CN106896784A - 一种基于zigbee及wifi技术的智能家居控制*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于ZIGBEE及WIFI技术的智能家居控制***，包括有信号传输单元、网关、灯控***和红外家电控制***以及安防控制***，信号传输单元用于实现ZIGBEE信号与WIFI信号之间的转换，并与客户端实现通讯，信号传输单元与网关之间、网关与灯控***、红外家电控制***、安防控制***之间均以ZIGBEE通信模块进行实时通信；本发明成本低、功耗小，在控制***中通过采用ZIGBEE技术与WIFI技术进行无线通讯，克服了当前室内控制因大量布置通讯线路接口复杂、费时费力的问题，并且控制***信号传输稳定可靠，实现了家居自动化控制，确保了家居安全。

Description

一种基于 ZIGBEE 及 WIFI 技术的智能家居控制***

技术领域

本发明涉及智能家居技术领域，尤其是一种基于ZIGBEE及WIFI技术的智能家居控制***。

背景技术

当前，智能家居控制***(smarthome control systems,简称SCS)，是以住宅为平台，家居电器及家电设备为主要控制对象，融合了自动化控制***、计算机网络***和网络通讯技术于一体的网络化智能化的家居控制***。智能家居让用户有更方便的手段来管理家庭设备，比如通过PDA（又称掌上电脑）、家庭触摸屏、手机、互联网或者语音识别控制家用设备，更可以执行现场操作，方便控制；另一方面，使用智能家居***的室内，各种设备相互间可以通讯，即使没有用户指挥也能根据不同的状态互动运行，从而给用户带来最大程度的高效、便利、舒适与安全。智能家居控制***是智能家居核心，是智能家居控制功能实现的基础。

目前市场上通用的智能家居控制***主要分为三类：

第一:基于红外遥感的方式控制各个设备，这种控制***不仅需布大量的通讯线，而且设备单一(只针对红外设备),只能在室内控制；

第二:基于WIFI无线技术通信来控制各个设备的，这种控制***需布大量的网络线路，安装起来麻烦，接口复杂,难以添加其他设备，信号也不稳定；

第三:基于单一的ZIGBEE无线技术，但是这种控制***不具备视频监控功能，价格高昂。

发明内容

本发明的目的就是要解决当前市场上通用的三类智能家居控制***所存在的以上问题，为此提供一种低成本、低功耗、布线方便、信号传输稳定可靠，适用于多种家居设备的基于ZIGBEE及WIFI技术的智能家居控制***。

本发明的具体方案是：一种基于ZIGBEE及WIFI技术的智能家居控制***，其特征是：包括有信号传输单元、网关、灯控***和红外家电控制***以及安防控制***，

所述信号传输单元包括有电源管理模块A、处理器A、存储器A、WIFI/ZIGBEE信号转换器和WIFI模块以及ZIGBEE通信模块A，其中电源管理模块A为信号传输单元中各个模块提供工作电源，处理器A分别与存储器A、WIFI/ZIGBEE信号转换器进行通讯连接，WIFI/ZIGBEE信号转换器分别连接WIFI模块与ZIGBEE通信模块A，WIFI模块通过网络与客户端进行通讯；

所述网关包括有电源管理模块B、存储器B和MCU处理器以及ZIGBEE通信模块B，其中电源管理模块B分别为网关中各个模块提供工作电源，MCU处理器分别与存储器B、ZIGBEE通信模块B进行通讯连接，ZIGBEE通信模块B与ZIGBEE通信模块A进行实时无线通讯连接；

所述灯控***包括有ZIGBEE通信模块C和开关控制模块以及安装在室内的各个电灯，其中ZIGBEE通信模块C与ZIGBEE通信模块B进行实时无线通讯连接，ZIGBEE通信模块C接收到网关的指令后将控制指令传输给开关控制模块，开关控制模块实时控制各个电灯的开/关或调节各个电灯的亮度；

所述红外家电控制***包括有电源管理模块D、处理器D、ZIGBEE通信模块D和红外发射模块，其中电源管理模块D为红外家电控制***中各个模块提供工作电源，处理器D分别与ZIGBEE通信模块D、红外发射模块进行通讯连接，ZIGBEE通信模块D与ZIGBEE通信模块B进行实时无线通讯连接，红外发射模块与安装在各个家电设备上的红外接收模块进行通讯连接；

所述安防控制***包括有电源管理模块E、处理器E、报警模块和ZIGBEE通信模块E以及安装在室内的各类传感器，其中电源管理模块E为安防控制***中各个模块提供工作电源，处理器E分别与ZIGBEE通信模块E、报警模块、室内的各类传感器进行通讯连接，ZIGBEE通信模块E与ZIGBEE通信模块B进行实时无线通讯连接。

本发明中在室内还设有窗户/窗帘控制***，窗户/窗帘控制***包括有ZIGBEE通信模块F、开关控制器和电机控制器，其中ZIGBEE通信模块F与ZIGBEE通信模块E进行实时无线通讯连接，ZIGBEE通信模块F通过开关控制器来控制电机控制器，电机控制器实时控制安装在窗户/窗帘处的电机以驱动窗户/窗帘的开与关。

本发明中在室内还设有门磁监控***，门磁监控***包括有电源管理模块F、ZIGBEE通信模块G和存储器C以及红外传感器A与红外传感器B，并配置有智能摄像机，智能摄像机内置有WIFI视频传输模块，其中红外传感器A与红外传感器B互为对射，红外传感器A与红外传感器B安装在窗户两侧或分别安装在门与墙体上，红外传感器A与红外传感器B分别与存储器C构成通讯连接，存储器C与ZIGBEE通信模块G相连接，ZIGBEE通信模块G与ZIGBEE通信模块B进行实时无线通讯连接；当红外传感器A与红外传感器B断开对射时，ZIGBEE通信模块G将信息通过ZIGBEE通信模块B传输给MCU处理器，MCU处理器将信息进行处理后通过ZIGBEE通信模块B和ZIGBEE通信模块A发送到WIFI/ZIGBEE信号转换器，WIFI/ZIGBEE信号转换器将信息转换成WIFI信号格式，再通过WIFI模块将抓拍指令通过http协议发送至WIFI视频传输模块以控制智能摄像机进行拍摄，同时智能摄像机拍摄的视频通过WIFI视频传输模块发送至WIFI模块，WIFI模块将视频通过网络上传到云服务器进行保存，并将抓拍的图片通过网络发送到客户端以供用户查阅。

本发明中所述客户端包括有手机、远程计算机和PDA，并在客户端中设置有分别对应灯控***、红外家电控制***、安防控制***、窗户/窗帘控制***和门磁监控***的APP软件。

本发明中安装在室内的各类传感器包括有可燃气体传感器、烟雾传感器和温湿度传感器，其中可燃气体传感器安装在厨房的墙壁上，烟雾传感器和温湿度传感器安装在室内楼顶部。

本发明成本低、功耗小，在控制***中通过采用ZIGBEE技术与WIFI技术进行无线通讯，克服了当前室内控制因大量布置通讯线路接口复杂、费时费力的问题，并且控制***信号传输稳定可靠，实现了家居自动化控制，确保了家居安全。

附图说明

图1是本发明的控制结构框图；

图2是本发明中信号传输单元的控制结构框图；

图3是本发明中网关的控制结构框图；

图4是本使用新型中灯控***的控制结构框图；

图5是本发明中红外家电控制***；

图6是本发明中安防控制***的控制结构框图；

图7是本发明中窗户/窗帘控制***的控制结构框图；

图8是本发明中门磁监控***的控制结构框图。

图中：1—信号传输单元，2—网关，3—灯控***，4—红外家电控制***，5—安防控制***，6—窗户/窗帘控制***，7—门磁监控***，8—客户端，9—电源管理模块A，10—处理器A，11—存储器A，12—WIFI/ZIGBEE信号转换器，13—WIFI模块，14—ZIGBEE通信模块A，15—电源管理模块B，16—存储器B，17—MCU处理器，18—ZIGBEE通信模块B，19—ZIGBEE通信模块C，20—开关控制模块，21—电源管理模块D，22—处理器D，23—ZIGBEE通信模块D，24—红外发射模块，25—电源管理模块E，26—处理器E，27—报警模块，28—ZIGBEE通信模块E，29—可燃气体传感器，30—烟雾传感器，31—温湿度传感器，32—ZIGBEE通信模块F，33—开关控制器，34—电机控制器，35—电源管理模块F，36—ZIGBEE通信模块G，37—存储器C，38—红外传感器A，39—红外传感器B，40—智能摄像机。

具体实施方式

参见图1，本发明包括有信号传输单元1、网关2、灯控***3和红外家电控制***4以及安防控制***5，

参见图2，所述信号传输单元1包括有电源管理模块A9、处理器A10、存储器A11、WIFI/ZIGBEE信号转换器12和WIFI模块13以及ZIGBEE通信模块A14，其中电源管理模块A9为信号传输单元1中各个模块提供工作电源，处理器A10分别与存储器A11、WIFI/ZIGBEE信号转换器12进行通讯连接，WIFI/ZIGBEE信号转换器12分别连接WIFI模块13与ZIGBEE通信模块A14，WIFI模块13通过网络与客户端8进行通讯；

参见图3，所述网关2包括有电源管理模块B15、存储器B16和MCU处理器17以及ZIGBEE通信模块B18，其中电源管理模块B15分别为网关2中各个模块提供工作电源，MCU处理器17分别与存储器B16、ZIGBEE通信模块B18进行通讯连接，ZIGBEE通信模块B18与ZIGBEE通信模块A14进行实时无线通讯连接；

参见图4，所述灯控***3包括有ZIGBEE通信模块C19和开关控制模块20以及安装在室内的各个电灯，其中ZIGBEE通信模块C19与ZIGBEE通信模块B18进行实时无线通讯连接。在使用时，用户通过客户端远程发出的控制指令通过WIFI模块13传输至WIFI/ZIGBEE信号转换器12，WIFI/ZIGBEE信号转换器12将WIFI信号格式转换为ZIGBEE信号格式，然后依次通过ZIGBEE通信模块A14、ZIGBEE通信模块B18传输至网关2中的MCU处理器17，MCU处理器17将控制指令依次通过ZIGBEE通信模块B18、ZIGBEE通信模块C19发送给开关控制模块20，开关控制模块20实时控制各个电灯的开/关或调节各个电灯的亮度，其中各个电灯在图4中依次标号为电灯1、电灯2、······电灯n（开关控制模块20也可采用人工控制，开关控制模块20被触摸后实现对相应的电灯的实时控制），开关控制模块20由阻燃材料制成。

参见图5，所述红外家电控制***4包括有电源管理模块D21、处理器D22、ZIGBEE通信模块D23和红外发射模块24，其中电源管理模块D21为红外家电控制***4中各个模块提供工作电源，处理器D22分别与ZIGBEE通信模块D23、红外发射模块24进行通讯连接。在使用时，用户通过客户端远程发出的控制指令通过WIFI模块13传输至WIFI/ZIGBEE信号转换器12，WIFI/ZIGBEE信号转换器12将WIFI信号格式转换为ZIGBEE信号格式，然后依次通过ZIGBEE通信模块A14、ZIGBEE通信模块B18传输至网关2中的MCU处理器17，MCU处理器17将控制指令依次通过ZIGBEE通信模块B18、ZIGBEE通信模块D23发送至处理器D22，处理器D22通过红外发射模块24与安装在各个家电设备上的红外接收模块进行通讯连接，以此来控制家电设备的开/关、调大/调小以及其它设置操作；

参见图6，所述安防控制***5包括有电源管理模块E25、处理器E26、报警模块27和ZIGBEE通信模块E28以及安装在室内的各类传感器，这些传感器包括有可燃气体传感器29、烟雾传感器30和温湿度传感器31（室内还可以根据需要安装多种其它种类的传感器），其中可燃气体传感器29安装在厨房的墙壁上，烟雾传感器30和温湿度传感器31安装在室内楼顶部。所述电源管理模块E25为安防控制***5中各个模块提供工作电源，处理器E26分别与ZIGBEE通信模块E28、报警模块27、室内的各类传感器进行通讯连接。在实际使用时，当可燃气体传感器29检测到室内可燃气体（如甲醛）浓度超标或烟雾传感器30检测到室内烟雾浓度超标时，处理器E26将控制报警模块27发出报警指示，并且依次通过ZIGBEE通信模块E28、ZIGBEE通信模块B18将危险信息发送给网关2中的MCU处理器17，MCU处理器17对信息进行处理后再通过ZIGBEE通信模块B18、ZIGBEE通信模块A14将信息发送给WIFI/ZIGBEE信号转换器12，WIFI/ZIGBEE信号转换器12将信号转换为WIFI信号格式，再由WIFI模块13通过网络将信息传输至客户端以供用户查阅。

如果此前用户在后台已经设置了智能窗户、智能窗帘等联动式操作时，安防控制***直接通过ZIGBEE通信模块E28发送至窗户/窗帘控制***6。参见图7，窗户/窗帘控制***6包括有ZIGBEE通信模块F32、开关控制器33和电机控制器34。其中ZIGBEE通信模块F32与ZIGBEE通信模块E28进行实时无线通讯连接，ZIGBEE通信模块F32通过开关控制器33来控制电机控制器34，电机控制器34实时控制安装在窗户/窗帘处的电机以驱动窗户/窗帘的开与关。

参见图8，本实施例中在室内还设有门磁监控***7，门磁监控***7归属于安防控制***5，门磁监控***7包括有电源管理模块F35、ZIGBEE通信模块G36和存储器C37以及红外传感器A38与红外传感器B39，并配置有智能摄像机40，智能摄像机40内置有WIFI视频传输模块，其中红外传感器A38与红外传感器B39互为对射，红外传感器A38与红外传感器B39安装在窗户两侧或分别安装在门与墙体上，红外传感器A38与红外传感器B39分别与存储器C37构成通讯连接，存储器C37与ZIGBEE通信模块G36相连接，ZIGBEE通信模块G36与ZIGBEE通信模块B18进行实时无线通讯连接；当红外传感器A38与红外传感器B39由于外人闯入室内而断开对射时，ZIGBEE通信模块G36将信息通过ZIGBEE通信模块B18传输给MCU处理器17，MCU处理器17将信息进行处理后通过ZIGBEE通信模块B18和ZIGBEE通信模块A14发送到WIFI/ZIGBEE信号转换器12，WIFI/ZIGBEE信号转换器12将信息转换成WIFI信号格式，再通过WIFI模块13将抓拍指令通过http协议发送至WIFI视频传输模块以控制智能摄像机40进行拍摄，同时智能摄像机40拍摄的视频通过WIFI视频传输模块发送至WIFI模块13，WIFI模块13将视频通过网络上传到云服务器进行保存，并将抓拍的图片通过网络发送到客户端8以供用户查阅。

本实施例中所述客户端8包括有手机、远程计算机和PDA，并在客户端8中设置有分别对应灯控***3、红外家电控制***4、安防控制***5、窗户/窗帘控制***6和门磁监控***7的APP软件。

Claims (5)

1.一种基于ZIGBEE及WIFI技术的智能家居控制***，其特征是：包括有信号传输单元、网关、灯控***和红外家电控制***以及安防控制***，

所述信号传输单元包括有电源管理模块A、处理器A、存储器A、WIFI/ZIGBEE信号转换器和WIFI模块以及ZIGBEE通信模块A，其中电源管理模块A为信号传输单元中各个模块提供工作电源，处理器A分别与存储器A、WIFI/ZIGBEE信号转换器进行通讯连接，WIFI/ZIGBEE信号转换器分别连接WIFI模块与ZIGBEE通信模块A，WIFI模块通过网络与客户端进行实时通讯；

所述网关包括有电源管理模块B、存储器B和MCU处理器以及ZIGBEE通信模块B，其中电源管理模块B分别为网关中各个模块提供工作电源，MCU处理器分别与存储器B、ZIGBEE通信模块B进行通讯连接，ZIGBEE通信模块B与ZIGBEE通信模块A进行实时无线通讯连接；

所述灯控***包括有ZIGBEE通信模块C和开关控制模块以及安装在室内的各个电灯，其中ZIGBEE通信模块C与ZIGBEE通信模块B进行实时无线通讯连接，ZIGBEE通信模块C接收到网关指令后将控制指令传输给开关控制模块，开关控制模块实时控制各个电灯的开/关或调节各个电灯的亮度；

所述红外家电控制***包括有电源管理模块D、处理器D、ZIGBEE通信模块D和红外发射模块，其中电源管理模块D为红外家电控制***中各个模块提供工作电源，处理器D分别与ZIGBEE通信模块D、红外发射模块进行通讯连接，ZIGBEE通信模块D与ZIGBEE通信模块B进行实时无线通讯连接，红外发射模块与安装在各个家电设备上的红外接收模块进行通讯连接；

所述安防控制***包括有电源管理模块E、处理器E、报警模块和ZIGBEE通信模块E以及安装在室内的各类传感器，其中电源管理模块E为安防控制***中各个模块提供工作电源，处理器E分别与ZIGBEE通信模块E、报警模块、室内的各类传感器进行通讯连接，ZIGBEE通信模块E与ZIGBEE通信模块B进行实时无线通讯连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于ZIGBEE及WIFI技术的智能家居控制***，其特征是：在室内还设有窗户/窗帘控制***，窗户/窗帘控制***包括有ZIGBEE通信模块F、开关控制器和电机控制器，其中ZIGBEE通信模块F与ZIGBEE通信模块E进行实时无线通讯连接，ZIGBEE通信模块F通过开关控制器来控制电机控制器，电机控制器实时控制安装在窗户/窗帘处的电机以驱动窗户/窗帘的开与关。

3.根据权利要求1所述的一种基于ZIGBEE及WIFI技术的智能家居控制***，其特征是：在室内还设有门磁监控***，门磁监控***包括有电源管理模块F、ZIGBEE通信模块G和存储器C以及红外传感器A与红外传感器B，并配置有智能摄像机，智能摄像机内置有WIFI视频传输模块，其中红外传感器A与红外传感器B互为对射，红外传感器A与红外传感器B安装在窗户两侧或分别安装在门与墙体上，红外传感器A与红外传感器B分别与存储器C构成通讯连接，存储器C与ZIGBEE通信模块G相连接，ZIGBEE通信模块G与ZIGBEE通信模块B进行实时无线通讯连接；当红外传感器A与红外传感器B断开对射时，ZIGBEE通信模块G将信息通过ZIGBEE通信模块B传输给MCU处理器，MCU处理器将信息进行处理后通过ZIGBEE通信模块B和ZIGBEE通信模块A发送到WIFI/ZIGBEE信号转换器，WIFI/ZIGBEE信号转换器将信息转换成WIFI信号格式，再通过WIFI模块将抓拍指令通过http协议发送至WIFI视频传输模块以控制智能摄像机进行拍摄，同时智能摄像机拍摄的视频通过WIFI视频传输模块发送至WIFI模块，WIFI模块将视频通过网络上传到云服务器进行保存，并将抓拍的图片通过网络发送到客户端以供用户查阅。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于ZIGBEE及WIFI技术的智能家居控制***，其特征是：所述客户端包括有手机、远程计算机和PDA，并在客户端中设置有分别对应灯控***、红外家电控制***、安防控制***、窗户/窗帘控制***和门磁监控***的APP软件。

5.根据权利要求1所述的一种基于ZIGBEE及WIFI技术的智能家居控制***，其特征是：安装在室内的各类传感器包括有可燃气体传感器、烟雾传感器和温湿度传感器，其中可燃气体传感器安装在厨房的墙壁上，烟雾传感器和温湿度传感器安装在室内楼顶部。