环境信息,经NB-IoT通信传输至服务器平台,进而,可通过移动终端查阅,同时,移动终端将控制指令发送至服务器平台,服务器平台经NB-IoT通信传输至智能家居控制模块,进而,通过红外线发射器发射,相应的被控电器通过红外线接收器接收控制指令并按指令进行操作。
实施例2
如图1所示,本实施例提供一种基于NB-IoT通信技术的智能家居控制系统,包括智能移动终端、服务器平台、NB-IoT通信模块、独立的智能家居控制模块及至少一个的被控电器;智能家居控制模块配置有传感器检测模块,以实时检测周围环境的环境数据;智能家居控制模块与NB-IoT通信模块连接,以通过NB-IoT通信模块与服务器平台通信连接;服务器平台与智能移动终端通信连接,以将环境数据发送至智能移动终端传输及接收智能移动终端的控制指令;智能家居控制模块连接有红外线发射器,以发送控制指令;至少一个的被控电器均内置有与该红外线发射器配合的红外线接收器,以接收控制指令并根据控制指令操作;智能移动终端、服务器平台、NB-IoT通信模块、智能家居控制模块及至少一个的被控电器分别配置有供电电源。
其中,智能家居控制模块包括传感器检测模块、主控制器、红外线发射器、供电用的电池模块及NB-IoT通信模块,传感器检测模块、红外线发射器及NB-IoT通信模块分别与主控制器连接。
智能家居控制模块的主控制器为STM32系列微控制器。
传感器检测模块包括温湿度传感器及红外线传感器,以实时检测周围环境的环境数据。
NB-IoT通信模块通过串口与智能家居控制模块的主控制器连接,其集成于智能家居控制模块内,且与外界的蜂窝物联网连接。
智能移动终端包括手机及平板电脑等,其配置有供电电池。智能移动终端通过内置的WiFi模块及运营商的网络通信系统连接物联网,以访问服务器平台。
被控电器为净化器、空调、加湿器及新风机中的2种以上的组合,如净化器及空调,如净化器、空调、加湿器及新风机,等。被控电器连接至市电取电。
服务器平台配置电源线,以连接至市电取电。
如上述,智能家居控制模块利用传感器检测屋内环境信息,经NB-IoT通信传输至服务器平台,进而,可通过移动终端查阅,同时,移动终端将控制指令发送至服务器平台,服务器平台经NB-IoT通信传输至智能家居控制模块,进而,通过红外线发射器发射,相应的被控电器通过红外线接收器接收控制指令并按指令进行操作。
如图1所示,本实施例提供一种基于NB-IoT通信技术的智能家居控制系统,包括智能移动终端、服务器平台、NB-IoT通信模块、独立的智能家居控制模块及至少一个的被控电器;智能家居控制模块配置有传感器检测模块,以实时检测周围环境的环境数据;智能家居控制模块与NB-IoT通信模块连接,以通过NB-IoT通信模块与服务器平台通信连接;服务器平台与智能移动终端通信连接,以将环境数据发送至智能移动终端传输及接收智能移动终端的控制指令;智能家居控制模块连接有红外线发射器,以发送控制指令;至少一个的被控电器均内置有与该红外线发射器配合的红外线接收器,以接收控制指令并根据控制指令操作;智能移动终端、服务器平台、NB-IoT通信模块、智能家居控制模块及至少一个的被控电器分别配置有供电电源。
其中,智能家居控制模块包括传感器检测模块、主控制器、红外线发射器、供电用的电池模块及NB-IoT通信模块,传感器检测模块、红外线发射器及NB-IoT通信模块分别与主控制器连接。
智能家居控制模块的主控制器为STM32系列微控制器。
传感器检测模块包括温湿度传感器及红外线传感器,以实时检测周围环境的环境数据。
NB-IoT通信模块通过串口与智能家居控制模块的主控制器连接,其集成于智能家居控制模块内,且与外界的蜂窝物联网连接。
智能移动终端包括手机及平板电脑等,其配置有供电电池。智能移动终端通过内置的2G/3G/4G等模块及运行商的移动通信系统连接物联网,以访问服务器平台。
被控电器为净化器、空调、加湿器及新风机中的一种。被控电器连接至市电取电。
服务器平台配置电源线,以连接至市电取电。
如上述,智能家居控制模块利用传感器检测屋内环境信息,经NB-IoT通信传输至服务器平台,进而,可通过移动终端查阅,同时,移动终端将控制指令发送至服务器平台,服务器平台经NB-IoT通信传输至智能家居控制模块,进而,通过红外线发射器发射,相应的被控电器通过红外线接收器接收控制指令并按指令进行操作。
实施例3
如图1所示,本实施例提供一种基于NB-IoT通信技术的智能家居控制系统,包括智能移动终端、服务器平台、NB-IoT通信模块、独立的智能家居控制模块及至少一个的被控电器;智能家居控制模块配置有传感器检测模块,以实时检测周围环境的环境数据;智能家居控制模块与NB-IoT通信模块连接,以通过NB-IoT通信模块与服务器平台通信连接;服务器平台与智能移动终端通信连接,以将环境数据发送至智能移动终端传输及接收智能移动终端的控制指令;智能家居控制模块连接有红外线发射器,以发送控制指令;至少一个的被控电器均内置有与该红外线发射器配合的红外线接收器,以接收控制指令并根据控制指令操作;智能移动终端、服务器平台、NB-IoT通信模块、智能家居控制模块及至少一个的被控电器分别配置有供电电源。
其中,智能家居控制模块包括传感器检测模块、主控制器、红外线发射器、供电用的电池模块及NB-IoT通信模块,传感器检测模块、红外线发射器及NB-IoT通信模块分别与主控制器连接。
智能家居控制模块的主控制器为STM32系列微控制器。
传感器检测模块包括温湿度传感器及红外线传感器,以实时检测周围环境的环境数据。
NB-IoT通信模块通过串口与智能家居控制模块的主控制器连接,其集成于智能家居控制模块内,且与外界的蜂窝物联网连接。
智能移动终端包括手机及平板电脑等,其配置有供电电池。智能移动终端通过内置的2G/3G/4G等模块及运行商的移动通信系统连接物联网,以访问服务器平台。
被控电器为净化器、空调、加湿器及新风机中的一种或多种组合。被控电器连接至市电取电。
服务器平台配置电源线,以连接至市电取电。
在智能家居控制模块中,还包括红外人体感应传感器,其与主控制器连接,用于感应人,当感应范围内有人时,使得智能家居控制模块进行休眠状态,关闭远程控制功能,以节省电量及网络资源。
如上述,智能家居控制模块利用传感器检测屋内环境信息,经NB-IoT通信传输至服务器平台,进而,可通过移动终端查阅,同时,移动终端将控制指令发送至服务器平台,服务器平台经NB-IoT通信传输至智能家居控制模块,进而,通过红外线发射器发射,相应的被控电器通过红外线接收器接收控制指令并按指令进行操作。
下述将对上述实施例1-3进行具体说明。
参见图1,该家居控制系统主要包括独立的智能家居控制模块1,服务器平台2,智能移动终端3和被控电器4:独立的智能家居控制模块1用于实时收集环境空间的综合数据,并将综合环境数据上传至服务器平台2;服务器平台2用于接收、储存综合环境数据,发送到智能移动终端3,并将智能移动终端3的控制命令发送至独立的智能家居控制模块1;由服务器平台2发送的数据发送到智能移动终端3,用户发送控制命令至服务器平台2;被控电器4用于执行智能移动终端3的控制命令,完成相应调整操作,以达到改善环境或节能目标;其系统架构简单清晰,具有易扩展,易实现的特点,可为人们实现安全、舒适、省心、节能的高水准的智能化生活。
其中,独立的智能家居控制模块1、服务器平台2、智能移动终端3和被控电器4四者相互独立,独立的智能家居控制模块1和被控电器4在同一物理空间分布式放置,智能移动终端3可在同一物理空间或不同物理空间发送控制命令,智能家居控制模块1独立于被控电器4,可以监测更大范围的环境数据,不受家电内部环境的影响,提高监测环境数据的可靠性;独立的智能家居控制模块1包括多种传感器(传感器检测模块)、主控制器、通信模块和电池模块;通信模块采用NB-IoT模块,NB-IoT模块集成在独立的智能家居控制模块1内部,并和外部蜂窝物联网连接,用于实现与服务器平台2的通讯,将环境监测数据上传至服务器平台2,采用NB-IoT模块代替传统的WiFi模块或ZigBee模块进行无线数据传输,可实现无线控制众多独立的家电产品,具有能耗低、待机时间长、传输距离远、穿墙能力强等巨大优势;其中,多种传感器包括温湿度传感器、红外线传感器,多种传感器集成在一个设备中,多种传感器可以实现同一环境下多种环境参数的同时监测,为智能家居控制提供全面的分析数据,独立的智能家居模块1放置于环境空间的预设位置,采集环境空间的综合环境参数,能更好地反映人体的真实感受。
其中,智能家居控制模块1包含NB-IoT模块,NB-IoT通信模块集成在智能家居控制模块1内部,通过无线方式连接到服务器平台2,服务器平台2运行于物联网,用于实现与智能家居控制模块1的通讯,接收智能移动终端3的控制命令,并将控制指令转发给智能家居控制模块1进行相应处理,控制被控电器4完成控制指令,形成一个完整的智能家居产品。
参见图2,是对智能家居控制模块进行的举例说明。主控制器(单片机)经稳压模块外接6V直流电源,且分别通过第一升压模块及第二升压模块给红外人体感应器、PM2.5传感器GP2Y1014AU粉尘传感器温湿度传感器及NB-IoT通信模块供电;其中,主控制器为STM32F103ZET6,NB-IoT通信模块为BC95-B5,温湿度传感器为DHT12;BC95-B5的RXD脚及TXD脚分别与STM32F103ZET6的PA9脚及PA10脚连接,DHT12的SDA脚及SCL脚分别与STM32F103ZET6的PB14脚及PB13脚连接,STM32F103ZET6的GPIOF9脚连接至红外线发射器的信号输入脚,红外人体感应器的信号输出脚与STM32F103ZET6的PBO脚连接。当然,若是在不装配人体感应器的实例中使用时,可直接去掉相关器件及电路。
其中,被控电器4包括净化器、空调、加湿器或新风机等,可为其中的一种或几种组合,完成改善屋内环境或节能等目标。
下述将通过应用场景举例说明:
通过该系统,可以为人们提供安全、舒适、省心、节能的服务,例如:pm2.5传感器检测在空气中的pm2.5值小于设定的阈值时,控制空气净化器自动进入关机状态,进入极低功耗状态,节能环保;pm2.5传感器检测在空气中的pm2.5值大于设定的阈值时,控制空气净化器自动启动,净化空气;温湿度传感器检测到空气湿度低于手机端设定的阈值时,控制加湿器工作,使室内空气湿润起来;温湿度传感器检测到空气温度高于在手机端设定的阈值时,控制空调工作,自动使温度降低到舒爽适宜的温度;比如手机上显示家里温度比较高,便可以通过移动端平台访问智能家居控制模块并控制红外线发射器打开空调;当夜晚来临时手机端设定好红外传感器开启的时间,比如23:00到7:00在这段时间内起夜上厕所,红外线传感器感受到人体会控制灯光开启。
综上所述;本基于NB-IoT的智能家居控制系统,独立的智能家居模块1利用各种传感器自动感应环境的变化,通过NB-IoT模块将实时采集的环境监测数据发送至服务器平台2,再发送给智能移动终端3,用户发送控制指令,智能家居控制模块1通过NB-IoT模块实现与服务器平台2通信,接收控制指令并控制被控电器4完成相应指令,实现环境的改善。
如上述,该控制系统利用一个中心控制器通过NB-IoT通信上传数据及接收指令,以控制模块为单位控制多个被控电器,简化连接渠道,通过发射红外信号可控制空调、电灯等一切带有红外控制的被控电器,大部分电器都内置有红外接收器,可提高产品适应性,降低升级成本,采用stm32做控制器,使得系统稳定。
应当理解,本实用新型上述实施例及实例,是出于说明和解释目的,并非因此限制本实用新型的范围。本实用新型的范围由权利要求项定义,而不是由上述实施例及实例定义。

Claims (10)

1.一种基于NB-IoT通信技术的智能家居控制系统,其特征在于,包括智能移动终端、服务器平台、NB-IoT通信模块、独立的智能家居控制模块及至少一个的被控电器;所述智能家居控制模块配置有传感器检测模块,以实时检测周围环境的环境数据;所述智能家居控制模块与NB-IoT通信模块连接,以通过NB-IoT通信模块与服务器平台通信连接;所述服务器平台与智能移动终端通信连接,以将环境数据发送至智能移动终端传输及接收智能移动终端的控制指令;所述智能家居控制模块连接有红外线发射器,以发送控制指令;所述至少一个的被控电器均内置有与该红外线发射器配合的红外线接收器,以接收控制指令并根据控制指令操作;所述智能移动终端、服务器平台、NB-IoT通信模块、智能家居控制模块及至少一个的被控电器分别配置有供电电源。
2.根据权利要求1所述一种基于NB-IoT通信技术的智能家居控制系统,其特征在于,所述智能家居控制模块包括传感器检测模块、主控制器、红外线发射器、供电用的电池模块及NB-IoT通信模块,传感器检测模块、红外线发射器及NB-IoT通信模块分别与主控制器连接。
3.根据权利要求2所述一种基于NB-IoT通信技术的智能家居控制系统,其特征在于,所述智能家居控制模块的主控制器为STM32系列微控制器。
4.根据权利要求2所述一种基于NB-IoT通信技术的智能家居控制系统,其特征在于,所述传感器检测模块包括温湿度传感器及红外线传感器,以实时检测周围环境的环境数据。
5.根据权利要求2所述一种基于NB-IoT通信技术的智能家居控制系统,其特征在于,所述NB-IoT通信模块通过串口与智能家居控制模块的主控制器连接,其集成于智能家居控制模块内,且与外界的蜂窝物联网连接。
6.根据权利要求2所述一种基于NB-IoT通信技术的智能家居控制系统,其特征在于,该智能家居控制模块中,主控制器为STM32F103ZET6,NB-IoT通信模块为BC95-B5,温湿度传感器为DHT12,BC95-B5的RXD脚及TXD脚分别与STM32F103ZET6的PA9脚及PA10脚连接,DHT12的SDA脚及SCL脚分别与STM32F103ZET6的PB14脚及PB13脚连接,红外发射器下有步进电机控制的旋转台,步进电机连接STM32F103ZET6的VSS_7和VDD_7连接,可用pwm波控制步进电机选择180度,STM32F103ZET6的GPIOF9脚连接至红外线发射器的信号输入脚。
7.根据权利要求6所述一种基于NB-IoT通信技术的智能家居控制系统,其特征在于,所述智能家居控制模块还包括红外人体感应器,红外人体感应器的信号输出脚与STM32F103ZET6的PBO脚连接。
8.根据权利要求1所述一种基于NB-IoT通信技术的智能家居控制系统,其特征在于,所述智能移动终端通过2G/3G/4G/WiFi通信连接物联网,以访问服务器平台。
9.根据权利要求1所述一种基于NB-IoT通信技术的智能家居控制系统,其特征在于,所述被控电器为净化器、空调、加湿器及新风机中的一种或多种组合。
10.根据权利要求1所述一种基于NB-IoT通信技术的智能家居控制系统,其特征在于,所述智能移动终端包括手机及平板电脑,其配置有供电电池。
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