CN104914843A - 基于ZigBee与SmartRoom的智能家居*** - Google Patents

基于ZigBee与SmartRoom的智能家居*** Download PDF

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任琴
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Abstract

本发明涉及一种基于ZigBee与SmartRoom的智能家居***，包括家居设备、协调器、路由器和移动终端，所述家居设备通过ZigBee与SmartRoom无线网络连接协调器，所述协调器分别连接路由器和移动终端；所述路由器搜索当前可用的网络并向协调器请求数据以及传输数据，所述协调器协调建立网络以及存储数据，所述家居设备位于网络的边缘，协调器负责将家居设备连接在一起，并对家居设备进行数据访问和控制，同时协调器对外负责提供各种远程智能控制接口，网络中任意一台的移动终端通过远程智能控制接口对家居设备进行控制。与现有技术相比，本发明具有安全性高、功耗低、成本低、可靠性强、灵活性好等优点。

Description

基于ZigBee与SmartRoom的智能家居***
技术领域
本发明涉及一种智能家居***，尤其是涉及一种基于ZigBee与SmartRoom的智能家居***。
背景技术
在传统的智能家居***中，最基本的要求就是需要所有控制模块产品和被控制模块产品都要接入家庭电力线上，这就造成了布线复杂、成本高、***功能固定、移动性能差等问题。
传统的有线智能家居***中，没有完善的智能家居管理平台，设备无法互联互通，无法实现整个家庭空间中的信息化。智能设备之间受限于设备互联与信息整合，无法充分发挥原有功能。
相比于有线智能家居***，基于无线射频技术的智能***有成本低廉、组织构建简单的优势。但无线射频技术的传输方式为点到点传输，且抗干扰性差，安全性差，家居环境属于较为隐私的场所，传输信息的安全性十分重要，无线射频技术的特点导致其无法保证设备间连接通信的安全，***存在较大的安全隐患。
基于红外技术的智能家居***，由于红外技术要求直线视距连接，传输距离短，必须点对点连接，易受周围环境影响，因此对用户的操作方式要求很高，使得用户实际使用体验较差。红外设备适用场景有限，无法适应智能家居设备互通互联，协同工作的需求。
基于蓝牙技术的智能家居***中，蓝牙技术功耗低，灵活性强，易于穿透障碍物，基本实现了全方位的数据传输。但是蓝牙设备普遍成本较高，且安全性不强，传输过程中数据包不可以太大，高低频部分会被严重压缩，使得在构建智能家居***中实用性大大降低。
中国专利CN203012486U公开了一种基于ZIGBEE通信的智能家居监控装置，包括ZIGBEE协议遥控器、家电设备与防盗监控装置，ZIGBEE协议遥控器上设有控制模块以及与控制模块相连的ZIGBEE无线收发模块、语音播报模块；家电设备上设有由ZIGBEE无线收发模块和控制电路组成的接收装置；防盗监控装置上设有控制器以及与控制器相连的ZIGBEE无线收发模块、传感器ZIGBEE协议遥控器、家电设备、防盗监控装置三者通过ZIGBEE无线收发模块进行信号传输。该专利虽然通过多种传感器获取到家居环境数据，并统一使用ZIGBEE无线收发模块中的控制模块对设备进行控制，但并未对数据进行整合，也没有针对一些关键数据进行分析，未能针对现代人对家居环境的要求，提出智能家居***中设备统一可视化管理、多通道数据分析整合从而获得更加智能人性化服务的概念。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种安全性高、功耗低、成本低、可靠性强、灵活性好的基于ZigBee与SmartRoom的智能家居***。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于ZigBee与SmartRoom的智能家居***包括家居设备、协调器、路由器和移动终端，所述家居设备通过ZigBee与SmartRoom无线网络连接协调器，所述协调器分别连接路由器和移动终端。
所述路由器搜索当前可用的网络并向协调器请求数据以及传输数据，所述协调器协调建立网络以及存储数据，所述家居设备位于网络的边缘，协调器负责将家居设备连接在一起，并对家居设备进行数据访问和控制，同时协调器对外负责提供各种远程智能控制接口，网络中任意一台的移动终端通过远程智能控制接口对家居设备进行控制。
所述家居设备包括：
温湿度控制器，与协调器连接，用于实时监测室内温湿度状态；
光照检测器，与协调器连接，用于实时监测室内光线强度；
可燃气泄露探测器，与协调器连接，用于实时监测室内可燃气体浓度；
烟雾火警探测器，与协调器连接，用于实时监测室内烟雾浓度。
所述移动终端为多个。
所述移动终端设有用于实时展示数据的可视化界面模块，供用户查看与操作。
该智能家居***的应用方法包括***自动调节控制方法和用户主动操作控制方法；
所述***自动调节控制方法为：智能家居***根据默认设置，通过家居设备获取室内当前状态，分析数据判断是否达到用户设定的条件，当数据达到用户设定条件，自动执行设定操作；
所述用户主动操作控制方法为：通过移动终端实时显示室内状态，接收用户需求主动对家居设备发出命令，家居设备接收到命令后执行设定操作。
所述移动终端(4)与协调器(1)之间通过无线通信网络相互连接，所述无线通信网络包括3G网络、4G网络和WIFI网络。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明的基础和核心单元是家居设备提供的传感器与实现协调功能的协调器，针对现代人对家居环境的要求移动设备和协调器可以对数据进行整合，并针对一些关键数据进行分析，实现智能家居***中设备统一可视化管理、多通道数据分析整合，从而获得更加智能人性化服务的概念。
2)家居设备根据职能家居的不同需求，设置了温湿度控制器、光照检测器、可燃气泄露探测器、烟雾火警探测器等等，从而实现室内不同设备的监测与控制，强大的监控设备满足智能家居的需求。
3)易组网、自修复、兼容性好，SmartRoom技术是在ZigBee技术的基础上，对ZigBee技术进行优化后产生的新一代无线通信技术规范。SmartRoom技术融合了ZigBee技术的优势，且具有多种组网方式：星型结构、树型结构、网络结构等，组网能力强。理论上可以容纳65000多个设备。SmartRoom技术的自修复是针对SmartRoom网络层所支持的蜂窝型结构而言的，在该结构中，SmartRoom技术可以提供不止一条的网络路径，如果一个节点出现故障，数据将由网络中可选的其他节点传送。
4)强信号、高效率，SmartRoom技术可以在数千个微小的传感器单元之间相互协调实现通信，并将数据从一个网络节点传到另一个节点，在这过程中，只需要微弱的能量，就能保证通信的高效率。基于ZigBee与SmartRoom技术的智能家居***是将ZigBee控制芯片内置在智能家居设备中或部署在家居设备附近，在通电时可以增强SmartRoom无线信号网络，实现SmartRoom无线网络信号接力，大大降低墙体对信号的阻断机率。
5)抗干扰、高稳定，本发明使用的SmartRoom抗干扰性强，主要是因为它采用了直接序列扩频技术(DSSS)。直接序列扩频技术是一种高安全性、高抗扰性的一种无线序列型号传输方式，它是通过利用高速率的扩频序列在发射端扩展信号，在接收端用相同的扩频码序列进行解扩，把展开的扩频信号还原成原来的信号。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图中：1、协调器，2、路由器，3、家居设备，4、移动终端，31、温湿度控制器，32、光照检测器，33、可燃气泄露探测器，34、烟雾火警探测器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本发明提供了一种基于ZigBee与SmartRoom的智能家居***，可以使原本分散独立的智能设备链接起来，在移动终端4上集中管理，保证对家居室内环境实时监测调节，并且使得用户可以在移动终端4直观实时的查看与操作。
如图1所示，一种基于ZigBee与SmartRoom的智能家居***，用于在普通家庭中获取室内实时状态和控制家居设备3，包括家居设备3、协调器1、路由器2和移动终端4，家居设备3通过ZigBee与SmartRoom无线网络连接协调器1，协调器1分别连接路由器2和移动终端4。其中，ZigBee与SmartRoom无线网络同时兼容ZigBee协议与SmartRoom协议，移动终端4设有用于实时展示数据的可视化界面模块，供用户查看与操作，移动终端4与协调器1之间的通信网络包括3G/4G/WIFI等网络，ZigBee控制芯片内置在智能家居设备3中或部署在家居设备3附近实现ZigBee与SmartRoom无线网络连接。
其中，家居设备3不仅用于检测设备的室内状况或家电状态，还可以根据指令进行相应家电的操作控制，可分为以下几类：
温湿度控制器31，采用ZigBee与SmartRoom技术，可以用来检测室内的温度以及湿度，并通过无线网络向控制中心发送检测到的信息。温湿度控制器31可以壁挂或者放置在室内的任何位置，只要在一开始的时候将其接入ZigBee与SmartRoom无线网络，在移动终端4中将该温湿度控制器31添加到智能家居的App上即可，它便会自动将室内的温度数据和湿度数据传输到协调器1，并通过移动终端4的可视化界面直观展示出来。
光照检测器32，是基于ZigBee与SmartRoom协议的光照监测设备，可以用于实时监测周围环境光强度，根据光强及所设定的参数通过协调器1发出自动指令，为用户提供舒适照明。在智能家居***中，光照检测器32实时探测环境的光照强度，即时生成数据并发送到移动终端4的可视化界面或协调器1，随时调整能源策略，节约能耗。
可燃气泄露探测器33，可探测空气中的特定可燃气的浓度，当探测器监测到空气中可燃气体的浓度超过设定值时，便会发出警告声。可燃气泄露探测器33配合智能阀门开关一起使用，当气体浓度超过设定值后，智能阀门开关将自动关闭煤气阀门，以保障家庭的安全。
烟雾火警探测器34，可对室内烟雾浓度进行监测。它是家庭安防的一部分，可以达到预防火灾等情况的出现。同时，它还内置了温度感应器，能监测到室内的温度，当温度高于设定值时发出告警声，同时它还与灭火开关绑定，自动触发灭火开关，及时针对着火点进行灭火操作。除此之外，它还能与警报设备绑定，发出无线触发信号，启动警报器发出警报。
还可以设置智能门窗设备、智能电源开关等，用于检测门窗或电源开关的关闭或开启的状态，进而通过协调器1根据用户需求，选择关闭或开启。
路由器2搜索当前可用的网络并向协调器1请求数据以及传输数据等，协调器1协调建立网络以及存储数据，家居设备3位于网络的边缘，属于从属的角色，家居设备3不能进行点对点通信，也不能作为父节点，协调器1提供了多种智能设备整合起来共同完成智能家居监测控制任务的功能，因为家庭内部无线网络连接的距离较短，而且家用电器设备的数量也在动态变化，我们就可以以家庭网关为协调器1，作为中心节点建立一个星型家庭网络。本***可以添加多个移动终端4，所有的家居设备3必须经过协调器1才能实现互相交互。
该智能家居***的应用方法包括两种形式，分别是：***自动调节控制方法，***根据默认设置，通过家居设备3的传感器获取家庭室内当前状态，分析数据判断是否达到用户设定的条件，当数据达到用户设定条件，自动执行相应操作；用户主动操作控制方法，用户通过移动终端4实时查看家庭室内状态，根据自身需求主动对家居设备3发出命令，家居设备3接收到命令后执行相应操作。
***自动调节控制方法工作原理如下：
***通过家居设备3实时监测家庭室内状态，包括可燃气浓度、烟雾浓度等，并将数据加以分析，若数据达到家居设备3中检测器或控制器设定的阈值，则自动触发相应操作，完成对家庭室内状态调节。此类操作主要针对实时性要求高，后果较为严重的情景，例如：可燃气泄露、室内火灾，此类情景下，若等待用户主动操作控制，极易造成严重损失与伤害，***自动调节控制会将此类风险降到最低。
用户主动操作控制方法工作原理如下：
***根据家居设备3，实时获取家用电器设备开关状态等，并将数据通过协调器1，送达移动终端4进行可视化显示，用户可通过移动终端4的App即可获取当前家庭内部状态，并可通过App对家居设备3进行主动操作。此类操作主要针对用户个性化需求，实时性要求较低，操作较为灵活。
综上，本发明采用协调器1负责将家居设备3连接在一起，并对设备进行数据访问和控制，对外负责提供各种远程智能控制接口，操作者可以通过任何一台接入Internet的移动终端4对家居设备3进行控制，具有设备整合充分、操作体验好、实时性强、安全系数高、应用范围广等优点。

Claims (6)

1.一种基于ZigBee与SmartRoom的智能家居***，其特征在于，包括家居设备(3)、协调器(1)、路由器(2)和移动终端(4)，所述家居设备(3)通过ZigBee与SmartRoom无线网络连接协调器(1)，所述协调器(1)分别连接路由器(2)和移动终端(4)；
所述路由器(2)搜索当前可用的网络并向协调器(1)请求数据以及传输数据，所述协调器(1)协调建立网络以及存储数据，所述家居设备(3)位于网络的边缘，协调器(1)负责将家居设备(3)连接在一起，并对家居设备(3)进行数据访问和控制，同时协调器(1)对外负责提供各种远程智能控制接口，网络中任意一台的移动终端(4)通过远程智能控制接口对家居设备(3)进行控制。
2.根据权利要求1所述的基于ZigBee与SmartRoom的智能家居***，其特征在于，所述家居设备(3)包括：
温湿度控制器(31)，与协调器(1)连接，用于实时监测室内温湿度状态；
光照检测器(32)，与协调器(1)连接，用于实时监测室内光线强度；
可燃气泄露探测器(33)，与协调器(1)连接，用于实时监测室内可燃气体浓度；
烟雾火警探测器(34)，与协调器(1)连接，用于实时监测室内烟雾浓度。
3.根据权利要求1所述的基于ZigBee与SmartRoom的智能家居***，其特征在于，所述移动终端(4)为多个。
4.根据权利要求1所述的基于ZigBee与SmartRoom的智能家居***，其特征在于，所述移动终端(4)设有用于实时展示数据的可视化界面模块，供用户查看与操作。
5.根据权利要求1所述的基于ZigBee与SmartRoom的智能家居***，其特征在于，该智能家居***的应用方法包括***自动调节控制方法和用户主动操作控制方法；
所述***自动调节控制方法为：智能家居***根据默认设置，通过家居设备(3)获取室内当前状态，分析数据判断是否达到用户设定的条件，当数据达到用户设定条件，自动执行设定操作；
所述用户主动操作控制方法为：通过移动终端(4)实时显示室内状态，接收用户需求主动对家居设备(3)发出命令，家居设备(3)接收到命令后执行设定操作。
6.根据权利要求1所述的基于ZigBee与SmartRoom的智能家居***，其特征在于，所述移动终端(4)与协调器(1)之间通过无线通信网络相互连接，所述无线通信网络包括3G网络、4G网络和WIFI网络。
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