CN104460534A - 一种基于综合主控设备的通用型智能家居系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及智能家居技术领域，尤其是一种基于综合主控设备的通用型智能家居系统，本发明包括有智能家居形式的被控端和安装有相应控制程序的主控终端，在智能家居形式的被控端中设有WiFi控制转发器，在所述的WiFi控制转发器中设有MCU，以及与MCU相连的WiFi模块和控制被控端功能执行的功能模块，其中功能模块通过I/O接口与MCU相连，被控端通过所述WiFi控制转发器的WiFi模块与主控终端无线连接。本发明的通用性智能家居系统，不需要繁杂的实地人工穿管布线，设备集成的工作量低，应用性更好，而且成本大幅降低。并且将复杂算法的处理集中在主控终端设备中完成，对智能家居的控制具有通用性。
Description
技术领域
本发明涉及智能家居技术领域，尤其是一种基于综合主控设备的通用型智能家居系统。
背景技术
目前智能家居的主要设备组网和系统集成应用的方法主要是基于专用有线和RS485的串行通信标准，或者部分433/2.4G标准的无线通信等方式构成。例如，目前国内外较为知名和应用最多的美国CONTROL4系统、博科等智能家居控制系统。其主控设备一般为一个或多个类似网关、AV控制中心的集线控制设备，在控制设备中包括了协议转换模块和动作控制设备。而这些现有的智能家居系统的特点有：
1.首先必须要有专用的弱电机柜；
2.对于诸如灯光、电动窗帘等家居设备的控制，需要灯光、电机等设备的电源线或部分控制线先行统一走位到弱电机柜所在位置；
3.墙面的灯光、电动窗帘控制调节按钮、开关面板等需要通过6类网线等优质线缆走线到弱电箱的灯光调节器设备上；
4.对于电视、空调、机顶盒或类似的红外控制类设备，需要将红外发射头粘贴在电器设备的红外接收窗口，并统一走线到AV集中控制设备；要实现通过手机、PAD等方式和智能家居系统的状态监测和交互，必须通过专用的协议网关server设备，将弱电机柜的设备和TCP/IP网络进行接口转换，然后通过WiFi的方式进行通讯交互。在这种WiFi交互的系统中，必须有一个协议转换器设备，将收到的WiFi信号转换处理后和弱电箱进行适配连接，该设备雷同于网关入口。弱电箱中相关的具体功能模块比如灯光、电机、传感器等都需要通过部署专用线路的有线方式再行连接控制，并且仍需要专用的MCU或PLC装置。
5.现有的该集控设备通常只起到接线器和物理调节器的作用，并且MCU普遍是单片机或ARM7级别的芯片，而在手机、PAD等主控终端中又通常只是一个UI交互界面的作用，手机、PAD的高性能芯片能力没得到充分的应用，无法实施完成更为复杂的智能化应用。
综上所述，目前的智能家居系统的控制设备普遍存在管线施工复杂，耗材及人工成本过高的缺点。墙面控制开关和所负责控制的灯光点位相距也许只有几米的距离，实际施工时，却经常会需要走几十米的电源线和控制网线到弱电箱，这是很常见的情况。而且对电器设备的控制目前也存在偶尔场景状态错误的情况。
发明内容
本发明的目的是为克服上述缺点提供一种基于综合主控设备的通用型智能家居系统。
本发明解决技术问题采用的技术方案为：一种基于综合主控设备的通用型智能家居系统，包括有智能家居形式的被控端和安装有相应控制程序的主控终端，在智能家居形式的被控端中设有WiFi控制转发器，在所述的WiFi控制转发器中设有MCU，以及与MCU相连的WiFi模块和控制被控端功能执行的功能模块，其中功能模块通过I/O接口与MCU相连，被控端通过所述WiFi控制转发器的WiFi模块与主控终端无线连接。
本发明的控制方式是主控终端通过WiFi直接和被控端进行通讯，不再需要类似的网关适配器装置，而是直接通过主控设备和每一个被控端的功能模块（控制灯光、传感器等）进行WiFi连接通讯，主控终端与被控端是一种通过WiFi通讯连接的双向简洁关系。被控端的各种智能家居设备只负责简单协议的通讯收发，以及相关控制动作指令的执行，其中WiFi控制转发器的MCU可以为低成本的MCU，只需进行简单的控制即可。
根据模块和智能系统功能需求的不同，被控端中包含了具体的功能执行电路，电路本身不一定具备MCU，大部分情况下可以是和WiFi控制转发器集成一体的，依赖于WiFi转发控制器的MCU而工作。
所述的WiFi控制转发器和控制被控端功能执行的功能模块在现有的智能家居中也是存在的，其结构可以与现有模块类似。
具体的，当被控端为输入控制型的智能家居时（如智能灯光、电动窗帘等），将被控端的电源线与220V市电相连，WiFi控制转发器的功能模块与被控端的电机或控制电路相连，通过电机驱动电路、可控硅等灯光亮度控制电路完成对窗帘电机、灯光亮度及开关的控制。
进一步的，被控端的一部分控制按键和/或指示装置安装于墙壁上。指示装置包括有LED指示灯、蜂鸣器等。设于墙壁上的控制按键和/或指示装置通过墙壁开关完成人工交互的输入需求。
具体的，当被控端为电视、空调、机顶盒等红外控制型的智能家居时，被控端的电源接头与220V市电相连，WiFi控制转发器的功能模块通过继电器控制被控端的开关装置，所述的功能模块通过红外发射管驱动电路与设于被控端红外接收窗口处的红外发射管相连。红外发射管可以是通过一根较短的红外发射管连接线将红外发射管粘贴在被控电器设备的红外接收窗口上。
进一步的，在红外控制型的智能家居被控端中，还设有红外学习管功能电路，用于学习被控制端家居电器的红外码，将其集中在被控端的系统中，作为自动化控制或主控终端的控制。
具体的，当被控端为防等传感器、紧急报警等传感类型的智能家居时，通过内置电池与被控端的各组建连接供电，由按钮输入、烟感、煤气感应等感应模组构成的功能模块通过普通的I/O接口与被控端的MCU连接。
在上述结构的基础上，主控终端可以通过路由设备与被控端进行WiFi连接（AP连接模式），也可以是由主控终端通过WiFi与被控端直连（WiFiDirect连接模式）。
优选的，所述的主控终端为便携式移动终端设备，如智能手机、PAD、笔记本电脑、PC电脑等。
优选的，所述WiFi控制转发器中的各组成模块为模组化插件连接，利用标准的接口协议和接口结构进行插件连接，有利于设备的安装和维护。
本发明所具有的有益效果是：本发明的通用性智能家居系统，不需要繁杂的实地人工穿管布线，设备集成的工作量低，应用性更好，而且成本大幅降低。并且将复杂算法的处理集中在主控终端设备中完成，对智能家居的控制具有通用性。
附图说明
附图1为本发明的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明做以下详细说明。
如图1所示，本发明包括有智能家居形式的被控端和安装有相应控制程序的主控终端，主控终端包括有智能手机、PAD、笔记本电脑、PC电脑等。在智能家居形式的被控端中设有WiFi控制转发器，在所述的WiFi控制转发器中设有MCU，以及与MCU相连的WiFi模块和控制被控端功能执行的功能模块，其中功能模块通过I/O接口与MCU相连，被控端通过所述WiFi控制转发器的WiFi模块与主控终端无线连接。被控端中包含了具体的功能执行电路，电路本身不一定具备MCU，大部分情况下可以是和WiFi控制转发器集成一体的，依赖于WiFi转发控制器的MCU而工作。WiFi控制转发器中的各组成模块为模组化插件连接，利用标准的接口协议和接口结构进行插件连接，有利于设备的安装和维护。
当被控端为智能灯光、电动窗帘等输入控制型电器时，电源通过220V市电连接灯控、窗帘电机控制等本身的电源线进行供电。部分的功能按键（或触摸按键）、LED指示灯、蜂鸣器等设置为墙壁开关完成简单的人工交互的输入要求。墙壁开关的整体外观磨具采用适应墙面控制安装要求的嵌入86盒样式。功能模块通过电机驱动电路、可控硅等灯光亮度控制电路完成对窗帘电机、灯光的亮度及开关的控制。
对于电视、空调、机顶盒或类似的红外控制类的被控端时，通过电视、空调、机顶盒等被控端本身的电源插头接入220V市电进行供电。功能模块通过继电器控制被控端电源的通断。功能模块还连接有多路红外发射管驱动电路，并有红外学习管部分功能电路，通过一根较短的红外发射管连接线将红外发射管粘贴在被控电器的红外接收窗口上。
对于诸如安防等传感器、紧急报警等被控端时，采用内置电池供电的模式，由按钮输入、烟感、煤气感应等感应模组构成的功能模块通过普通的I/O接口与被控端的MCU连接。
WiFi转发控制器的MCU内置有初始化固件程序，上电初始工作在工程模式。WiFi通讯可以为直连（WiFiDirect模式）或通过路由设备（AP模式）使主控终端和被控端连接。
根据WiFi转发控制器的功能定义的不同，在智能手机、PAD等主控终端的客户端程序中，可以选择相应的功能定义模式，包括配置相关的通讯参数、功能动作参数等，然后生成配置性功能代码，下载到被控端的WiFi转发控制器的MCU中，从而完成对WiFi转发控制器的角色功能定义，即进入用户模式。
对于工作场合有无线路由器/AP等的组网环境，主控终端会将无线SSID、密码、加密方式密码等参数传送到被控端WiFi转发控制器中，包括根据需要设置每一个被控端的静态IP地址、无线信道等。
WiFi转发控制器上有LED指示灯或蜂鸣器，会通过约定的方式指示WiFi转发控制器的当前网络通讯状态、工作状态等。
被控端的WiFi模块会定时和主控终端进行WiFi通讯状态的在线确认，当工作环境的网络参数发生变化或发生其它异常时，被控端WiFi模块和主控终端失去通讯连接后，被控端WiFi模块会通知MCU将被控端自动切换为工程模式，即在初次用户安装和使用或特殊情况的时候，当用户需要改变设备的一些相关功能参数的时候才进入的一种模式。在这种模式可以对设备和工作状态就行检修和重新配置。并通过蜂鸣器或LED等方式给予指示，提醒用户对其进行用户模式的新的工作参数设置；
相关的控制动作指令根据即时性要求的不同，可以是用户需要的时候通过在主控终端的UI交互完成，也可以是根据时序要求的不同。将动作序列分散储存在被控端中，定时完成。例如需要在晚间十点定时打开花园的灯光，就可以储存在负责该花园灯光控制的被控端WiFi转发控制器上，即便主控终端已经关机，被控制端也可以单独完成这一预存的动作指令。
Claims (9)
1.一种基于综合主控设备的通用型智能家居系统，其特征在于：包括有智能家居形式的被控端和安装有相应控制程序的主控终端，在智能家居形式的被控端中设有WiFi控制转发器，在所述的WiFi控制转发器中设有MCU，以及与MCU相连的WiFi模块和控制被控端功能执行的功能模块，其中功能模块通过I/O接口与MCU相连，被控端通过所述WiFi控制转发器的WiFi模块与主控终端无线连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于综合主控设备的通用型智能家居系统，其特征在于：当被控端为输入控制型的智能家居时，将被控端的电源线与市电相连，WiFi控制转发器的功能模块与被控端的电机或控制电路相连。
3.根据权利要求2所述的一种基于综合主控设备的通用型智能家居系统，其特征在于：被控端的一部分控制按键和/或指示装置安装于墙壁上。
4.根据权利要求1所述的一种基于综合主控设备的通用型智能家居系统，其特征在于：当被控端为红外控制型的智能家居时，被控端的电源接头与市电相连，WiFi控制转发器的功能模块通过继电器控制被控端的开关装置，所述的功能模块通过红外发射管驱动电路与设于被控端红外接收窗口处的红外发射管相连。
5.根据权利要求4所述的一种基于综合主控设备的通用型智能家居系统，其特征在于：在红外控制型的智能家居被控端中，还设有红外学习管功能电路。
6.根据权利要求1所述的一种基于综合主控设备的通用型智能家居系统，其特征在于：当被控端为传感类型的智能家居时，通过内置电池与被控端的各组建连接供电，由感应模组构成的功能模块通过I/O接口与被控端的MCU连接。
7.根据权利要求1～6所述的一种基于综合主控设备的通用型智能家居系统，其特征在于：主控终端通过路由设备与被控端进行WiFi连接。
8.根据权利要求1～6所述的一种基于综合主控设备的通用型智能家居系统，其特征在于：所述主控终端为便携式移动终端设备。
9.根据权利要求1～6所述的一种基于综合主控设备的通用型智能家居系统，其特征在于：所述WiFi控制转发器中的各组成模块为模组化插件连接。
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