CN213634134U - 一种基于分布式总线通信的智能家居系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于分布式总线通信的智能家居系统，属于智能家居技术领域；包括总线以及通过4芯线缆连接到总线上的强电单元、弱电单元、总线电源、总线管理单元、协议转换单元；强电单元为接入入户220V交流电的设备，弱电单元为接入24V电压的弱电设备。控制系统采用总线形式的通信方式，无主从机区别，每一个设备均可以主动发送数据，总线系统中加入了防碰撞机制，包括判定物理忙闲标志机制，随机延时发送机制、CRC校验机制，能够有效预防多个设备通信时的碰撞问题。控制系统通过弱电控制强电，使用更安全，回路独立，不与智能面板发生物理连接，用户只需要通过软件手段即可改变控制方式，无需重新布线和改造，使用方便，灵活性好。

Description

一种基于分布式总线通信的智能家居系统

技术领域

本实用新型属于智能家居技术领域，尤其涉及一种基于分布式总线通信的智能家居系统。

背景技术

传统的智能家居产品采用的是一主多从的通信方式，互相通信需要主控制器转发，主控容易成为瓶颈，通信速度慢。即主机通过轮询的方式与从机通信，但是当从机数目较多时，主机轮询时间加长，会导致通信时间延长。主从结构关系导致从机不能主动向主机发送数据，需要主机在给从机发送数据后，从机才能返回数据，通信方式单一，必要时从机不能实现主动上传。主从系统一旦主机故障，系统将全部瘫痪。

传统家电设备控制方式是每条回路都是和一个面板开关连接，用户如果对原有家电设备控制不满意，只能重新布线。而且控制面板后接的是强电，当用户手上有水再去触碰面板时，存在较大的安全隐患。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种基于分布式总线通信的智能家居系统，采用分布式总线形式的通信方式，系统没有主从结构，每一个节点设备均可以主动和总线上任何一个或多个设备通信，能够有效消除主从模式下的一旦主机故障时系统瘫痪的问题，以及通信的时效问题。从而提高了系统的可靠性和效率。

本实用新型是通过以下技术手段实现上述技术目的的：

一种基于分布式总线通信的智能家居系统，包括总线以及连接到总线上的强电单元、弱电单元、总线电源、总线管理单元、协议转换单元；

本分布式总线物理层为4芯普通电缆即可；4条线分别代表直流24V，直流地线，信号线正负二根。系统通过4根总线连接成网络，性能稳定，容易扩展。系统编程使控制开关与输出回路建立逻辑对应关系，因此在设计时更加简单、灵活；它的物理地址是采用树状结构的，系统最基本的构成是每个功能单元节点，单元与单元之间通过总线进行连接，构成一个子系统；一个子系统上的单元节点数可多达255个，每个单元可接回路最大为16个；通过管理单元可将16个子系统互相连接和组合起来，从而构成一个完整的系统；系统控制的节点数量可多达65280个（255*16*16）。采用开放式通信协议，使用符合通信协议的转接口，本分布式总线很容易与其它系统相连，实现数据交换；

强电单元为接入入户220V交流电的设备, 弱电单元为接入24V电压的弱电设备,总线管理单元负责系统中各功能模块的配置与管理以及网关,协议转换单元用于总线与RS485或者RS232接口之间的协议转换；总线接入多个设备，总线系统采用总线形式的通信方式，每一个设备均可以主动发送数据；总线系统中设有防碰撞机制，用于预防多个设备通信时的碰撞问题，防碰撞机制包括判定物理忙闲标志机制，随机延时发送机制以及CRC校验机制。

进一步地，所述判定物理忙闲标志机制用于判定总线上是否有数据正在传输，当总线上有数据正在传输时，为忙状态，否则为闲状态；当总线处于闲状态时，总线上的设备在总线上传输数据，当总线处于忙状态时，延时一段时间再继续判断总线忙闲状态。

进一步地，所述随机延时发送机制为当多个设备同时发送数据而产生碰撞时，多个设备采样寄存器里随机延时时间，在延时时间后，再发送数据。

进一步地，所述CRC校验机制为总线设备接收到数据后进行CRC校验，当出现数据碰撞导致数据错乱时，CRC校验结果错误，总线设备不响应这条数据；否则响应这条数据。

进一步地，所述强电单元包括分别接入入户电零线和火线的照明系统、窗帘控制系统、空调系统、安防系统、家庭影院系统及背景音乐系统；背景音乐系统由协议转换单元转换为RS232或RS484接口后通过4芯线缆与总线连接。

进一步地，所述弱电单元包括开关面板、无线控制及检测系统、远程控制系统、环境检测系统；远程控制系统中，包括手机、电脑的互联网设备通过以太网网关接入到4芯线缆上，语音设备通过语音网关接入到4芯线缆上，实现与总线的无线连接；无线控制及检测系统中，包括无线温度传感器、无线人体感应器和无线面板的无线设备通过无线网关接入到4芯线缆上，实现与总线的连接；环境检测系统中，包括温湿度检测仪、有毒气体检测仪的检测设备直接接入到4芯线缆上，实现与总线的连接。

进一步地，所述总线管理单元利用管理软件添加强电设备和弱电设备，给强电设备和弱电设备编号，并配置弱电设备的控制方式。

进一步地，所述总线电源为给弱电设备提供24V电源的电源供应设备。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型采用总线形式的通信方式，抛弃传统的主从结构通信，无主从机区别，每一个设备都是平等的，均可以主动发送数据，整个智能家居系统中可以接入更多的设备，系统更安全可靠，延时小，效率高。

除此以外，本实用新型所提供的基于分布式总线的智能家居控制系统的本质是通过弱电控制强电，使得控制系统的使用更具安全性，并且每个回路都是独立的，他们都不与智能面板发生物理连接；如果用户不满意现有的控制方式，只需要通过软件手段即可改变控制方式，无需重新布线和改造，使用方便，灵活性好。

附图说明

图1为本实用新型所述智能家居控制系统示意图；

图2为本实用新型所述数据防碰撞处理流程图；

图3为本实用新型所述强电单元接线图；

图4为本实用新型所述弱电单元接线图；

图5为本实用新型所述总线管理单元配置示意图。

具体实施方式

以下将结合说明书附图对本实用新型公开的技术方案进行详细说明。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“连接”等类似的词语应做广义理解，可以是电连接也可以是网络连接，可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，一种基于分布式总线通信的智能家居系统，包括总线以及与总线连接的强电单元、弱电单元、总线电源、总线管理单元、协议转换单元。强电单元包括与协议转换单元连接的背景音乐系统以及与总线连接的照明系统、窗帘控制系统、空调系统、安防系统、家庭影院系统。弱电单元包括与总线连接的开关面板、无线控制及检测系统、远程控制系统、环境检测系统。总线电源为给弱电设备提供24V电源的电源供应设备；总线管理单元负责系统中各功能模块的配置与管理；协议转换单元用于实现总线与RS485或者RS232接口之间的协议转换。

总线接入多个设备，为预防多个设备通信时的碰撞问题，在总线系统加入了防碰撞机制，防碰撞机制包括判定物理忙闲标志机制，随机延时发送机制，CRC校验机制。

数据防碰撞处理流程图如图2所示，当有设备需要发送数据时，首先进入判定物理忙闲标志机制，即判断总线的忙闲状态，当总线上有数据正在传输时，为忙状态，否则为闲状态；当检测到总线处于闲状态时，总线上的设备发送数据，当检测到总线处于忙状态时，延时一段时间再继续判断总线忙闲状态，如此循环。发送端发送数据后，接收端会返回数据给发送端，发送端判断返回数据是否正确；若返回数据不正确，则表明多个设备同时发送数据产生了碰撞，此时进入随机延时发送机制，即多个设备采样寄存器里随机延时时间，在延时时间后，再发送数据，返回重新判断总线忙闲状态，由于随机数的不同，数据将不会产生碰撞；若返回数据正确，则返回数据被发送给接收端接收设备。接收端接收到发送端的数据后，进入CRC校验机制，即总线设备接收到数据后进行CRC校验，当出现数据碰撞导致数据错乱等问题时，CRC校验结果错误，总线设备不响应这条数据；否则CRC校验结果正确，则响应这条数据。

强电单元为接入入户220V交流电的设备，如图3所示，强电单元中的照明系统、窗帘控制系统、空调系统、安防系统、家庭影院系统及背景音乐系统均分别接入入户电零线（N）和火线（L）；同时，照明系统、窗帘控制系统、空调系统、安防系统、家庭影院系统通过4芯线缆（P+、P-、D+、D-）与总线连接，由总线进行管理与控制；背景音乐系统由协议转换单元转换为RS232或RS484接口后通过4芯线缆与总线连接，由4芯线缆管理与控制。

弱电单元为接入24V电压的弱电设备，如图4所示，弱电单元中的开关面板、无线控制及检测系统、远程控制系统、环境检测系统均分别通过4芯线缆与总线连接，由总线进行管理和控制。所述远程控制系统的实现方式为：将手机、电脑等互联网设备通过以太网网关接入到4芯线缆上，语音设备通过语音网关接入到4芯线缆上，实现与总线进行无线连接。无线控制及检测系统的实现方式为：将无线温度传感器、无线人体感应器和无线面板等无线设备通过无线网关接入到4芯线缆上，实现与总线的连接。环境检测系统的实现方式为：将温湿度检测仪、有毒气体检测仪等检测设备直接接入到4芯线缆上，实现与总线的连接。

总线管理单元负责系统中各功能模块的配置与管理，通过管理软件，添加强电设备和弱电设备，给强电设备和弱电设备编号，然后在管理软件上配置弱电设备的控制方式。本实施例中，优选地，弱电设备的控制方式配置如图5所示，开关面板A配置为照明灯A；开关面板B配置为同时控制空调A与家庭影院；开关面板C为3联开关，分别配置为照明灯B、窗帘A、所有强电设备；其中，英文字母“A”、“B”、“C”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性的技术特征。

所述实施例为本实用新型的优选的实施方式，但本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于分布式总线通信的智能家居系统，其特征在于，包括总线以及通过4芯线缆连接到总线上的强电单元、弱电单元、总线电源、总线管理单元、协议转换单元；强电单元为接入入户220V交流电的设备, 弱电单元为接入24V电压的弱电设备, 总线管理单元负责系统中各功能模块的配置与管理,协议转换单元用于总线与RS485或者RS232接口之间的协议转换；总线接入多个设备，总线系统采用总线形式的通信方式，每一个设备均可以主动发送数据；总线系统中设有防碰撞机制，用于预防多个设备通信时的碰撞问题，防碰撞机制包括判定物理忙闲标志机制，随机延时发送机制以及CRC校验机制。

2.根据权利要求1所述的一种基于分布式总线通信的智能家居系统，其特征在于，所述判定物理忙闲标志机制用于判定总线上是否有数据正在传输，当总线上有数据正在传输时，为忙状态，否则为闲状态；当总线处于闲状态时，总线上的设备在总线上传输数据，当总线处于忙状态时，延时一段时间再继续判断总线忙闲状态。

3.根据权利要求1所述的一种基于分布式总线通信的智能家居系统，其特征在于，所述随机延时发送机制为当多个设备同时发送数据而产生碰撞时，多个设备采样寄存器里随机延时时间，在延时时间后，再发送数据。

4.根据权利要求1所述的一种基于分布式总线通信的智能家居系统，其特征在于，所述CRC校验机制为总线设备接收到数据后进行CRC校验，当出现数据碰撞导致数据错乱时，CRC校验结果错误，总线设备不响应这条数据；否则响应这条数据。

5.根据权利要求1所述的一种基于分布式总线通信的智能家居系统，其特征在于，所述强电单元包括分别接入入户电零线和火线的照明系统、窗帘控制系统、空调系统、安防系统、家庭影院系统及背景音乐系统；背景音乐系统由协议转换单元转换为RS232或RS484接口后通过4芯线缆与总线连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于分布式总线通信的智能家居系统，其特征在于，所述弱电单元包括开关面板、无线控制及检测系统、远程控制系统、环境检测系统；远程控制系统中，包括手机、电脑的互联网设备通过以太网网关接入到4芯线缆上，语音设备通过语音网关接入到4芯线缆上，实现与总线的无线连接；无线控制及检测系统中，包括无线温度传感器、无线人体感应器和无线面板的无线设备通过无线网关接入到4芯线缆上，实现与总线的连接；环境检测系统中，将包括温湿度检测仪、有毒气体检测仪的检测设备直接接入到4芯线缆上，实现与总线的连接。

7.根据权利要求1所述的一种基于分布式总线通信的智能家居系统，其特征在于，所述总线管理单元利用管理软件添加强电设备和弱电设备，给强电设备和弱电设备编号，并配置弱电设备的控制方式。

8.根据权利要求7所述的一种基于分布式总线通信的智能家居系统，其特征在于，所述总线电源为给弱电设备提供24V电源的电源供应设备。

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