CN107608269A - 一种基于Z‑Wave协议的遮阳控制***及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于Z‑Wave协议的遮阳控制***及其实现方法，其中***包括总线控制器、Z‑Wave网桥和Z‑Wave无线电机，方法包括以下步骤：Z‑Wave网桥将本地控制信号或者有线接收的总线控制信号转换为Z‑Wave协议的无线控制信号，并将无线控制信号发送至Z‑Wave无线电机；Z‑Wave无线电机根据Z‑Wave网桥发出的无线控制信号执行遮阳控制；Z‑Wave无线电机完成遮阳控制后，通过Z‑Wave无线网桥向总线控制器发送状态信息。本发明采用有线和Z‑Wave无线协议的混合通信方式，减少了遮阳控制***在施工时的布线，提升了施工效率，降低了成本；同时本发明使用方便，信号稳定性强。本发明可以广泛应用于智能控制设备领域。
Description
技术领域
本发明涉及智能控制设备领域，尤其是一种基于Z-Wave协议的遮阳控制***及其实现方法。
背景技术
随着人们对生活质量要求的不断提高，智能控制***以其为人们工作、生活营造舒适、便捷的环境理念而逐渐被越来越多的人所接受。因此越来越多的智能控制***走进了普通的家庭。智能控制***最早采用的均为总线网络的通信方式，即使用一定长度的线缆将设备连接在一起，通过该线缆为设备间通信提供必要的通信链路。
目前广泛应用的遮阳电机均安装于楼宇幕墙顶部，在总线型的遮阳控制***中，由于该总线电机控制装置，通过有线连接于主控***实现总线***对电机的控制，因此对于批量安装，需要从该装置布线大量的电机控制电源线至幕墙顶部的各个电机，不但电源布线成本高，而且安装施工周期很长，施工效率很低；但是通常总线型的遮阳控制***，电机的控制集中在一个地方，控制不方便。
目前市面上也有一些通过WIFI、Zigbee和蓝牙等无线连接方案，这些方案通常需要多个无线设备进行桥接，但是2.4G的无线信号容易于工作环境中的其他2.4G信号相互干扰，并且无线的穿墙能力有限，在信号稳定性不足。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种成本低、施工效率高、信号稳定和使用方便的基于Z-Wave协议的遮阳控制***。
本发明所采取的技术方案是：提供一种成本低、施工效率高、信号稳定和使用方便的基于Z-Wave协议的遮阳控制***的实现方法。
本发明所采用的第一个技术方案为：
一种基于Z-Wave协议的遮阳控制***，包括：
总线控制器，用于根据输入数据或者***预设的数据产生总线控制信号；
Z-Wave网桥，用于根据总线控制器的控制信号或者本地控制信号产生无线控制信号；
Z-Wave无线电机，用于根据Z-Wave网桥的无线控制信号执行遮阳控制；
所述Z-Wave网桥包括MCU、总线通信模块、Z-Wave无线通信模块和按键模块；所述MCU分别与总线通信模块和Z-Wave无线通信模块连接，所述MCU的输入端与按键模块的输出端连接；所述总线控制器通过有线的方式与总线通信模块连接，所述Z-Wave无线通信模块与Z-Wave无线电机无线通过Z-Wave协议通信。
进一步，所述总线控制器与Z-Wave网桥通过485串行总线连接。
进一步，还包括：
光线传感器，用于采集光线信号，所述光线传感器通过有线方式与总线控制器连接或者与Z-Wave网桥通过Z-Wave协议通信。
进一步，所述Z-Wave网桥还包括显示模块，所述显示模块的输入端与MCU的输出端连接。
进一步，所述Z-Wave网桥还包括：
蜂鸣器模块，用于发出警报声，所述蜂鸣器模块的输入端与MCU的输出端连接。
本发明所采用的第二种技术方法为：
一种基于Z-Wave协议的遮阳控制***的实现方法，包括以下步骤：
Z-Wave网桥将本地控制信号或者有线接收的总线控制信号转换为Z-Wave协议的无线控制信号，并将无线控制信号发送至Z-Wave无线电机；
Z-Wave无线电机根据Z-Wave网桥发出的无线控制信号执行遮阳控制；
Z-Wave无线电机完成遮阳控制后，通过Z-Wave无线网桥向总线控制器发送状态信息。
进一步，所述无线控制信号包括地址信息、控制信息和校对信息。
进一步，所述Z-Wave无线电机根据Z-Wave网桥发出的无线控制信号执行遮阳控制的步骤具体包括：
Z-Wave无线电机接收到Z-Wave网桥发送的无线控制信号后，根据无线控制信号中的校对信息进行校对，若校对结果正确，则执行下一步骤；反之，则结束流程；
Z-Wave无线电机将无线控制信号中的地址信息与自身的地址信息进行对比；若无线控制信号中的地址信息与自身的地址信息相同，则执行下一步；反之，则结束流程；
Z-Wave无线电机根据无线控制信号中的控制信息，执行遮阳控制。
进一步，还包括以下步骤：
Z-Wave网桥判断是否接收到Z-Wave无线电机发送的状态信息，若是，则将Z-Wave无线电机发送的状态信息发送至总线控制器；反之，则进行超时判断，若等待时间已经超时，则重新发送无线控制信号，若等待时间没有超时，则Z-Wave网桥继续判断是否接收到Z-Wave 无线电机发送的状态信息。
进一步，所述总线控制信号由总线控制器发送，所述总线控制信号为预设的控制信号、用户输入的控制信号或者光线传感器触发的控制信号。
本发明***的有益效果是：包括总线控制器、Z-Wave网桥和Z-Wave电机，所述总线控制器通过有线与Z-Wave网桥连接，所述Z-Wave网桥与Z-Wave电机通过Z-Wave协议通信；本发明通过有线和Z-Wave无线协议的混合通信方式，使得遮阳控制***在安装施工时，仅需布置总线控制器到房间内Z-Wave网桥的线路，减少了布线，提升了施工效率，降低了成本；本发明将遮阳控制的功能集成在Z-Wave网桥上，使得用户可以通过Z-Wave网桥的按键直接控制Z-Wave电机，也可以通过总线控制器控制Z-Wave电机，满足了不同应用场景，使用更加方便；同时，Z-Wave网桥通过有线接收总线控制器的总线控制信号，然后通过Z-Wave无线信号控制Z-Wave电机，无需经过无线桥接，增强了遮阳控制***的信号稳定性。
本发明方法的有益效果是：包括Z-Wave网桥将本地控制信号或者有线接收的总线控制信号转换为Z-Wave协议的无线控制信号，并将无线控制信号发送至Z-Wave无线电机；以及 Z-Wave无线电机根据Z-Wave网桥发出的无线控制信号执行遮阳控制的步骤，本发明的方法采用有线和Z-Wave无线协议的混合通信方式，减少了遮阳控制***在施工时的布线，提升了施工效率，降低了成本；本发明可以通过Z-Wave网桥的本地控制信号直接对Z-Wave进行控制，也可以根据总线控制信号对Z-Wave电机进行控制，满足了不同应用场景，更加方便；同时，Z-Wave网桥通过有线接收总线控制信号，并通过Z-Wave无线信号控制Z-Wave电机，无需经过无线桥接，增强了遮阳控制***的信号稳定性。
附图说明
图1为实施例1的一种基于Z-Wave协议的遮阳控制***模块框图；
图2为实施例1的按键模块电路原理图；
图3为实施例1总线通信模块的电路原理图；
图4为实施例1的MCU的电路原理图；
图5为实施例1的显示模块的电路原理图；
图6为实施例1的RT34063电源芯片及其***电路的电路原理图；
图7为实施例1的78M05电源芯片及其***电路的电路原理图；
图8为实施例1的HT7333-1电源芯片及其***电路的电路原理图；
图9为实施例1的储存模块原理图；
图10为实施例1的蜂鸣器模块的电路原理图；
图11为本发明的方法流程图；
图12为实施例2的方法流程图；
图13为实施例3的方法流程图。
具体实施方式
参照图1，一种基于Z-Wave协议的遮阳控制***，包括：
总线控制器，用于根据输入数据或者***预设的数据产生总线控制信号；
Z-Wave网桥，用于根据总线控制器的控制信号或者本地控制信号产生无线控制信号；
Z-Wave无线电机，用于根据Z-Wave网桥的无线控制信号执行遮阳控制；
所述Z-Wave网桥包括MCU、总线通信模块、Z-Wave无线通信模块和按键模块；所述MCU分别与总线通信模块和Z-Wave无线通信模块连接，所述MCU的输入端与按键模块的输出端连接；所述总线控制器通过有线的方式与总线通信模块连接，所述Z-Wave无线通信模块与Z-Wave无线电机无线通过Z-Wave协议通信。
进一步作为优选的实施方式，所述总线控制器与Z-Wave网桥通过485串行总线连接。
参照图1，进一步作为优选的实施方式，还包括：
光线传感器，用于采集光线信号，所述光线传感器通过有线方式与总线控制器连接或者与Z-Wave网桥通过Z-Wave协议通信。
参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述Z-Wave网桥还包括显示模块，所述显示模块的输入端与MCU的输出端连接。
参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述Z-Wave网桥还包括：
蜂鸣器模块，用于发出警报声，所述蜂鸣器模块的输入端与MCU的输出端连接。
参照图11，一种基于Z-Wave协议的遮阳控制***的实现方法，包括以下步骤：
Z-Wave网桥将本地控制信号或者有线接收的总线控制信号转换为Z-Wave协议的无线控制信号，并将无线控制信号发送至Z-Wave无线电机；
Z-Wave无线电机根据Z-Wave网桥发出的无线控制信号执行遮阳控制；
Z-Wave无线电机完成遮阳控制后，通过Z-Wave无线网桥向总线控制器发送状态信息。
进一步作为优选的实施方式，所述无线控制信号包括地址信息、控制信息和校对信息。
进一步作为优选的实施方式，所述Z-Wave无线电机根据Z-Wave网桥发出的无线控制信号执行遮阳控制的步骤具体包括：
Z-Wave无线电机接收到Z-Wave网桥发送的无线控制信号后，根据无线控制信号中的校对信息进行校对，若校对结果正确，则执行下一步骤；反之，则结束流程；
Z-Wave无线电机将无线控制信号中的地址信息与自身的地址信息进行对比；若无线控制信号中的地址信息与自身的地址信息相同，则执行下一步；反之，则结束流程；
Z-Wave无线电机根据无线控制信号中的控制信息，执行遮阳控制。
进一步作为优选的实施方式，还包括以下步骤：
Z-Wave网桥判断是否接收到Z-Wave无线电机发送的状态信息，若是，则将Z-Wave无线电机发送的状态信息发送至总线控制器；反之，则进行超时判断，若等待时间已经超时，则重新发送无线控制信号，若等待时间没有超时，则Z-Wave网桥继续判断是否接收到Z-Wave 无线电机发送的状态信息。
进一步作为优选的实施方式，所述总线控制信号由总线控制器发送，所述总线控制信号为预设的控制信号、用户输入的控制信号或者光线传感器触发的控制信号。
下面结合附图和具体的实施例对本发明进行进一步的说明。
实施例1
为了解决传统遮阳控制***所存在的问题，本实施例提出了一种基于Z-Wave协议的遮阳控制***，参照图1，该***包括Z-Wave无线电机、Z-Wave网桥和总线控制器和光线传感器。所述Z-Wave网桥和Z-Wave无线电机均可以有多个，不同的Z-Wave网桥之间可以通过Z-Wave协议连接，为用户提供了多种连接方式，多个Z-Wave无线电机可以同时与一个 Z-Wave网桥连接。
其中，光线传感器，用于采集光线信号，并将采集到的信号通过总线发送到总线控制器或者通过Z-Wave协议发送到Z-Wave网桥。所述光线传感器可以采用现有的带485总线接口的光线传感器，或者带有Z-Wave无线通信功能的光线传感器实现。
Z-Wave无线电机，用于根据Z-Wave网桥的无线控制信号，控制遮阳板和/或窗帘(即遮阳控制)。所述Z-Wave无线电机可以采用现有的带Z-Wave通信功能的无线电机实现。
总线控制器，用于根据输入数据(包括光线传感器输入的数据和用户输入的数据)和***预设的数据(如***预设在每天早上7点打开所有遮阳板)。所述总线控制器通过总线向 Z-Wave网桥发送总线控制信号。其可以采用现有工控板实现，例如常见ARM9工控板。
所述Z-Wave网桥包括MCU、总线通信模块、Z-Wave无线通信模块、按键模块、显示模块、储存模块、蜂鸣器模块、电源模块。
其中，按键模块，用于输入数据，其可以用市面上的按键模块实现，所述按键与MCU的GPIO连接，如图2所示。
总线通信模块，用于通过485总线与总线控制器通信。如图3所示，所述总线通信模块可以采用ZT13085LEEN芯片U4及其***电路实现，所述总线通信模块通过串口与MCU连接。
MCU，用于根据按键模块的输入数据以及总线通信模块接收的总线控制信号，进行数据处理(包括协议转换和读取/存储数据)，以产生内部控制信号。MCU可以采用MSP430系列芯片实现，如图4所示。
Z-Wave无线通信模块，用于根据MCU的内部控制信号与Z-Wave无线电机通信。所述Z-Wave无线通信模块可以采用Sigma Designs公司ZM3102芯片模组实现，ZM3102芯片通过串口与MCU通讯。
显示模块，用于根据MCU的内部控制信号进行显示(包括显示当前控制的Z-Wave无线电机或者当前的控制状态等)。显示模块可以采用数码管灯实现。MCU通过GPIO控制数码管，如图5所示。也可以在数码管的技术上增设一些LED灯作为指示灯。
电源模块，用于提供电源。电源模块可以采用RT34063、78M05、HT7333-1电源芯片与***电路实现。其中RT34063电源芯片将24V的电源转换为12V电源，78M05电源芯片将12V电源转换为5V电源，HT7333-1电源芯片将5V电源转换成3.3V电源，其中3.3V电源为MCU的工作电源，如图6、图7和图8所示。
储存模块，用于根据MCU的内部控制信号，存储或者读取数据。存储模块可以采用AT24C64BN储存芯片及其***电路实现，AT24C64BN储存芯片通过串口与MCU连接，如图9所示，其中图9中的U3为AT24C64BN储存芯片。
蜂鸣器模块，用于根据MCU的内部控制信号警报声。其可以采用现有的蜂鸣器及其***电路实现。例如MCU可以通过一个三极管对蜂鸣器进行控制，如图10所示。
本实施例的连接关系如图2、3、4、5、6、7、8、9和10所示，此处不再一一赘述。
本实施例的Z-Wave网桥还设有带可打开的盖子的塑料外壳上，塑料壳上设有可以打开的盖子，可以在不使用时将Z-Wave网桥的面板盖上，一方面美观，另一方面可以防尘防潮湿。
本实施例的工作原理：
当总线控制器根据***预设的数据的时间、光线传感器的传感信号或者用户的输入数据，通过485总线向Z-Wave网桥发送总线控制信号，Z-Wave网桥的总线通信单元接收到来自总线控制器的总线控制信号，将总线控制信号进行电平转换，并将转换电平后的总线控制信号发送到MCU。MCU对总线控制信号进行处理，然后通过串口将处理后的总线控制信号发送到Z-Wave无线通信模块中。Z-Wave无线通信模块将经过MCU处理后的总线控制信号，转换为Z-Wave协议的无线控制信号，并将该无线控制信号发送至Z-Wave无线电机。Z-Wave无线电机接收到无线控制信号后完成对遮阳板或者窗帘的控制(即遮阳控制)。此时，Z-Wave 无线电机通过Z-Wave网桥向总线控制器发送状态信息。
本发明的***具有以下优点：
1)通过有线和无线混合的通信方式，减少了施工布线，提升了施工效率，降低了施工成本。
2)Z-Wave网桥增设了按键模块，使得用户可以通过Z-Wave网桥直接控制Z-Wave电机，也可以通过总线控制器控制Z-Wave电机，满足了不同应用场景，使用更加方便。
3)Z-Wave网桥通过有线接收总线控制器的总线控制信号，然后通过Z-Wave无线信号控制Z-Wave电机，无需经过无线桥接，并且Z-Wave技术的抗干扰能力强，遮阳控制***的信号稳定性强。
4)还设有光线传感器，可以根据采集光线信号，Z-Wave网桥或者总线控制器可以根据光线传感器采集到的光线信号，产生相应的控制信号以控制Z-Wave电机调整遮阳板或者窗帘。
5)本发明采用485总线作为通信总线，其技术成熟，信号稳定，成本低。
6)增设了显示模块，方便用户了解Z-Wave网桥当前的控制状态，例如了解当前控制的是哪一台Z-Wave无线电机。
7)增设了蜂鸣器模块，可以在Z-Wave网桥控制Z-Wave无线电机转动时，发出声响，提醒其他人不要靠近遮阳板或者窗帘，避免意外发生。
实施例2
为了解决传统遮阳控制***所存在的问题，本实施例提出了一种基于Z-Wave协议的遮阳控制***的实现方法。参照图12，包括以下步骤：
A1、总线控制器接收到光线传感器采集的数据，判定当前需要将遮阳板升起，并将控制遮阳板升起的总线控制信号发送至Z-Wave网桥。其中，总线控制信号除了可以是光线传感器触发的以外，也可以是用户直接对总线控制器输入指令触发的，或者为***预设条件触发的(例如每天早上9点升起全部遮阳板)。
A2、Z-Wave网桥接收到总线控制信号后将总线控制信号转换为Z-Wave协议的无线控制信号，并将无线控制信号发送至Z-Wave无线电机，其中无线信号包括控制信息、地址信息和校对信息。
A3、Z-Wave无线电机收到无线控制信号后，根据校对信息对无线控制信号进行校对，若校对正确，则执行A4，反之，则结束流程。
A4、Z-Wave无线电机将无线控制信号中的地址信息与自身的地址信息进行对比，若无线控制信号中的地址信息与自身的地址信息相同，则执行A5；反之，则结束流程。
A5、Z-Wave无线电机根据无线控制信号中的控制信号，升起遮阳板。
A6、Z-Wave无线电机将当前的状态信息通过Z-Wave网桥发送至总线控制器。所述状态信息包括电机转动的位置。
同时，Z-Wave网桥在发送完无线控制信号后，会轮询判断是否接收到Z-Wave无线电机发送的状态信息，若已经收到Z-Wave无线电机发送的状态信息，则将Z-Wave无线电机发送的状态信息发送至总线控制器；反之，则判断是否已经超时，若没有超时，继续轮询判断是否收到Z-Wave无线电机发送的状态信息；若已经超时，则重新发送无线控制信号。
本实施例的优点为：总线控制器可以由用户输入、***预设条件或者光线传感器触发控制信号，从而完成遮阳控制，这样的控制方法灵活，满足不同的用户场景，使用更加方便。同时，本实施例设有信息校对和状态信息返回的步骤，避免了控制命令丢失而导致控制失败的情况，***可靠性强。
实施例3
以控制信号为本地信号为例对本发明进行说明，参照图13，本实施例的控制方法包括以下步骤：
B1、Z-Wave网桥根据用户对网桥的操作(例如升起遮阳板)，将总线控制信号转换为 Z-Wave协议的无线控制信号，并将无线控制信号发送至Z-Wave无线电机。
B2、Z-Wave无线电机根据Z-Wave网桥发送的无线控制信号，升起遮阳板。
B3、Z-Wave无线电机将当前的状态信息通过Z-Wave网桥发送至总线控制器。
本实施例的优点为：可以直接通过Z-Wave网桥对Z-Wave无线电机进行控制，而不需要到总线控制器进行控制，使用更加方便，同时，Z-Wave网桥完成控制后，Z-Wave无线电机的状态信息也会同步至总线控制器，方便总线控制器获得目前整个建筑的Z-Wave无线电机控制情况(或者说掌握目前的遮阳状态)，便于下一次控制。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种基于Z-Wave协议的遮阳控制***，其特征在于，包括：
总线控制器，用于根据输入数据或者***预设的数据产生总线控制信号；
Z-Wave网桥，用于根据总线控制器的控制信号或者本地控制信号产生无线控制信号；
Z-Wave无线电机，用于根据Z-Wave网桥的无线控制信号执行遮阳控制；
所述Z-Wave网桥包括MCU、总线通信模块、Z-Wave无线通信模块和按键模块；所述MCU分别与总线通信模块和Z-Wave无线通信模块连接，所述MCU的输入端与按键模块的输出端连接；所述总线控制器通过有线的方式与总线通信模块连接，所述Z-Wave无线通信模块与Z-Wave无线电机无线通过Z-Wave协议通信。
2.根据权利要求1所述的一种基于Z-Wave协议的遮阳控制***，其特征在于：所述总线控制器与Z-Wave网桥通过485串行总线连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于Z-Wave协议的遮阳控制***，其特征在于，还包括：
光线传感器，用于采集光线信号，所述光线传感器通过有线方式与总线控制器连接或者与Z-Wave网桥通过Z-Wave协议通信。
4.根据权利要求1所述的一种基于Z-Wave协议的遮阳控制***，其特征在于：所述Z-Wave网桥还包括显示模块，所述显示模块的输入端与MCU的输出端连接。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于Z-Wave协议的遮阳控制***，其特征在于：所述Z-Wave网桥还包括：
蜂鸣器模块，用于发出警报声，所述蜂鸣器模块的输入端与MCU的输出端连接。
6.一种基于Z-Wave协议的遮阳控制***的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
Z-Wave网桥将本地控制信号或者有线接收的总线控制信号转换为Z-Wave协议的无线控制信号，并将无线控制信号发送至Z-Wave无线电机；
Z-Wave无线电机根据Z-Wave网桥发出的无线控制信号执行遮阳控制；
Z-Wave无线电机完成遮阳控制后，通过Z-Wave无线网桥向总线控制器发送状态信息。
7.根据权利要求6所述的一种基于Z-Wave协议的遮阳控制***的实现方法，其特征在于：所述无线控制信号包括地址信息、控制信息和校对信息。
8.根据权利要求7所述的一种基于Z-Wave协议的遮阳控制***的实现方法，其特征在于，所述Z-Wave无线电机根据Z-Wave网桥发出的无线控制信号执行遮阳控制的步骤具体包括：
Z-Wave无线电机接收到Z-Wave网桥发送的无线控制信号后，根据无线控制信号中的校对信息进行校对，若校对结果正确，则执行下一步骤；反之，则结束流程；
Z-Wave无线电机将无线控制信号中的地址信息与自身的地址信息进行对比；若无线控制信号中的地址信息与自身的地址信息相同，则执行下一步；反之，则结束流程；
Z-Wave无线电机根据无线控制信号中的控制信息，执行遮阳控制。
9.根据权利要求6所述的一种基于Z-Wave协议的遮阳控制***的实现方法，其特征在于，还包括以下步骤：
Z-Wave网桥判断是否接收到Z-Wave无线电机发送的状态信息，若是，则将Z-Wave无线电机发送的状态信息发送至总线控制器；反之，则进行超时判断，若等待时间已经超时，则重新发送无线控制信号，若等待时间没有超时，则Z-Wave网桥继续判断是否接收到Z-Wave无线电机发送的状态信息。
10.根据权利要求6-9任一项所述的一种基于Z-Wave协议的遮阳控制***的实现方法，其特征在于：所述总线控制信号由总线控制器发送，所述总线控制信号为预设的控制信号、用户输入的控制信号或者光线传感器触发的控制信号。
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