CN215006283U - 一种智能家居系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能家居系统，涉及智能家电技术领域。与现有技术相比，本实用新型通过各种传感器采集环境信息，微控制器模块接收环境信息，并将数据通过无线模块上传到OneNET物联网云端服务器上，用户终端通过网络进行识别并远程进行家居控制，实现全球异地远程控制室外与室内，采用开放式的OneNET作为服务平台，降低开发难度，节约开发成本，缩短开发周期。

Description

一种智能家居系统

技术领域

本实用新型涉及智能家电技术领域，特别是涉及一种智能家居系统。

背景技术

现有的家居系统需要用户自行控制，无法及时了解居住环境的各种状态数据，而且目前的智能家居系统开发难度较高，开发周期也比较长，不利于智能家居系统的推广使用。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种智能家居系统，可以解决现有技术中存在的问题。

本实用新型提供了一种智能家居系统，包括传感器模块、微控制器模块、被控终端、OneNET物联网云端服务器和用户终端，所述传感器模块和被控终端连接到微控制器模块，所述微控制器模块通过WiFi通信模块连接到路由器，所述路由器连接到OneNET物联网云端服务器，所述用户终端通过网络连接到OneNET物联网云端服务器；

所述传感器模块包括光照强度传感器、人体红外热释电传感器和温湿度传感器，所述被控终端包括LED灯、蜂鸣器和家用电器的继电器开关；

所述传感器模块采集住宅环境的光照强度、温湿度，所述人体红外热释电传感器监测是否有人非法入侵，当有人非法入侵时所述微控制器模块控制蜂鸣器发出声音报警；所述微控制器模块产生的数据通过WiFi通信模块和路由器上传至OneNET物联网云端服务器，用户通过用户终端查看温湿度和光照强度数据，以及进行对家用电器的继电器开关、LED灯进行控制。

本实用新型中的一种智能家居系统，与现有技术相比，通过各种传感器采集环境信息，微控制器模块接收环境信息，并将数据通过无线模块上传到OneNET物联网云服务器上，用户终端通过网络模块进行识别并远程进行家居控制，实现全球异地远程控制室外与室内，采用开放式的OneNET作为服务平台，降低开发难度，节约开发成本，缩短开发周期。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型中系统的功能框图；

图2为单片机最小系统；

图3为WiFi通信模块的电路图；

图4为温湿度测量电路图；

图5为继电器电路图；

图6为输出5V电源电路图；

图7为输出3.3V电源电路图；

图8为数据采集流程图；

图9为继电器控制流程图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1，本实用新型提供了一种智能家居系统，包括传感器模块、微控制器模块、被控终端、OneNET物联网云端服务器和用户终端，所述传感器模块和被控终端连接到微控制器模块，所述微控制器模块通过WiFi通信模块连接到路由器，所述路由器连接到OneNET物联网云端服务器，所述用户终端通过网络连接到OneNET物联网云端服务器。

所述传感器模块包括光照强度传感器、人体红外热释电传感器和温湿度传感器，所述光照强度传感器、人体红外热释电传感器均通过信号调理电路连接到微控制器模块，所述被控终端包括LED灯、蜂鸣器和家用电器的继电器开关。

参照图2，所述微控制器U1以51单片机为核心，具体型号为STC15W4K56S4，对传感器模块采集的光照强度、温湿度住宅环境进行采集，并通过人体红外热释电传感器监测是否有人非法入侵，蜂鸣器在有人闯入时，就会自动发出声音报警。另外，可将路由器通过WIFI通信模块进行连接，在OneNET物联网云端服务器中，由路由器的中转上传数据，当数据被服务器接收后，对家用电器的继电器开关、LED灯进行控制，对环境温湿度监测。用户可通过电脑PC网页端或手机APP软件客户端来等方式来查看数据和进行控制操作，本系统可在云端显示安防报警提示，支持室外以及室内局域网异地远程控制。

近年来最火爆的物联网平台是OneNET云平台，它属于PaaS物联网开放平台，是中移物联网有限公司精心打造的。其优点包括开发成本低、稳定性强以及周期短等。除此之外，该平台可实现设备下线、修改、鉴权、激活、创建等整个生命周期的管理，可提供丰富的开发工具和多种多样的API。同时，还可以准确及详尽地归档获取时间序列化的数据，并有效解决了设备控制命令下行和实时通知消息推送，以及实时传输和路由等问题。此外它不仅支持Modbus、MQTT和其他访问协议，还提供了通用的Socket接口和RESTfulAPI接口。因此，云服务平台最好的选择就是OneNET。

所述微控制器模块U1具有较大的大容量，可容纳4096字节，可当作1路ADC使用，作掉电检测，并支持比较内部参考电压与CMP、外部管脚CMP+与CMP-之间，可引发中断。除此之外，它的高速异步串行通讯口具有四个，对于各种传感器的执行器模块功能、蜂鸣器声光报警模块、无线传输功能以及数据采集功能的实现，SPI高速同步串行通讯口可以对其进行很好的满足。

参照图3，所述WiFi通信模块U3采用ESP8266芯片，在混合模式通信时，采用了ESP8266的AP+Station。其可以在其他主机上作为从机运行，也可以进行独立运行。ESP8266支持简洁高效的AT指令，体积相对娇小，性能较为稳定，提供基站(AP+STA)+接入点和基站(STA)、接入点(AP)三种共存模式。在连接到ESP8266的安卓终端时，作为一个Station，可以进行无线控制，通过异步收发器(UART)连接到设备上。所述微控制器模块U1的引脚44和43分别与WiFi通信模块U3的引脚15和16连接。其中WiFi通信模块U3的引脚15和16都属于串行数据端口，只是前者属于串行数据接收端口，后者属于串行数据发送端口。

所述传感器模块用来实现家庭安防监控及家庭环境监控两个方面监控，是智能家居系统的主要组成。家庭环境监控在对家庭进行检测时，主要通过光照强度、温湿度等多种传感器来实现光照强度和温湿度数据采集检测，以及对家用电器的继电器开关与LED灯进行控制。而家庭安防监控则在监测过程中由型号为HC-SR501的人体红外热释电传感器来实现，然后将监测数据通过网络传输至用户终端。

参照图4，所述温湿度传感器U4为DHT11数字温湿度传感器。这款传感器测量精度为±1.0℃，温度测量范围为0～50℃，测量精度为±5.0％RH，湿度测量范围为20％～90％RH。所述温湿度传感器U4的IO端口连接至微控制器模块U1的P4.7引脚。

参照图5，所述继电器开关包括电磁继电器K_1和三极管Q1，该继电器开关的功能为控制家用电器。所述电磁继电器的电源端接5V电源，控制端接三极管Q1的集电极，三极管Q1的基极接微控制器模块U1的引脚P5.0。

本实用新型中的系统由电源模块供电，所述电源模块包括5V直流稳压源和3.3V直流稳压源。参照图6和7所示，所述5V直流稳压源输出的5V直流电压通过型号为LM1117-3.3的三端集成稳压器U2及外围电路转换为3.3V电压，为WiFi通信模块供电。所述5V直流稳压源在给各传感器与微控制器模块U1进行供给时，可直接用充电宝J1进行。

参照图8，所述微控制器模块U1进行数据采集的流程为：首先开始对WiFi通信模块、定时器以及端口进行初始化；其次对光照强度采集、红外信号采集以及数温湿度采集，在OneNet平台中通过WiFi通信模块进行传输数据；最后在电脑PC网页端或手机APP软件客户端实时显示数据。

除上述数据采集外，本实用新型中系统的工作还需要对被控终端进行控制：首先开始对WiFi通信模块、定时器以及端口进行初始化；其次OneNet物联网云端服务器中的数据通过WiFi通信模块进行接收，之后扫描按键；最后根据逻辑判断结果进行控制相应继电器开关的动作，参照图9。

在完成所述WiFi通信模块U3的AT指令交互时，主要基于WiFi通信模块与微控制器模块U1的最小系统建立UART通信。最小系统控制WiFi通信模块时，通过AT指令集来实现，在WAN连接无线接入节点，与OneNET物联网云端服务器建立TCP连接，对控制命令从云端服务器进行解析与接收，并使用EDP协议上传数据包。

增强型设备协议就是EDP，全称为Enhanced Device Protocol，其根据物联网的特性，由OneNET物联网云端服务器定制，一种完全开放的基于TCP的协议。在能源、物流、交通运输以及家庭等行业中已经对其进行广泛应用。

断开连接、控制命令、数据传输、心跳命令、设备认证以及请求连接等部分为EDP协议的主要部分。首先，最小系统会将连接申请送达到服务器上，在收到服务器响应后，会将认证密钥以及设备ID等认证信息进行发送，设备在服务器和智能家居连接后，可在短时间内从服务器接收控制命令或将数据传输到服务器上；若在短时间内设备未与服务器更新数据，就会将验证密钥及设备ID等验证信息进行发送，以此来保持设备在线，维持连接。

EDP协议在该系统中的应用，对于物联网满足的同时，还可以大幅度缩短开发周期，对接收功能、控制命令的发送以及传感器数据的更新进行实现。EDP协议与HTTP协议相比，有较强的优势在设备运行负荷和设备控制效率方面。代码直观且易于理解就是HTTP协议的优点，但是较高的设备硬件要求，是其代码操作的基本条件，这更适合于开发移动设备或计算机设备的应用程序，但是实现HTTP协议在微控制器平台上，设备过载的情况会比较容易出现。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种智能家居系统，其特征在于，包括传感器模块、微控制器模块、被控终端、OneNET物联网云端服务器和用户终端，所述传感器模块和被控终端连接到微控制器模块，所述微控制器模块通过WiFi通信模块连接到路由器，所述路由器连接到OneNET物联网云端服务器，所述用户终端通过网络连接到OneNET物联网云端服务器；

所述传感器模块包括光照强度传感器、人体红外热释电传感器和温湿度传感器，所述被控终端包括LED灯、蜂鸣器和家用电器的继电器开关；

所述传感器模块采集住宅环境的光照强度、温湿度，所述人体红外热释电传感器监测是否有人非法入侵，当有人非法入侵时所述微控制器模块控制蜂鸣器发出声音报警；所述微控制器模块产生的数据通过WiFi通信模块和路由器上传至OneNET物联网云端服务器，用户通过用户终端查看温湿度和光照强度数据，以及进行对家用电器的继电器开关、LED灯进行控制。

2.如权利要求1所述的一种智能家居系统，其特征在于，所述微控制器模块的型号为STC15W4K56S4，所述WiFi通信模块的型号为ESP8266，所述微控制器模块的引脚44和43分别与WiFi通信模块的引脚15和16连接。

3.如权利要求1所述的一种智能家居系统，其特征在于，所述微控制器模块的型号为STC15W4K56S4，所述温湿度传感器的型号为DHT11，所述温湿度传感器的IO端口连接至微控制器模块的P4.7引脚。

4.如权利要求1所述的一种智能家居系统，其特征在于，所述微控制器模块的型号为STC15W4K56S4，所述继电器开关包括电磁继电器K_1和三极管Q1，所述电磁继电器K_1的电源端接5V电源，控制端接三极管Q1的集电极，三极管Q1的基极接微控制器模块的引脚P5.0。

5.如权利要求1所述的一种智能家居系统，其特征在于，所述智能家居系统由电源模块供电，所述电源模块包括5V直流稳压源和3.3V直流稳压源，所述5V直流稳压源输出的5V直流电压通过型号为LM1117-3.3的三端集成稳压器及外围电路转换为3.3V电压，为WiFi通信模块供电，所述5V直流稳压源在充电宝的电源供应下给传感器模块与微控制器模块供电。

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