CN101068293A - 家居远程管理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种家居远程管理装置。它包括收发子单元、主控制器、安检子单元和电器接口，主控制器通过USB接口与收发子单元相互连接，通过I/O接口与安检子单元、电器接口相互连接。本发明的装置具有实现远程控制、通用控制、利用USB技术成本低、智能识别非法侵入、具有远程报警功能和充分的扩展特性等优点。

Description

家居远程管理装置

(一)技术领域

本发明设计的是一种管理装置，具体地说是一种对日常生活的家居进行远程操作管理的装置。

(二)背景技术

随着科学技术的进步和发展，人们对于日常生活质量有着更高的期待。有关家居管理的相关技术迅速发展。先是在美国兴起智能住宅概念，然后欧洲、日本、新加坡等经济比较发达国家先后提出了“智能住宅(SmartHome)”的概念，住宅智能化也得到了飞速发展。到目前形成了以安防监控为基础的智能建筑***。在日本，邮电省与通产省于1986年组织日本的机械工业协会与电波技术协会共同组建HBS标准委员会，这里HBS是指家庭总线***。1990年前后，日本建立了一个高水平示范性的智能住宅区，美国、新加坡也都建有基于EI在1988年制定智能化住宅***(HIS)及其通信标准一家庭总线(HDS，HOME DISTRUDUTIOSYSTEM)的智能化住宅。所有这些设计都是为住宅小区服务，需采用专门的总线***，只适合于新建小区，若要应用于老住宅区则必须进行大改修，并且高额的成本不适用于单个家庭的推广。此外这类智能住宅的作用范围短，其应用仅局限在小区或楼宇范围内。

发明专利“电脑保安和家电智能控制***”(专利号00106464.9)以单个家庭为服务对象，提出了电脑保安和家电智能控制***，其***结构复杂，需匹配多台电脑，而且作用距离有限，无法实现远距离控制。实用新型“智能家居无线射频远程报警***”(专利号200620103609.2)提出了一种智能家居无线射频远程报警***。虽然其达到了远程报警的目的，但必须采用专用的GSM模块，成本较高不适用于家庭应用的推广。并且此***只具有报警功能，无法实现家电的远程操作，也算不上是家居管理***。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种功能齐全、成本低和适用性强的家居远程管理装置。

本发明的目的是这样实现的：它包括收发子单元、主控制器、安检子单元和电器接口，主控制器通过USB接口与收发子单元相互连接，通过I/O接口与安检子单元、电器接口相互连接。

本发明还可以包括这样一些结构特征：

1、所述的收发子单元包括两部手机，其中一部手机II通过USB接口与主控制器相互连接、通过GSM网络进行双向数据传输，另一部手机I由操作者携带，通过GSM网络接收或发送相关信息。

2、所述的主控制器由可编程逻辑IC和USB接口IC组成，可编程逻辑IC通过地址线、数据线和控制线与USB接口IC连接，USB接口IC通过USB接口与收发子单元的手机相连，主控制器通过I/O接口与安全检测单元、电器接口相连。也可选择带USB功能的可编程IC，就不必采用USB接口IC。

3、所述的安检子单元由密码校对器、电子钥匙和开门检测器组成，电子钥匙通过无线或有线的方式与密码校对器连接，密码校对器通过I/O口与主控制器连接，开门检测器通过I/O口与主控制器连接。

4、所述的电器接口由继电器和电源插口相互组成，继电器与主控制器通过I/O口连接。

5、与主控制器连接的电器接口为一组并联的电器接口，并且主控制器上设置有预留电器接口。

本发明主要为解决以下几个问题

1：实现远程控制。通过GSM网络实现控制信息的远程传输。相对于普通的射频传输具有传输距离远和传播稳定等特点。

2：通用控制特征。结合GSM网络与电器设备控制技术，实现对家电的远程控制。由于采用标准的电源插口设计，可实现对任意设备的开关控制，如开关电饭煲和开关热水器，具备通用控制特征。

3：利用USB技术降低成本。由于普通的GSM应用方式为采用专用通讯模块，大大增加了成本。本发明采用USB技术充分利用闲置手机代替专用模块，从而降低了开发成本。

4：智能识别非法侵入。通过在门上安装合适的检测设备及采用机械锁与电子锁双保险的工作方式，可识别撬门和复制钥匙开门等非法侵入。

5：远程报警功能。当非法侵入发生时，可将报警信息迅速发给失主。为采取补救措施提供机会。

6：充分的扩展特性。在***设计中预留多个I/O口，可加装多个传感器及电器设备。可实现诸如烟火报警、煤气报警、视频监控等功能。

本发明的工作过程详述如下：

家用电器设备的远程控制功能实现过程：

在进行操作前将电器的电源插头***电器接口中。当操作人员在户外时，可将控制信息以短信的方式通过手机I发送至手机II，手机II通过USB接口将控制信息传递给主控制器中的可编程逻辑IC。控制器通过分析信息，采取相应的措施控制继电器的开断，从而实现了对电器的远程开关操作。

***功能实现过程：

开门检测器定时检测门的开启状态。当门开启时，通过I/O口将此信息发送给主控制器。主控制器再读取密码校对器的校对结果：若密码校对成功则为正常开启，无须报警；若密码校对不对(使用其它的遥控器)，或无密码校对(没有使用遥控器)则为非法开启。若为非法开启，则主控制器将报警信息通过USB传递给手机II，并控制手机II将报警信息发送到手机I上。这样便实现了报警功能。

(四)附图说明

图1是本发明的组成框图；

图2是收发子单元的组成框图；

图3是主控制器的组成框图；

图4是安检子单元的组成框图；

图5是电器接口单元的组成框图；

图6是本发明的一种具体实施方式的主控制器中可编程逻辑IC的电路组成图；

图7是本发明的一种具体实施方式的主控制器中USB接口IC的电路组成图；

图8是本发明的一种具体实施方式的安检子单元中密码校对器的电路组成图；

图9是本发明的一种具体实施方式的安检子单元中电子钥匙的电路组成图；

图10是本发明的一种具体实施方式的电器接口单元的电路组成图。

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1，家居远程管理装置的组成包括收发子单元、主控制器、安检子单元和电器接口，主控制器通过USB接口与收发子单元相互连接，通过I/O接口与安检子单元、电器接口相互连接。

结合图2，收发子单元包括两部手机，手机II和手机I。其中一部手机通过USB接口与主控制器相接，其负责通过GSM网络实现数据的双向传输：可接收操作者发来的控制命令并将控制器的应答信号反馈给操作者。这台手机也可脱离本***，当作普通手机使用。另一部手机由操作者携带，通过GSM网络接收或发送相关信息。

结合图3，主控制器由可编程逻辑IC和USB接口IC组成。可编程逻辑IC通过地址线、数据线和控制线对USB接口IC进行控制操作。USB接口IC通过USB接口和收发子***的手机相连。主控制器通过I/O获取安全检测信息，也可控制电器接口实现家电控制。预留出I/O口可与多种传感器相连，实现***功能的扩展。主控制器是本***的控制中心，保障整个***的功能实现。也可选择带USB功能的可编程IC，就不必采用USB接口IC。简化硬件结构。

结合图4，安检子单元由密码校对器、电子钥匙和开门检测器组成。电子钥匙通过无线或有线的方式将密码信息传递给密码校对器。校对器判断密码的正确性并通过I/O口将判断结果传给主控***。同时开门检测器检测门是处于开启还是闭合状态，并通过I/O口将信息传递给主控***。

结合图6，电器接口由继电器和电源插口相互组成。电源插口符合电器电源插头连接标准。可插接任意电器的电源插头。它作为继电器的负载与继电器相连。继电器的输入端信号为主控制器通过I/O口发来的控制信号。继电器的数量可按预控制设备数量确定。与主控制器连接的电器接口为一组并联的电器接口，并且主控制器上设置有预留电器接口。

具体实施方案一

主控制器电路构成：

可编程逻辑IC选定为ATMEL公司的AT89C52，其应用范围广，含有多个I/O口，是适用于本***的高性价单片机。AT89C52的应用电路如图6所示。

本电路包含AT89C52的最小应用***，包括：复位电路(引脚9所接***电路)、振荡电路(引脚19及18所接***电路)、电源(引脚40接VCC(5V)，引脚20接地(未在图中标出))。此外，AT89C52的P0口(引脚32至39)接CH375的数据口。AT89C52的引脚21连CH375(电路图7)的引脚8作为地址线。AT89C52的引脚17，16，22，12分别接CH375的引脚4，3，27，1作为控制线。P1口(引脚1至8)与P2口(引脚21至28)作为I/O口。通过对AT89C52进行编程，确保***的正常运行。

CH375是USB总线通用接口芯片，CH375的USB主机方式支持常用的USB全速设备，外部单片机可以通过CH375按照相应的USB协议与USB设备通讯。在本地端，CH375具有8位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出。CH375的工作电压为5V。如图7所示，CH375的引脚11，10分别接A型USB插座的引脚2，3。CH375的引脚12，13接地。CH375的振荡电路为引脚14，13的***电路。USB插座的引脚4接地，引脚1接2欧电阻再接电源VCC(5V)。USB插座的引脚5，6为机械连接脚，无须具有电气连接属性。

收发子***构成：

收发子***由两台手机构成。其中一台手机由用户随身携带，在实施方案一中被称为用户手机。另一台手机放置家中，通过USB接口与主控制器相连，在实施方案一中被称为家中手机。家中手机也可以从***中脱离，当作普通手机用。

安检子***构成：

电子钥匙为内含编码芯片PT2262的无线遥控器。在使用过程中，既要开启机械锁，又要使用遥控器，否则视为非法开启。密码校对器为内含解码芯片PT2272的接收模块9915。两者具有相同的编码地址。地址编码不重复度为6561组。如图9所示，9915的引脚1接5V电源，引脚3接地，引脚2接AT89C52的引脚7。

如图8所示，开门检测器选用常开按钮，安装在门框和门之间。当门闭合时，按钮在门框和门的挤压下闭合。当门打开时，按钮处于常开状态。常开按钮引脚1接地。引脚2接1千欧电阻后再接5V电源。同时引脚2接AT89C52的引脚8。门闭合时引脚1为低电平，当门开启时引脚1为高电平。通过检测电平的高低便可得知门的状态。

电器接口构成：

如图10所示，电器接口由继电器和插座构成。插座的火线L接继电器的引脚1。插座的零线N接220VN。继电器的引脚3接220V火线，引脚5接VCC(5伏)，引脚4接AT89C52的引脚6。若需要控制多个电器，则按此电路制作多个同样的电器接口。

以下介绍具体实施方案一的工作过程。

以远程操作开热水器为例，介绍家用电器设备的远程控制过程：

在进行使用前，家用电器的电源插头应插在电器接口的插座中。当操作者需要进行操作时，使用用户手机发送一条短信，如“开热水器”，至家中手机。家中手机收到短信后，通过USB接口将短信内容传递给主控制器中的CH375。CH375再将短信内容通过数据线发送给AT89C52。AT89C52分析短信内容，摘取发送短信手机号码和控制信息。确认此消息发送有效后，再通过I/O口接通电器接口中的继电器，从而打开了热水器。然后，AT89C52将“热水器已开”的文本信息通过CH375发送给家中手机，并且控制手机将此文本信息发送给操作者，通知其热水器已开。以上便是热水器的远程控制过程。此外也可以此方式关闭热水器。同样，诸如空调、电饭锅一类的家电都能以类似的方式进行远程控制。

以下介绍具体实施方案一的***原理。主控制器中的AT89C52通过检测安检子***的常开按钮的引脚1的电位来获取门的状态。引脚1为高则门开启；引脚1为低则门关闭。一般情况下，用户按下遥控器的按钮，通过无线传输的方式将密码传递给接收模块9915，9915将引脚2置为高电平，通过I/O口告知主控制器密码校对成功。门的开启为正常开启，无须报警。如果密码校对错误，或者没有校对密码，9915将引脚2置为低电平，通过I/O口告知主控制器密码校验失败，门的开启被视为非法开启。AT89C52将报警信息通过CH375写入家中手机。并控制手机以短信的方式，如发送短信“有贼”，至用户手机中，通知其赶快采取补救措施。以上便是具体实施方案一的***过程。

具体实施方案二：

在方案一的基础上修改安检子***可得方案二。

在方案二中，安检子***仍由密码校对器、电子钥匙和门开检测器组成。但是具体实施不一样。密码校对器采用可编程IC-AT89C52，内编有相应的程序。电子钥匙采用普通优盘，门开检测器采用接近型霍尔开关。AT89C52采用具体实施方案一中主控制器内AT89C52相同的电路连接方式，建立USB接口，在此不再赘述。此外，AT89C52的引脚1接霍尔传感器的输出。当门关闭时，霍尔传感器将引脚1置为高电平，当门开启时，霍尔传感器将引脚1置为低电平。通过判断引脚1的电平获取门的状态。AT89C52的引脚10，11分别接主控制器中AT89C52的引脚11，10，即安检子***和主控制器建立了串口通讯。优盘内存有密码，每次使用时将优盘***密码校对器的USB插座中，密码校对器读其中的密码并进行校对，若校对成功则将新的密码存入优盘中，留以下次校对使用。若不成功则通过串口通知主控制器。

具体实施方案二的***过程如下：密码校对器读霍尔传感器的输出判断门的状态。输出为高电平则门被打开，否则门为闭合状态。正常使用时，将优盘***密码校对器的USB插座，密码校对成功后，存入新密码以便下次使用，此次开门为正常开启。在不***优盘的情况下，门的开启被视为非法开启，密码校对器通过串口告知主控制器。

Claims (6)

1、一种家居远程管理装置，它包括收发子单元、主控制器、安检子单元和电器接口，其特征是：主控制器通过USB接口与收发子单元相互连接，通过I/O接口与安检子单元、电器接口相互连接。

2、根据权利要求1所述的家居远程管理装置，其特征是：所述的收发子单元包括两部手机，其中一部手机II通过USB接口与主控制器相互连接、通过GSM网络进行双向数据传输，另一部手机I由操作者携带，通过GSM网络接收或发送相关信息。

3、根据权利要求2所述的家居远程管理装置，其特征是：所述的主控制器由可编程逻辑IC和USB接口IC组成，可编程逻辑IC通过地址线、数据线和控制线与USB接口IC连接，USB接口IC通过USB接口与收发子单元的手机相连，主控制器通过I/O接口与安检子单元、电器接口相连。也可选择带USB接口的可编程IC，就不必采用USB接口IC。

4、根据权利要求3所述的家居远程管理装置，其特征是：所述的安检子单元由密码校对器、电子钥匙和开门检测器组成，电子钥匙通过无线或有线的方式与密码校对器连接，密码校对器通过I/O口与主控制器连接，开门检测器通过I/O口与主控制器连接。

5、根据权利要求4所述的家居远程管理装置，其特征是：所述的电器接口由继电器和电源插口相互组成，继电器与主控制器通过I/O口连接。

6、根据权利要求5所述的家居远程管理装置，其特征是：与主控制器连接的电器接口为一组并联的电器接口，并且主控制器上设置有预留电器接口。

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