一種基于家用儀表的智能家居中控控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于智能家居技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于家用儀表的智能家居中控控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來隨著電子信息通訊技術(shù)和計算機控制技術(shù)的發(fā)展，人們對工作和生活環(huán)境的安全性、舒適性以及高效性要求不斷提高，從而促成了智能家居的誕生。
[0003]智能家居最開始被定義為:將家庭中各種跟信息有關(guān)的通信設(shè)備、家用電器和安防設(shè)備通過HBS(Home Bus System,家庭總線技術(shù))連接到家庭智能系統(tǒng)上進行集中監(jiān)視、控制和管理，以保持住宅環(huán)境的舒適、安全與和諧；物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)為智能家居技術(shù)帶來了全新的解決方案。物聯(lián)網(wǎng)主要是把局域傳感網(wǎng)絡(luò)和目前發(fā)展已經(jīng)十分成熟的互聯(lián)網(wǎng)連接在一起，從而實現(xiàn)對被感知物體的監(jiān)測和控制，現(xiàn)有技術(shù)中也有將物聯(lián)網(wǎng)定義為通過各種信息傳感設(shè)備、裝置和技術(shù)，實時采集所有需要監(jiān)控、連接、互動的物體和過程，采集其光、聲、熱、電、力學(xué)、生物、化學(xué)、位置等各種人們需要的信息，再結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)形成一個巨大的網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)物體與物體，物體與人、物品與網(wǎng)絡(luò)之間的連接，方便識別、管理和控制；隨著3G技術(shù)的發(fā)展和三網(wǎng)融合政策的大力推行，基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居網(wǎng)絡(luò)變成了智能家居的主流。
[0004]雖然智能家居技術(shù)是一個新興的概念，而且剛處于起步的階段，但是它的市場前景已經(jīng)被很多大公司一致看好，它們陸續(xù)成立了研宄智能家居技術(shù)的子公司；從小規(guī)模的產(chǎn)品如很小體積的支持流媒體和各種視頻格式的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器，到較大規(guī)模的智能家居系統(tǒng)，各種智能家居產(chǎn)品相繼問世，給人們的生活帶來了極大的方便。現(xiàn)代智能家居系統(tǒng)一般可以分為內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)和網(wǎng)關(guān)三部分。其中內(nèi)網(wǎng)是負責(zé)連接各種家電和其它設(shè)施的局域網(wǎng)，夕卜網(wǎng)功能是實現(xiàn)遠距離傳輸。網(wǎng)關(guān)的作用是連接內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)，實現(xiàn)外網(wǎng)對內(nèi)網(wǎng)的控制。網(wǎng)關(guān)是整個系統(tǒng)的核心部件，負責(zé)接收采集節(jié)點和內(nèi)、外網(wǎng)發(fā)送的數(shù)據(jù)，并根據(jù)要求對這些數(shù)據(jù)進行處理和發(fā)送。
[0005]在國內(nèi)，經(jīng)過十余年的發(fā)展，智能家居技術(shù)正在走向成熟；隨著人們生活水平的提高，家用電器越來越智能化，具有良好接入能力和強大功能的智能家居中控系統(tǒng)就成為智能家居的關(guān)鍵，對智能家居、智能家電以及家庭互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟的推廣具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種基于家用儀表的智能家居中控控制系統(tǒng)及方法，旨在解決現(xiàn)有的智能家居中控系統(tǒng)存在的內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)鏈接方式單一、通訊協(xié)議不同、數(shù)據(jù)格式各異，既難以與家庭內(nèi)部的設(shè)備靈活組網(wǎng)，又難以在不同通訊條件下將數(shù)據(jù)進行遠程傳輸?shù)膯栴}。同時也解決了現(xiàn)有的智能家居網(wǎng)關(guān)無法與現(xiàn)有家用儀表如電表、燃氣表、水表和熱力表等有效結(jié)合，因此在實際中難以推廣的問題。
[0007]本發(fā)明的基于家用儀表的智能家居中控控制系統(tǒng)設(shè)置有:
[0008]微控制單元，用于通過多種通信模式和通信端口進行軟件配置和模塊配置與參數(shù)設(shè)置，并進行數(shù)據(jù)及指令上、下傳，有利于促進對智能家居、智能家電的實用化與普及化；
[0009]外網(wǎng)鏈接模，與微控制單元通過無線或有線方式連接，用于實現(xiàn)與遠程設(shè)備或者云端服務(wù)器的連接；
[0010]包括:Wi f i模塊、GPRS模塊、2G模塊、3G模塊、4G模塊、5G模塊、LAN/WAN模塊和電力載波模塊等，可通過外部Wifi網(wǎng)絡(luò)、通訊運營商網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)運營商網(wǎng)絡(luò)和電力載波網(wǎng)絡(luò)進行通訊，與云服務(wù)器、遠程計算機、智能終端通信；
[0011]外網(wǎng)鏈接模采用模塊化的設(shè)計，可根據(jù)不同需要配置不同的內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)通信模塊；有利于軟件系統(tǒng)的開發(fā)、維護和更新；
[0012]內(nèi)網(wǎng)鏈接模塊，與微控制單元通過無線或有線方式連接，實現(xiàn)與智能家電、智能傳感器、智能模塊、智能終端進行組網(wǎng)，采集并存儲相應(yīng)的數(shù)據(jù)；
[0013]包括:Zigbee模塊、433MHz模塊、藍牙模塊、紅外通訊模塊、白光通信模塊和多種有線通訊模塊；
[0014]內(nèi)網(wǎng)鏈接模塊具有通過多種無線和有線方式與家用智能儀表、智能家電、智能終端等組網(wǎng)的功能，最大限度實現(xiàn)了組網(wǎng)方式的靈活性與通用性；
[0015]外網(wǎng)鏈接控制模塊，與外網(wǎng)鏈接模塊連接，用于控制微控制單元與外網(wǎng)鏈接模塊的開啟與關(guān)閉，實現(xiàn)外網(wǎng)模塊配置與參數(shù)設(shè)置功能；
[0016]顯示器，與微控制單元通過排線連接，用于顯示智能家居中控系統(tǒng)的運行狀態(tài)、采集與傳輸?shù)臄?shù)據(jù)與指令信息，方便進行系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置和運行狀態(tài)監(jiān)測；
[0017]內(nèi)嵌傳感器，嵌入在微控制單元內(nèi)部，用于提供溫度、濕度、可燃氣體、有害氣體、聲音、圖像數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)現(xiàn)有家庭安防與技防系統(tǒng)的功能；
[0018]外接傳感器接口，與微控制單元通過導(dǎo)線連接，用于實現(xiàn)外與部傳感器的連接，方便將已有的智能傳感器終端作為外設(shè)使用，構(gòu)成新的家庭安防與技防系統(tǒng)；
[0019]內(nèi)網(wǎng)鏈接控制模塊，與內(nèi)網(wǎng)鏈接模塊連接，用于控制微控制單元與內(nèi)網(wǎng)鏈接模塊的開啟與關(guān)閉，實現(xiàn)內(nèi)網(wǎng)模塊配置與參數(shù)設(shè)置功能；
[0020]從儀表取電單元，可與微控制單元通過導(dǎo)線連接，從電表、燃氣表、熱力表和水表等家用儀表取電，也可使該系統(tǒng)與現(xiàn)有的家用儀表結(jié)合，構(gòu)成家用儀表式智能家居中控系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有的智能家居網(wǎng)關(guān)無法與家用必用儀表如電表、燃氣表、水表和熱力表等有效結(jié)合的問題，有利于該系統(tǒng)在實際使用中的推廣；
[0021]家用儀表測量單元，與微控制單元通過導(dǎo)線連接，可實時采集電表、燃氣表、熱力表和水表等現(xiàn)有家用智能儀表的數(shù)據(jù)，上傳到微控制單元，供遠程下載與調(diào)用。
[0022]本發(fā)明實施例的還提供了基于家用儀表的智能家居中控控制方法包括:
[0023]用戶通過外網(wǎng)與內(nèi)網(wǎng)登錄后系統(tǒng)，并根據(jù)權(quán)限進行參數(shù)設(shè)定和內(nèi)、外網(wǎng)組網(wǎng)與數(shù)據(jù)讀取；
[0024]自動定時向從內(nèi)網(wǎng)終端、內(nèi)嵌傳感器、外接傳感器接口發(fā)送指令數(shù)據(jù)采集指令，得到數(shù)據(jù)后對數(shù)據(jù)進行AD/DA轉(zhuǎn)換，并按照預(yù)定格式進行編碼、壓縮，最后緩存到數(shù)據(jù)存儲器中；
[0025]接到合法外網(wǎng)終端或登錄用戶的數(shù)據(jù)讀取指令后，開放數(shù)據(jù)存儲器讀取，數(shù)據(jù)存儲器寫滿后，自動覆蓋時間最早的數(shù)據(jù)，接收到外網(wǎng)終端發(fā)送來的指令后，根據(jù)預(yù)定方式將解碼并執(zhí)行，將終端名、指令與執(zhí)行結(jié)果共同記錄在指令執(zhí)行記錄文件中，指令執(zhí)行結(jié)果發(fā)送給相應(yīng)終端。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明實施例提供的基于家用儀表的智能家居中控控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明實施例提供的基于家用儀表的智能家居中控控制方法流程圖；
[0028]圖中:1、微控制單元；2、外網(wǎng)鏈接模塊；3、內(nèi)網(wǎng)鏈接模塊；4、外網(wǎng)鏈接控制模塊；5、顯示器；6、內(nèi)嵌傳感器；7、外接傳感器接口 ；8、內(nèi)網(wǎng)鏈接控制模塊；9、從儀表取電單元；10、家用儀表測量單元。
【具體實施方式】
[0029]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0030]下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明的應(yīng)用原理作進一步描述。
[0031]如圖1所示，本發(fā)明實施例的基于家用儀表的智能家居中控控制系統(tǒng)主要包括:微控制單元(MCU) 1、外網(wǎng)鏈接模塊2、內(nèi)網(wǎng)鏈接模塊3、外網(wǎng)鏈接控制模塊4、顯示器5、內(nèi)嵌傳感器6、外接傳感器接口 7、內(nèi)網(wǎng)鏈接控制模塊8、從儀表取電單元9、家用儀表測量單元10 ；
[0032]微控制單元1，用于通過多種通信模式和通信端口進行軟件配置和設(shè)置模塊與參數(shù)配置，并進行數(shù)據(jù)及指令上、下傳，對智能家居、智能家電的實用化與普及化具有重要意義；采用ARM Cortex-A8處理器，處理器基于ARM V7指令架構(gòu)，處理器復(fù)雜的流水線架構(gòu)基于雙對稱結(jié)構(gòu)，順序發(fā)射的13級流水線具有先進的動態(tài)分支預(yù)測，可實現(xiàn)2.0DMIPS/MHz，10級NEON媒體流水線，專用的L2緩存，帶有可編程的等待狀態(tài)，支持多項與L3存儲器之間的未完成事務(wù)，運行速度可以達600MHz至IGHz，功耗在300mW以下，用戶可通過外網(wǎng)或內(nèi)網(wǎng)鏈接該設(shè)備，并對其運行狀態(tài)參數(shù)進行設(shè)置；
[0033]外網(wǎng)鏈接模塊2，與微控制單元(MCU) I通過無線或有線連接，用于實現(xiàn)與遠程設(shè)備或者云端服務(wù)器的連接；包括:Wifi模塊、GPRS、2G模塊、3G模塊、4G模塊、5G模塊、LAN/WAN模塊和電力載波模塊等，可通過外部Wifi網(wǎng)絡(luò)、通訊運營商網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)運營商網(wǎng)絡(luò)和電力載波網(wǎng)絡(luò)進行通訊，與云服務(wù)器、遠程計算機、智能終端通信；采用模塊化的設(shè)計，可根據(jù)不同需要配置不同的內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)通信模塊；既有利于軟件系統(tǒng)的開發(fā)、維護和更新，這些模塊的軟件之間有很強的相似性，任意一個模塊的修改不會影響到其他的模塊的功能。
[0034]如圖2所示，本發(fā)明實施例的還提供了基于家用儀表的智能家居中控控制方法包括:
[0035]用戶通過外網(wǎng)與內(nèi)網(wǎng)登錄后系統(tǒng)，并根據(jù)權(quán)限進行參數(shù)設(shè)定和內(nèi)、外網(wǎng)組網(wǎng)與數(shù)據(jù)讀??；
[0036]自動定時向從內(nèi)網(wǎng)終端、內(nèi)嵌傳感器、外接傳感器接口發(fā)送指令數(shù)據(jù)采集指令，得到數(shù)據(jù)后對數(shù)據(jù)進行AD/DA轉(zhuǎn)換，并按照預(yù)定格式進行編碼、壓縮，最后緩存到數(shù)據(jù)存儲器中；
[0037]接到合法外網(wǎng)終端或登錄用戶的數(shù)據(jù)讀取指令后，開放數(shù)據(jù)存儲器讀取，數(shù)據(jù)存儲器寫滿后，自動覆蓋時間最早的數(shù)據(jù)，接收到外網(wǎng)終端發(fā)送來的指令后，根據(jù)預(yù)定方式將解碼并執(zhí)行，將終端名、指令與執(zhí)行結(jié)果共同記錄在指令執(zhí)行記錄文件中，指令執(zhí)行結(jié)果發(fā)送給相應(yīng)終端。
[0038]此外，根據(jù)不同需求配置出來的智能家居中控系統(tǒng)的功能基本相同，經(jīng)過簡單的修改就能滿足其它不同需求的情況。
[0039]從普通家用電表取點，用220V交流電給智能家居中控系統(tǒng)供電，在電路板上需要給傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊、內(nèi)網(wǎng)通信模塊與外網(wǎng)通信模塊供電，需要將220V交流電轉(zhuǎn)到
3.3V使用，因此選用了 SP-220-3.3開關(guān)電源，輸出電壓3.3V，輸出電流最高可達40A，能夠滿足網(wǎng)關(guān)節(jié)點的需要。
[0040]本發(fā)明中的LAN接口以太M控制芯片選用CS8900A芯片，作用是負責(zé)物理層數(shù)據(jù)的收發(fā)，隔離變壓器選擇E2023，它的作用是實現(xiàn)系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)的隔離。選用CC2430作為ZigBee模塊的核心芯片，它內(nèi)部集成了 8051微控制器器，功能強大，具有很高的接收靈敏度和很強的抗干擾能力，工作電壓為2.0-3.6V。
[0041]本發(fā)明選用的GSM模塊為TC35GSM模塊，TC35是一款雙頻900/1800MHZ高度集成