CN216052636U - 智能家电远程控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能家电远程控制系统，包括终端节点，网关和远程控制端；其中，所述终端节点，包括相互电连接的终端板和继电器，所述终端板为用于显示智能家电运行状态并与网关实现信息交互的模块，所述继电器为用于开关智能家电的模块；所述网关，为用于将终端节点生成的智能家电运行状态发送至远程控制端，接收远程控制端的命令并发送至终端节点的模块；所述远程控制端，为用于显示智能家电运行状态并根据智能家电运行状态的输入命令的模块。本实用新型使用的芯片能耗较低，具备长期稳定性；通过手机端APP程序远程控制终端节点，使用简单，方便用户操作，因此，本实用新型具有智能、环保、低成本的特点。

Description

智能家电远程控制系统

技术领域

本实用新型涉及控制领域，具体涉及一种智能家电远程控制系统。

背景技术

智能家电是一个具有系统庞大，功能复杂特点的计算机网络系统，它是在以家庭住宅为平台的基础上，将系统、结构、服务、管理、控制融为一体，以网络通信的形式将各种家用设备适当的结合在一起，通过家庭信息管理平台来管理和控制各种家用设备，具有方便、快捷、安全的特点，从而带给人们舒适的居家环境。

智能家电在国外的发展主要经历了3个阶段，分别是家用电子阶段、住宅自动化阶段、家居智能化阶段。在家用电子阶段主要是形成一些单一的电器设备，没有网络的参与，例如一些简单的对话产品。之后人们开始研究将少量的家用电器设备通过网络连接在一起的方法，这时便进入了住宅自动化阶段，在这一阶段构成了一些简单的自动化系统，实现了某些单一的功能，例如自动抄表。进入21世纪，人们越来越注重生活的舒适程度，与此同时，智能家电在自动控制、无线网络等方面的技术有了很大的突破，智能家电开始大跨步的向前发展，这一阶段为家居智能化阶段。

由于建设成本高，技术困难等原因，现在的智能家电普及率不高。在现代消费中，人们更加注重智能和节能，消费者在选择传统节能家电的同时，逐渐对智能化生活产生了热烈的兴趣。智能应用不仅可以起到节约能源的效果，而且还可以实现家居的智能化，因此，设计出智能、环保、低成本的家居产品就变得尤为重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种智能家电远程控制系统，能够解决智能家电成本高、布线复杂等问题，达到了智能、环保、低成本的要求。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：智能家电远程控制系统，包括终端节点，网关和远程控制端；其中，

所述终端节点，包括相互电连接的终端板和继电器，所述终端板为用于显示智能家电运行状态并与网关实现信息交互的模块，所述继电器为用于开关智能家电的模块；

所述网关，为用于将终端节点生成的智能家电运行状态发送至远程控制端，接收远程控制端的命令并发送至终端节点的模块；

所述远程控制端，为用于显示智能家电运行状态并根据智能家电运行状态的输入命令的模块。

进一步地，所述终端节点还包括温湿度传感器。

进一步地，所述终端板采用CC2530芯片。

进一步地，所述网关包括相互电连接的CC2530芯片和ESP8266芯片。

进一步地，所述远程控制端为手机。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型使用的芯片能耗较低，具备长期稳定性；通过手机端APP程序远程控制终端节点，使用简单，方便用户操作，因此，本实用新型具有智能、环保、低成本的特点。

附图说明

图1为本实用新型实施例的流程图；

图2是本实用新型实施例中CC2530芯片的结构示意图；

图3是本实用新型实施例中ESP8266芯片的结构示意图；

图中，1-远程控制端，2-网关，3-终端节点，4-继电器。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和应用本实用新型，下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细叙述，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。

智能家电远程控制系统，如图1所示，包括终端节点3，网关2和远程控制端1；其中，

所述终端节点3，包括相互电连接的终端板和继电器4，所述终端板为用于显示智能家电运行状态并与网关2实现信息交互的模块，所述继电器4为用于开关智能家电的模块；

所述网关2，为用于将终端节点3生成的智能家电运行状态发送至远程控制端1，接收远程控制端1的命令并发送至终端节点3的模块；

所述远程控制端1，为用于显示智能家电运行状态并根据智能家电运行状态的输入命令的模块。

图2中的CC2530微处理芯片是一款具有收发功能的芯片，广泛应用于无线传感器网络节点中，具有成本低、功耗少的特点。CC2530芯片分别应用在网关板和终端板中，该芯片同时兼备组网的功能和转换Wi-Fi通讯协议的功能，

图3中ESP8266芯片可以和其他芯片兼容运行，将Wi-Fi功能嵌入到其他硬件当中，同时它具有很强的存储信息的能力，以及十分完善的片上处理的能力。本设计工作中，将ESP8266芯片和CC2530芯片组合构成网关节点， ESP8266芯片在本系统中提供Wi-Fi信号。

继电器(Relay)是一种自动控制开关电子器件，能够通过小电流控制大电流，通常在自动控制电路中使用。在本次设计工作中使用了四路继电器4来实现家用电器的远程控制，通过杜邦线将继电器与终端开发板连接起来，当继电器4上某个指示灯亮时，则表示打开相应的家用电器。

DHT11是一种将温度和湿度结合在一起的传感器，该传感器融入温湿度传感技术和数字模块采集技术，将采集到的数据通过校准后的数字信号输出，具备较高的可靠性和稳定性。本次设计中采用DHT11温湿度传感器作为家庭温湿度信息采集模块。

在硬件代码设计中，使用IAR Embedded Workbench集成开发工具作为硬件系统开发平台，在IAR上进行硬件系统代码编写，并通过IAR将硬件代码烧录进开发板中。主要对协调器节点和终端节点进行设计，采用星型网络拓扑结构，其中协调器节点是由CC2530芯片和ESP8266芯片两部分组合而成，终端节点3是由继电器4、CC2530芯片、DHT11传感器三部分组成。

ZigBee协调器节点软件设计。协调器作为终端设备与手机客户端进行通信的中介，一方面通过Wi-Fi与手机客户端连接在一起，另一方面通过ZigBee 网络与终端设备连接在一起。通过协调器，手机客户端可以与终端设备之间进行连接通讯。

(1)建立ZigBee网络

在对协调器节点进行设计时，首先要建立ZigBee网络。调用z-stack协议栈中的组网函数，组网函数会进行信道扫描，选择合适的信道进行通信，确定网络号和协调器地址。ZigBee网络建立完成后，协调器节点开始不停的进行检测，一旦收到终端节点发送的加入网络请求，协调器就会给对应的终端节点分配网络地址，之后就建立的协调器与终端设备的网络通信。

(2)与终端设备无线通信

协调器与终端设备之间进行无线通信是通过控制报文实现的，终端节点3 将传感器采集到的信息通过报文的形式发送给协调器节点，协调器节点通过报文将控制信息发送给终端节点3，在这个过程中需要调用发送函数和接收函数，协调器对手机端发送来的消息进行判断，如果是继电器4控制信息，则调用协调器的发送函数，将控制报文发送给终端节点3，如果是数据更新信息，则调用协调器的接收函数，接收终端节点3所采集到的信息。

(3)与手机端的无线通信

在本实用新型中，客户端是用手机进行实现的，这就需要建立手机与协调器节点间的通信，在协调器节点中加入ESP8266芯片，ESP8266芯片用于提供Wi-Fi信号，手机可以通过连接ESP8266芯片发射的Wi-Fi信号与协调器节点之间进行通信。手机端发送TCP控制报文经过Wi-Fi传递给ESP8266芯片， ESP8266芯片对TCP数据进行解析，经过串口传递给CC2530单片机进行处理

ZigBee终端节点软件设计，在本实用新型中，终端节点3采用CC2530芯片为核心芯片，为了模拟对智能家电的控制，加入继电器4，同时利用DHT11 温湿度传感器来采集室内温湿度信息，终端节点3首先加入协调器所在的网络中，然后开始自己的工作，其工作主要分为两方面进行，一方面将传感器采集到的信息发送给协调器节点，另一方面接收协调器发送来的控制信息。

(1)终端设备加入网络

终端节点3要想接收信息，必须加入协调器节点所在的网络中。终端节点 3不断的对周围环境进行扫描，当扫描到的协调器节点位于自己想要连接的网络时，会主动发送请求加入网络帧，协调器节点收到帧后，会给终端节点3分配网络地址号，之后，终端设备便加入到了协调器接节点所在的网络中。

(2)获取温湿度传感器数据

本实用新型通过使用DHT11温湿度传感器来周围环境温湿度获取，将 DHTl11温湿度传感器插入终端板上，待其他硬件完成他们相应的初始化操作，然后在手机客户端上搜索该硬件，并将它和ZigBee网络中接口连接，当该终端模块加入到ZigBee网络中后，我们就可以通过该终端提供的DHT11()函数来获取温湿度数信息，就可以在手机端显示获取的数据。

(3)对继电器的设置

采用继电器开关来模拟家用电器设备的开关，本次继电器组使用的是四路继电器4，即包含四个继电器4，每个继电器4上有一个指示灯，灯亮表示该继电器4开启。在设计中，首先要将继电器4与终端板连接在一起，在这个过程中注意接线方式，不要接反。然后在程序中对每个继电器4进行定义，最后通过判断语句，根据接收到的报文信息来控制继电器开关。

(4)接收协调器的无线数据

当终端设备接收到协调器上的无线数据后，执行函数 GenericApp_MessageMSGCB()对接收到的数据进行处理。根据开始码、结束码和校验码来判断接收到帧是否有效，如果帧有效，则根据功能码来及进行操作，功能码有两种数据类型，一种是数据更新命令，另一种是控制命令，在程序中加入判断语句，如果是更新命令，则将采集的数据发送给协调器节点，如果是控制命令，则根据数据码进行继电器开关操作。

系统客户端软件的设计时，需要搭建Android应用程序的开发环境，在本文中采用的是开源的Android studio2.1.2集成开发环境的开发工具。客户端与服务器端进行通信时，首先在两端建立socket对象，之后客户端通过输入服务器端的IP地址和端口号来建立连接，服务器端采用accept()函数来侦听客户端的请求消息，当客户端输入的IP地址和端口号正确，则双方建立连接，客户端与服务器连接建立完成以后，双方可以通过socket通信中的输入、输出流来进行数据交换。本次设计中，Android手机作为客户端，含有ESP8266Wi-Fi芯片的协调器节点作为服务器端，手机端使用Wi-Fi与协调器节点相连，之后通过socket通信方式进行双方的数据交换，从而实现手机与智能家居设备的无线通信。

在完成硬件系统的设计和客户端软件的编写后，就可以把整个智能家居控制系统搭建起来，客户端APP可以无线控制终端节点3。本实用新型设计合理，操作性强，具有很好的市场发展前景。

以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型的范围进行限定，故在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型所述的构造、特征及原理所做的等效变化或装饰，均应落入本实用新型申请专利的保护范围内。

Claims (2)

1.智能家电远程控制系统，其特征在于，包括终端节点，网关和远程控制端；

其中，

所述终端节点，包括相互电连接的终端板和继电器，所述终端板为用于显示智能家电运行状态并与网关实现信息交互的模块，所述继电器为用于开关智能家电的模块；

所述网关，为用于将终端节点生成的智能家电运行状态发送至远程控制端，接收远程控制端的命令并发送至终端节点的模块；

所述远程控制端，为用于显示智能家电运行状态并根据智能家电运行状态的输入命令的模块；

所述终端板采用CC2530芯片；

所述网关包括相互电连接的CC2530芯片和ESP8266芯片；

所述终端节点还包括与终端板电连接的温湿度传感器，所述温湿度传感器的型号为DHT11。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述远程控制端为手机。

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