CN209640719U - 一种基于物联网的智能家居系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于物联网的智能家居系统，包括智能网关、多个家用电器以及与家用电器数量相应的控制节点；控制节点包括节点控制器和节点继电器，节点控制器连接所述节点继电器的线圈部分，节点控制器的触点部分设置在对应家用电器的供电线路上；家用电器包括电器控制器；智能网关包括网关控制器、电器总控制器和节点总控制器，网关控制器与电器总控制器、节点总控制器通讯连接，并连接有以太网通讯模块；电器总控制器与各电器控制器通讯连接，节点总控制器与各节点控制器通讯连接。本实用新型所提供的技术方案，能够降低智能网关上控制器的使用频率，增加智能网关的寿命。

Description

一种基于物联网的智能家居系统

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系统。

背景技术

智能家居是在互联网影响之下物联化的体现，是通过物联网技术将家中的各种如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、影音服务器、影柜系统、网络家电等设备连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，提供全方位的信息交互功能，甚至为各种能源费用节约资金。

家庭智能网关是家居智能化的心脏，通过它实现系统信息的采集、信息输入、信息输出、集中控制、远程控制、联动控制等功能。智能网关的作用一方面是实现家用电器与网络的信息交互，另一方面是对家用电器的运行状态进行控制。现有技术中的智能网关只设置有一个控制器，如此便会造成控制器的任务量过大，使智能网关的寿命降低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于物联网的智能家居系统，以解决现有技术物联网系统中由于智能网关的控制器由于任务量大而造成智能网关使用寿命低的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于物联网的智能家居系统，包括智能网关、多个家用电器以及与家用电器数量相应的控制节点；所述控制节点包括节点控制器和节点继电器，节点控制器连接所述节点继电器的线圈部分，节点控制器的触点部分设置在对应家用电器的供电线路上；所述家用电器包括电器控制器；所述智能网关包括网关控制器、电器总控制器和节点总控制器，所述网关控制器与电器总控制器、节点总控制器通讯连接，并连接有以太网通讯模块；所述电器总控制器与各电器控制器通讯连接，所述节点总控制器与各节点控制器通讯连接。

进一步的，所述智能网关还包括电源模块，电源模块包括主电源、备用电源和切换继电器；电源模块的输出接口连接网关控制器、电器总控制器和节点总控制器的电源端；所述备用电源包括蓄电池，主电源包括变压器和整流单元，变压器的一次侧用于连接市电，二次侧连接所述整流单元的交流侧；整流单元的直流侧和蓄电池连接电源模块的输出接口；切换继电器线圈部分的连接所述整流单元的直流侧，常闭触点和常开触点分别设置在蓄电池和整流单元直流侧连接电源模块输出接口的线路上。

进一步的，所述网关控制器连接有报警装置。

进一步的，所述智能网关设置有温度传感器和风扇，所述网关控制器与温度传感器、风扇连接，用于根据温度传感器检测到的温度值控制风扇的工作状态。

进一步的，所述网关控制器与电器总控制器、节点总控制器通过均通过串口通讯连接。

进一步的，所述网关控制器连接有GSM模块。

本实用新型的有益效果：本实用新型所提供的技术方案，各家用电器的供电由相应的控制节点控制器，并在智能网关上设置电器总控制器和节点总控制器，分别于各家用电器和各控制节点通讯连接，从而降低智能网关上控制器的使用频率，增加智能网关的寿命。

附图说明

图1是本实用新型实施例中基于物联网的智能家居系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中智能网关的结构示意图；

图3是本实用新型实施例中控制节点的结构示意图；

图4是本实用新型实施例智能网关中电源模块的结构示意图。

具体实施方式

本实施例提供一种基于物联网的智能家居系统，智能网关中设置有节点总控制器和电器总控制器，用于提供物联网系统中智能网关的使用寿命。

本实施例所提供的基于物联网的智能家居系统，其结构如图1所示，包括智能网关、n个家用电器和n个控制节点，n为大于1的整数。

智能网关的结构如图2所示，包括网关控制器、节点总控制器和电器总控制器。网关控制器连接有以太网通讯模块、第一串口模块和第二串口模块，节点总控制器连接有第三串口模块和n个第一通讯模块，用电总控制器连接有第四串口模块和n个第二通讯模块。第一串口模块和第三串口模块连接，第二串口模块和第四串口模块连接，网关控制器与节点总控制器、用电总控制器通过串口通讯的方式进行信息交互。

本实施例中网关控制器、电器总控制器和节点总控制器采用的是STM32系列的单片机，以太网通讯模块采用的是RJ45接口，通过光纤连接以太网；第一通讯模块和第二通讯模块均采用的是RS485通讯模块。

控制节点的结构如图3所示，包括节点控制器和节点继电器K，节点控制器连接三极管Q的基极，节点继电器K线圈部分的一端连接控制节点中的电源，另一端连接三极管Q的集电极，三极管Q的发射极接地；节点继电器K的触点部分设置在相应家用电器的供电线路上，节点控制器通过控制三极管Q的通断状态控制节点继电器K线圈部分的供电状态，从而对相应家用电器的供电状态进行控制。节点控制器连接有第三通讯模块，第三通讯模块采用的是RS485通讯模块，与第一通讯模块通讯连接，从而建立节点总控制器与各节点控制器之间的通讯连接。

家用电器的结构包括电控制器，电控制器连接有第四通讯模块，第四通讯模块采用的是RS485通讯模块，与第二通讯模块通讯连接，从而建立各控制器与网关控制器的通讯连接。

本实施例中节点控制器采用的是80C52单片机，电器控制器采用的是STM32系列的单片机。本实施例所提供的物联网系统，其工作原理为：

家用电器的控制器将家用电器的运行信息通过第四通讯模块发送给电器总控制器，用电总控制器获取各家用电器的运行状态并发送给网关控制器；网关控制器再将各家用电器的运行状态通过以太网通讯模块上传至以太网；

网关控制器通过以太网通讯模块从以太网获取信息并对其进行识别，判断该信息是家用电器供电控制的信息还是家用电器运行控制的信息；如果是家用电器供电控制的信息，则将其发送给节点总控制器；如果是家用电器运行控制的信息，则将其发送给电器总控制器；

电器总控制器根据从网关控制器接收的信息后，对其识别并发送给相应的电器控制器，电器控制器根据从电器总控制器接收到的信息对家用电器进行控制；节点总控制器根据从网关控制器接收到的信息生成控制指令并发送给相应的节点控制器，节点控制器根据从节点总控制器控制指令控制节点继电器的工作状态。

智能网关的电源模块如图4所示，包括直流母线、主电源和备用电源，主电源模块包括变压器T和整流单元，备用电源包括蓄电池，变压器T的一次侧连接电源输入接口，电源输入接口用于连接市电。变压器T的二次侧连接整流单元的交流侧，整流单元的直流侧连接电源输出接口，电源输出接口连接网关控制器、节点总控制器和电器总控制器的电源端。本实施例中整流单元是有二极管D1、D2、D3、D4构成的桥式整流单元。备用电源包括蓄电池，蓄电池连接电源输出接口。继电器K线圈部分的正极和负极分别连接整流单元直流侧的正极和负极，常开触点设置在整流单元连接电源输出接口的线路上，常闭触点设置在蓄电池连接电源输出接口的线路上。

在智能网关中还设置有报警装置，网关控制器与报警装置连接，当网关控制器根据从电器总控制器和节点总控制器接收到的信息判断出有家用电器异常时发出报警信息，如当网关控制器根据从节点总控制器接收到的信息判断出其中一个家用电器的电源端与电源连接，但是根据从该电器总控制器接收到的信息判断出该家用电器没有与电源连接，则判断为该家用电器出现异常，此时网关控制器控制报警装置发出报警信息。本实施例中报警装置采用的是型号为HND-9650B的贴片式蜂鸣器，网关控制器与该蜂鸣器连接，其连接方式是单片机与蜂鸣器之间的连接方式，属于现有技术，这里不多做说明。

在智能网关中还设置有风扇和温度传感器，网关控制器与温度传感器连接，风扇的电源端与电源模块的输出接口连接，继电器K2的触点部分设置在风扇电源端连接电源模块输出接口的线路上，网关控制器与继电器K2的线圈部分连接，连接方式和节点控制器与节点继电器K1线圈部分之间的连接方式相同。本实施例中温度传感器为PT100，网关控制器与温度传感器之间的连接方式，其连接方式是单片机与温度传感器之间的连接方式，属于现有技术，这里不多做说明。

智能网关中的网关控制器还连接有GSM模块，当网关控制器根据从电器总控制器和节点总控制器接收到的信息判断出有家用电器异常时，通过GSM模块向用户发送信息，本实施例中GSM模块是基于MT6218芯片的GSM模块。

Claims (6)

1.一种基于物联网的智能家居系统，其特征在于，包括智能网关、多个家用电器以及与家用电器数量相应的控制节点；所述控制节点包括节点控制器和节点继电器，节点控制器连接所述节点继电器的线圈部分，节点控制器的触点部分设置在对应家用电器的供电线路上；所述家用电器包括电器控制器；所述智能网关包括网关控制器、电器总控制器和节点总控制器，所述网关控制器与电器总控制器、节点总控制器通讯连接，并连接有以太网通讯模块；所述电器总控制器与各电器控制器通讯连接，所述节点总控制器与各节点控制器通讯连接。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的智能家居系统，其特征在于，所述智能网关还包括电源模块，电源模块的输出接口连接所述网关控制器、节点总控制器和电器总控制器的电源端；电源模块包括主电源、备用电源和切换继电器；所述备用电源包括蓄电池，主电源包括变压器和整流单元，变压器的一次侧用于连接市电，二次侧连接所述整流单元的交流侧；整流单元的直流侧和蓄电池连接电源模块的输出接口；切换继电器线圈部分的连接所述整流单元的直流侧，常闭触点和常开触点分别设置在蓄电池和整流单元直流侧连接电源模块输出接口的线路上。

3.根据权利要求1或2所述的基于物联网的智能家居系统，其特征在于，所述网关控制器连接有报警装置。

4.根据权利要求1所述的基于物联网的智能家居系统，其特征在于，所述智能网关设置有温度传感器和风扇，所述网关控制器与温度传感器、风扇连接，用于根据温度传感器检测到的温度值控制风扇的工作状态。

5.根据权利要求1所述的基于物联网的智能家居系统，其特征在于，所述网关控制器与电器总控制器、节点总控制器通过均通过串口通讯连接。

6.根据权利要求1所述的基于物联网的智能家居系统，其特征在于，所述网关控制器连接有GSM模块。