智能家居系統(tǒng)終端節(jié)點及智能家居系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種智能家居系統(tǒng)終端節(jié)點，包括無線通信模塊、電源模塊、輸入端子、輸出插座以及繼電器模塊；所述繼電器模塊和無線通信模塊均通過所述電源模塊電氣連接所述輸入端子；所述無線通信模塊電氣連接所述繼電器模塊的控制模塊；所述輸入端子通過所述繼電器模塊的開關(guān)模塊連接所述輸出插座。還包括電能計量模塊；所述電能計量模塊電氣連接在輸入端子和無線通信模塊之間。本發(fā)明采用電源模塊供電，彌補(bǔ)了普通裝置需要更換電池、污染環(huán)境等不足；本發(fā)明采用電能計量模塊，進(jìn)一步完善了智能家居系統(tǒng)的功能，能夠?qū)崟r監(jiān)測家用電器的運行狀態(tài)，并對各個家用電器的耗電量進(jìn)行統(tǒng)計，分析耗電量大的家用電器產(chǎn)品。
【專利說明】智能家居系統(tǒng)終端節(jié)點及智能家居系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能家居系統(tǒng)的終端節(jié)點裝置，具體地，涉及一種基于CC2530芯片、適用于家庭能效管理的電用電器監(jiān)測控制的Zigbee網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，對家庭居住環(huán)境也提出了越來越高的要求。因此，智能家居成為了近年來各大科技企業(yè)競相追捧的熱點，并進(jìn)行廣泛的關(guān)注和投入資金開展研究工作。智能家居是一個基于家庭住宅的綜合系統(tǒng)，利用計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將所有家用電器通過無線通信網(wǎng)絡(luò)與智能家居主控系統(tǒng)連接；然后主控系統(tǒng)再根據(jù)智能算法對家用電器的運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測與控制，或者由用戶通過移動終端實施遠(yuǎn)程監(jiān)控。智能家居系統(tǒng)一般包括電能檢測子系統(tǒng)、安全監(jiān)控子系統(tǒng)、家用電器控制子系統(tǒng)等部分，能夠大大提高用戶居住環(huán)境的舒適性和安全性，其應(yīng)用是現(xiàn)代家居的發(fā)展趨勢。
[0003]ZigBee技術(shù)是一種新興的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，為基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的一種近距離、低速率的雙向無線通訊技術(shù)，具有低功耗、低成本、網(wǎng)絡(luò)容量大和可靠性高等特點，非常適合作為智能家居系統(tǒng)的通信方式。CC2530是一款適用于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)和ZigBee應(yīng)用的片上系統(tǒng)解決方案，內(nèi)置了性能優(yōu)良的RF收發(fā)器、增強(qiáng)型8051CPU內(nèi)核、可編程系統(tǒng)閃存和SkbRAM空間，開發(fā)應(yīng)用十分方便。
[0004]經(jīng)對現(xiàn)有文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，申請?zhí)枮镃N201310269909.2，名稱為一種智能家居系統(tǒng)終端的發(fā)明提出了一種智能家居系統(tǒng)終端，包括中央處理器、電池模塊、電源管理模塊、顯示器模塊、音頻輸入輸出模塊以及以太網(wǎng)通訊接口模塊。該發(fā)明缺少電能檢測功能，不能實時反饋家用電器運行狀態(tài)，也沒有采取過流保護(hù)等電器保護(hù)措施；其終端采用鋰電池供電，需要人工更換電池，缺少智能化；此外，該終端采用主板加模塊的構(gòu)建方式，節(jié)點上的中央處理器和通訊接口采用兩塊芯片，都增大了功耗。采用本發(fā)明，有助于進(jìn)一步完善智能家居系統(tǒng)的功能，并通過實時監(jiān)測家用電器的運行狀態(tài)，對各個家用電器的耗電量進(jìn)行統(tǒng)計，分析耗電量大的家用電器產(chǎn)品，同時，實施遠(yuǎn)程計量和監(jiān)控，實現(xiàn)家庭能效管理的智能化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于CC2530的智能家居系統(tǒng)終端節(jié)點。采用本發(fā)明有助于進(jìn)一步完善智能家居系統(tǒng)的功能，并通過實時監(jiān)測家用電器的運行狀態(tài)，對各個家用電器的耗電量進(jìn)行統(tǒng)計，分析耗電量大的家用電器產(chǎn)品，同時實施遠(yuǎn)程計量和監(jiān)控，實現(xiàn)家庭能效管理的智能化。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個方面提供的一種智能家居系統(tǒng)終端節(jié)點，包括無線通信模塊、電源模塊、輸入端子、輸出插座以及繼電器模塊；
[0007]所述繼電器模塊和無線通信模塊均通過所述電源模塊電氣連接所述輸入端子；所述無線通信模塊電氣連接所述繼電器模塊的控制模塊；所述輸入端子通過所述繼電器模塊的開關(guān)模塊連接所述輸出插座；輸入端子向電源模塊輸入單相交流電，由電源模塊輸出A、B兩個等級的直流電分別向無線通信模塊和繼電器模塊供電；無線通信模塊通過向繼電器模塊輸入開關(guān)量以控制輸入端子與輸出插座的通斷。
[0008]優(yōu)選地，還包括電能計量模塊；所述電能計量模塊電氣連接在輸入端子和無線通信模塊之間；電能計量模塊探測輸入端子輸入單相交流電的電壓、電流以及功率信息，并傳送給無線通信模塊。
[0009]優(yōu)選地，無線通信模塊采用Zigbee模塊。
[0010]優(yōu)選地，所述Zigbee模塊包括CC2530芯片、外圍電路以及手動開關(guān)。其中，外圍電路包括晶振電路和射頻電路，晶振電路和射頻電路均與CC2530芯片相連；手動開關(guān)與CC2530芯片的Pl.0端口相連。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述繼電器模塊采用歐姆龍電磁繼電器，并進(jìn)行光耦隔離。
[0012]優(yōu)選地，電源模塊主要由變壓器、整流橋、穩(wěn)壓芯片7805和AMSl117-3.3芯片組成；其中，所述變壓器輸通過整流橋與穩(wěn)壓芯片7805相連；穩(wěn)壓芯片7805通過AMSl117-3.3芯片連接無線通信模塊并為無線通信模塊供電；穩(wěn)壓芯片7805輸連接繼電器模塊相連且為繼電器模塊供電。
[0013]優(yōu)選地，所述電能計量模塊采用ADE7755芯片，用于對電能進(jìn)行計量并對主電流進(jìn)行過流保護(hù)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面提供的一種智能家居系統(tǒng)，所述的智能家居系統(tǒng)終端節(jié)點和智能家居系統(tǒng)協(xié)調(diào)節(jié)點；
[0015]所述智能家居系統(tǒng)終端節(jié)點與所述智能家居系統(tǒng)協(xié)調(diào)節(jié)點以無線方式電氣連接；無線通信模塊通過接收智能家居系統(tǒng)協(xié)調(diào)節(jié)點傳來的控制信息來控制繼電器模塊的開斷；智能家居系統(tǒng)終端節(jié)點將采集到的信息反饋給智能家居系統(tǒng)協(xié)調(diào)節(jié)點。
[0016]優(yōu)選地，所述智能家居系統(tǒng)終端節(jié)點與所述智能家居系統(tǒng)協(xié)調(diào)節(jié)點之間數(shù)據(jù)傳輸時的波特率為115200bit/s。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0018]1、本發(fā)明省去了液晶顯示等在實際智能家居系統(tǒng)中不實用的部分，采用一體化設(shè)計大大降低了終端節(jié)點的能耗；
[0019]2、本發(fā)明采用電源模塊供電，彌補(bǔ)了普通裝置需要更換電池、污染環(huán)境等不足；
[0020]3、本發(fā)明采用電能計量模塊，進(jìn)一步完善了智能家居系統(tǒng)的功能，能夠?qū)崟r監(jiān)測家用電器的運行狀態(tài)，并對各個家用電器的耗電量進(jìn)行統(tǒng)計，分析耗電量大的家用電器產(chǎn)
品O
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0022]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中:
[0024]I 為 CC2530 芯片；
[0025]2為手動開關(guān)；[0026]3 為 Zigbee 模塊；
[0027]4為電源模塊；
[0028]5為輸入端子；
[0029]6為輸出插座；
[0030]7為電能計量模塊；
[0031]8為繼電器模塊；
[0032]9為智能家居系統(tǒng)終端節(jié)點。
【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0034]在本實施例中，如圖1所示，本發(fā)明提供的智能家居系統(tǒng)終端節(jié)點9，用以替代普通家用插座，輸入為220V單相交流電，輸出插座可以直接和各種家用電器連接，從而實現(xiàn)對家用電器的遠(yuǎn)程控制和狀態(tài)監(jiān)測。本發(fā)明提供的智能家居系統(tǒng)終端節(jié)點9包括:包括無線通信模塊、電源模塊4、輸入端子5、輸出插座6以及繼電器模塊8 ;
[0035]所述繼電器模塊8和無線通信模塊均通過所述電源模塊4電氣連接所述輸入端子
5。輸入端子5向電源模塊4輸入220V單相交流電。電源模塊4輸出5V、3.3V兩個等級的直流電，分別向無線通信模塊和繼電器模塊8供電。所述無線通信模塊電氣連接所述繼電器模塊8。無線通信模塊通過向繼電器模塊8輸入開關(guān)量來控制輸入端子5與輸出插座6的通斷。所述輸入端子5通過所述繼電器模塊8連接所述輸出插座6。
[0036]本發(fā)明提供的智能家居系統(tǒng)終端節(jié)點9還包括電能計量模塊7 ;所述電能計量模塊7電氣連接在輸入端子5和無線通信模塊之間。電能計量模塊7探測輸入端子5輸入220V單相交流電的電壓、電流、功率等信息，并傳送給Zigbee模塊3中的CC2530芯片I。
[0037]其中，無線通信模塊采用Zigbee模塊；所述Zigbee模塊包括CC2530芯片1、外圍電路以及手動開關(guān)2 ;所述CC2530芯片I采用8051CPU內(nèi)核；外圍電路包括晶振電路和RF射頻電路。晶振電路和射頻電路均與CC2530芯片I相連；手動開關(guān)2與CC2530芯片I的P1.0端口相連。所述繼電器模塊采用歐姆龍電磁繼電器，并進(jìn)行光耦隔離。電源模塊主要由變壓器、整流橋、穩(wěn)壓芯片7805和AMSl117-3.3芯片組成。其中，變壓器輸出端與整流橋輸入端相連，整流橋輸出端與穩(wěn)壓芯片7805相連，穩(wěn)壓芯片7805輸出端與AMSl117-3.3芯片相連。穩(wěn)壓芯片7805輸出端與繼電器模塊相連并給其供電。AMSl117-3.3芯片輸出與無線通信模塊相連并給其供電。所述電能計量模塊采用ADE7755芯片，用于對電能進(jìn)行計量并對主電流進(jìn)行過流保護(hù)。
[0038]本發(fā)明提供的智能家居系統(tǒng)包括智能家居系統(tǒng)終端節(jié)點9和智能家居系統(tǒng)協(xié)調(diào)節(jié)點；所述智能家居系統(tǒng)終端節(jié)點9與所述智能家居系統(tǒng)協(xié)調(diào)節(jié)點以無線方式電氣連接。所述智能家居系統(tǒng)終端節(jié)點與所述智能家居系統(tǒng)協(xié)調(diào)節(jié)點之間數(shù)據(jù)傳輸時的波特率為115200bit/s。
[0039]具體使用時，輸入端子5與220V單相交流電連接，或者直接插在家庭原來安裝的220V單相交流電插座上，家用電器的電源線直接插在終端節(jié)點裝置的輸出插座6上即可。Zigbee模塊中的CC2530芯片I能夠接收智能家居系統(tǒng)協(xié)調(diào)節(jié)點傳來的控制信息，控制繼電器模塊的開斷，從而改變家用電器的運行狀態(tài)；同時，智能家居系統(tǒng)終端節(jié)點9能夠采集所連接的家用電器的用電信息，并將數(shù)據(jù)反饋給智能家居系統(tǒng)協(xié)調(diào)節(jié)點。
[0040]以上對本發(fā)明的具體實施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種智能家居系統(tǒng)終端節(jié)點，其特征在于，包括無線通信模塊、電源模塊、輸入端子、輸出插座以及繼電器模塊； 所述繼電器模塊和無線通信模塊均通過所述電源模塊電氣連接所述輸入端子；所述無線通信模塊電氣連接所述繼電器模塊的控制模塊；所述輸入端子通過所述繼電器模塊的開關(guān)模塊連接所述輸出插座；輸入端子向電源模塊輸入單相交流電，由電源模塊輸出A、B兩個等級的直流電分別向無線通信模塊和繼電器模塊供電；無線通信模塊通過向繼電器模塊輸入開關(guān)量以控制輸入端子與輸出插座的通斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能家居系統(tǒng)終端節(jié)點，其特征在于，還包括電能計量模塊；所述電能計量模塊電氣連接在輸入端子和無線通信模塊之間；電能計量模塊探測輸入端子輸入單相交流電的電壓、電流以及功率信息，并傳送給無線通信模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能家居系統(tǒng)終端節(jié)點，其特征在于，無線通信模塊采用Zigbee 模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能家居系統(tǒng)終端節(jié)點，其特征在于，所述Zigbee模塊包括CC2530芯片、外圍電路以及手動開關(guān)。其中，外圍電路包括晶振電路和射頻電路，晶振電路和射頻電路均與CC2530芯片相連；手動開關(guān)與CC2530芯片的Pl.0端口相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能家居系統(tǒng)終端節(jié)點，其特征在于，所述繼電器模塊采用歐姆龍電磁繼電器，并進(jìn)行光耦隔離。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能家居系統(tǒng)終端節(jié)點，其特征在于，電源模塊主要由變壓器、整流橋、穩(wěn)壓芯片7805和AMS1117-3.3芯片組成；其中，所述變壓器輸通過整流橋與穩(wěn)壓芯片7805相連；穩(wěn)壓芯片7805通過AMSl 117-3.3芯片連接無線通信模塊并為無線通信模塊供電；穩(wěn)壓芯片7805輸連接繼電器模塊相連且為繼電器模塊供電。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能家居系統(tǒng)終端節(jié)點，其特征在于，所述電能計量模塊采用ADE7755芯片，用于對電能進(jìn)行計量并對主電流進(jìn)行過流保護(hù)。
8.一種智能家居系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求1至8中任一項所述的智能家居系統(tǒng)終端節(jié)點和智能家居系統(tǒng)協(xié)調(diào)節(jié)點； 所述智能家居系統(tǒng)終端節(jié)點與所述智能家居系統(tǒng)協(xié)調(diào)節(jié)點以無線方式電氣連接；無線通信模塊通過接收智能家居系統(tǒng)協(xié)調(diào)節(jié)點傳來的控制信息來控制繼電器模塊的開斷；智能家居系統(tǒng)終端節(jié)點將采集到的信息反饋給智能家居系統(tǒng)協(xié)調(diào)節(jié)點。
【文檔編號】G05B19/418GK103869774SQ201410077428
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】王亮, 王志新, 黎金峰 申請人:上海交通大學(xué)