CN110174876A - 一种智能家居控制*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能家居控制***，具有信号采集端，信号采集端所采集的信号经过整流滤波、A/D转换后输入主控制器；主控制内部存储有***的控制程序对整个***进行控制；主控制将控制命令输出到各个执行控制器，而后由所述各个执行控制器对执行机构进行控制；主控制器同时连接到云服务器，智能手机无线连接到所述云服务器。将微基站整合到照明装置后可以提高通讯覆盖效果，集成化程度大大增加，进一步降低了整个装置的成本，为智能家居控制***提供了保障。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能家居控制***，具体为一种具有无线电收发信功能的智能家居控制***。
背景技术
随着信息化社会的发展，网络和信息家电已越来越多地出现在人们的生活之中，而这一切发展的最终目标都是给人类提供一个舒适、便捷、高效、安全的生活环境。智能家居***的提出和实现不仅会带来普通居民用户家庭生活方式上的变革，而且将波及工业控制等许多与Internet相关的嵌入式应用领域。而以智能家居为最基本构成单元的一个有序化网络体系结构的诞生则会为Internet注入新的生机和活力。随着智能手机终端的快速发展，智能家居的终端越来越集中在手机上，为了能够在日益密集的建筑物空间内提供良好的通信进而发挥智能家居的效果，就需要在室内也具有良好的信号。而无线通信基站是指在有限的无线电覆盖区中通过移动通信交换中心，与运动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台，是整个通信***的重要组成部分。随着信息感知智能化、便捷化、高效化时代的来临，在运营商部署微基站站点获取较难的情况下，仅仅依靠在外部建设宏基站已经不能满足实现通信无死角的需求，因此在建筑的内部放置无线通信基站来构建无线通信网络来解决上述问题。
但是，随着现代人民群众健康环保的意识日益提高，对于电磁辐射对人体的影响等问题日益重视。现有的微基站往往都是裸露放置的，虽然现有产品的辐射影响符合国家标准，但是在建筑内裸露放置无线通信基站难免会造成部分群众的疑虑，进而会产生抵触的情绪。因此，如何将智能家居控制***与微基站融合设置成为需要解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是在智能家居控制***中实现照明装置和微基站的一体化设置，以保障建筑物内部的通信畅通。
因此，提供一种智能家居控制***，具有信号采集端，信号采集端所采集的信号经过整流滤波、A/D转换后输入主控制器；所述主控制内部存储有***的控制程序对整个***进行控制；所述主控制将控制命令输出到各个执行控制器，而后由所述各个执行控制器对执行机构进行控制；所述主控制器同时连接到云服务器，智能手机无线连接到所述云服务器。
所述信号采集端包括光传感器、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器和PM2.5传感器；所述各个执行控制器包括室温控制器、灯光控制器、家电控制器以及报警控制器。
所述室温控制器控制空调、除湿机和地源热泵***；所述灯光控制器控制照明装置；所述家电控制器控制智能电视、智能洗衣机、智能冰箱、智能电饭煲以及智能空气净化器；所述报警控制器控制报警***。
在所述照明装置的内部具有至少一组LED光源、照明控制单元和基站单元，其中，所述LED光源用于照明；所述照明控制单元用于对LED光源进行控制，其具有电源模块、控制模块和输出驱动模块；所述基站单元用于无线信号的收发和处理，其具有基站主板和至少一个天线模块；所述照明控制单元和所述基站单元一体化设置。
所述天线模块用于收发无线通讯信号，所述基站主板用于处理无线通讯信号；所述基站主板通过跳线与所述天线模块连接，所述天线模块位于所述LED光源的左端或右端，所述天线模块的放置方向所述与LED光源的左端或右端平行。
所述天线模块采用敷铜PCB的双极化定向天线。
所述双极化定向天线包括，下层反射板、上层介质层基板、敷铜PCB双极化振子单元、PCB馈电线路、同轴馈线，以及支撑上层介质层基板的非金属支撑柱。
所述照明控制单元与所述基站单元设置在所述照明部的后端，所述照明控制单元和所述基站单元形成在一块电路板上，所述照明控制单元的所述电源模块经分路计量模块后同时为所述基站单元进行供电，所述照明控制单元的所述控制模块同时控制和处理基站单元的上下行信号。
所述基站主板内部包含有基站主处理器、射频模块、存储模块、以太网物理层接口、SIM卡接口板、晶体振荡器以及电源。
所述基站单元可以采用4G/5G/NB-IOT/Rola等通信制式。
在所述基站单元的射频模块上覆盖屏蔽罩，以防止LED工作时对其的电磁干扰，屏蔽罩采用金属材料制成。
所述基站单元的覆盖面积为50-200m2，输出功率为250mW；所述天线的增益为24±2dBm。
所述照明装置可以是吊灯、吸顶灯、挂灯、地灯、射灯等。
本发明的一种智能家居控制***与已有技术相比具有以下优点，不仅将家庭中各个电器连接起来，通过加装多种传感器实现了整个家庭的智能控制，同时还将基站功能集成到照明装置内部，使得照明装置既具有了通信功能，改善了室内的通讯质量，为智能家居控制***提供了保障。
附图说明
图1为本发明智能家居控制***整体结构框图
图2为本发明智能家居控制***照明装置的整体结构框图；
图3为本发明智能家居控制***照明装置的天线布置图；
图4为本发明智能家居控制***照明装置的天线结构图；
图5为本发明智能家居控制***照明装置的基站主板示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种物联网智能家居控制***，如图1所示，包括主控制器，主控制器的输入端连接有信号采集端，信号采集端包括光传感器、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器和PM2.5传感器。信号采集端所采集的信号经过采集电路、整流滤波电路、A/D转换电路处理后输入主控制器。主控制器根据信号采集端所采集的信号，根据存储在内部的控制程序或控制方法对整个***进行控制。主控制器的控制命令输出到各个执行控制器，而后由各个执行控制器具体控制执行机构，各个执行控制器包括室温控制器、灯光控制器、家电控制器以及报警控制器。其中，室温控制器控制空调、除湿机和地源热泵***；灯光控制器控制照明装置；家电控制器控制智能电视、智能洗衣机、智能冰箱、智能电饭煲以及智能空气净化器；报警控制器控制报警***。主控制器同时连接到云服务器，智能手机无线连接到云服务器。市电经电源转换模块后为整个***进行供电。通过智能手机可以实时查看***工作情况，并对整个***的参数进行设置，而且还能够对各个执行机构进行预约控制或实时控制。
而为了实现在室内通信无死角，将整个微基站集成到智能家居***中。由于照明装置一般处于室内空间的顶部，将微基站整合到照明装置后可以提高覆盖效果。因此，如图2的照明装置所示，主要包括LED光源1、照明控制单元2和基站单元3三个功能部分，LED光源可以包括一组或多组，LED光源1的数量可以根据照明部的实际大小来进行增减。照明控制单元2具有图2中所示的照明控制板4、电源模块5和输出驱动模块(图中未示出)。电源模块用来为整个照明部进行供电，其从外部输入110V-380V电源，而后对输入的电源进行转换和控制，以达到LED光源或其它部分所需的电压，其输出电压为5V-48V不等。电源的输出经过分路计量模块6后连接基站主板8和照明控制板4等各个功能模块单元，用以对各个功能单元所需要的电源用量进行分别计量。照明控制板4是照明控制单元的核心部分，用以生成控制命令以对LED光源进行开关或调光。输出驱动模块与照明控制板4相连接，根据照明控制板4生成的控制命令来对LED光源进行驱动，以使LED光源发光。基站单元用于无线信号的收发和处理，具有图1中所示的基站主板5和天线6。基站主板主要部分包括基站主处理器和射频模块，基站主板同时使用电源模块的输出作为电源。照明装置可以是吊灯、吸顶灯、挂灯、地灯、射灯等所有涉及到的照明载体。
将基站单元与照明控制单元相结合以实现一体化，便于日后的安装和维护。基站单元与照明控制单元的所有部件可以均设计到同一块印刷电路板，并将其安装在照明装置内部；也可以将基站单元与照明控制单元分别设置在两块电路板上，电路板之间通过固定装置进行连接，以适应照明部内部的空间设置。基站主板的输出经功率放大模块后输出到功分器而后连接天线。根据实际通讯状况的需要，可以在照明部设置1-2个天线，如图3所示。为了最大化利用照明部内部空间，天线的可以设置在照明装置的左部空间或右部空间。
天线采用敷铜PCB的双极化定向天线，如图4所示，包括下层反射板21、上层介质层基板22、敷铜PCB双极化振子单元23、PCB馈电线路24、同轴馈线25，以及支撑上层介质层基板的非金属支撑柱26。敷铜PCB双极化振子单元敷设在上层介质层基板上，由若干个振子组成，上层介质层基板为FR4材质环氧板，通过支撑柱固定在下层反射板上，若干个振子单元通过PCB馈电线路连接，PCB馈电线路连接同轴馈线，同轴馈线通过射频接头连接基站主板。进一步地，上层介质层基板支撑板与下层反射板呈上下分布，两者之间连接有非金属支撑柱，并通过非金属支撑柱将上层介质层基板悬置于下层反射板之上。进一步地，双极化振子单元的形式为PCB印刷电路板结构，印刷在FR4环氧板材质的上层介质层基板上。馈电线路的形式也为PCB印刷电路板结构，印刷在FR4环氧板材质的上层介质层基板上，与PCB双极化振子单元直接连接。PCB馈电线路与同轴馈线的连接是采用焊接的方式来连接，并完成馈电。下层反射板为金属反射板。
如图5所示，基站主板其内部包含有基站主处理器31、射频模块32、存储模块33、以太网物理层接口34、SIM卡接口板35、晶体振荡器36以及电源模块37；基站主处理器为SOC单片处理器，内部集成了高性能微处理器单元、通信处理器单元、硬件加速处理器单元和射频接口与控制单元；射频模块与基站主处理器相连，包含了两路射频处理单元，分别处理正交的双工射频信号；射频模块输出两路双极化射频信号，与两个射频口连接；存储模块与基站主处理器相连，包含了存储代码和数据的非易失性存储芯片和存储运算过程数据的易失性存储芯片；以太网物理层接口与基站主处理器相连，输出100/1000兆以太网信号；SIM卡接口板与基站主处理器相连，提供SIM卡存储数据；晶体振荡器与基站主处理器和射频模块相连，提供其所需的时间脉冲信号；电源模块提供微型基站主板的电源供应。基站单元的覆盖面积为50-200m2，输出功率为250mW；天线的增益为24±2dBm。基站单元可以采用4G/5G/NB-IOT/Rola等通信制式。
为了防止LED工作时对基站单元的射频模块的电磁干扰，可以在射频模块上上覆盖屏蔽罩。屏蔽罩是金属制成的，一般可以采用铝板等材质制作。
本发明由于采用了照明控制单元与基站一体化设置的方式，集成化程度大大增加，进一步降低了整个装置的成本，而且使得照明装置的美观程度增强。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (13)
1.一种智能家居控制***，其特征在于：
具有信号采集端，信号采集端所采集的信号经过整流滤波、A/D转换后输入主控制器；
所述主控制内部存储有***的控制程序对整个***进行控制；
所述主控制将控制命令输出到各个执行控制器，而后由所述各个执行控制器对执行机构进行控制；
所述主控制器同时连接到云服务器，智能手机无线连接到所述云服务器。
2.如权利要求1所述的智能家居控制***，其特征在于：
所述信号采集端包括光传感器、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器和PM2.5传感器；
所述各个执行控制器包括室温控制器、灯光控制器、家电控制器以及报警控制器。
3.如权利要求2所述的智能家居控制***，其特征在于：
所述室温控制器控制空调、除湿机和地源热泵***；所述灯光控制器控制照明装置；所述家电控制器控制智能电视、智能洗衣机、智能冰箱、智能电饭煲以及智能空气净化器；所述报警控制器控制报警***。
4.如权利要求3所述的智能家居控制***，其特征在于：
在所述照明装置的内部具有至少一组LED光源、照明控制单元和基站单元，其中，
所述LED光源用于照明；
所述照明控制单元用于对LED光源进行控制，其具有电源模块、控制模块和输出驱动模块；
所述基站单元用于无线信号的收发和处理，其具有基站主板和至少一个天线模块；
所述照明控制单元和所述基站单元一体化设置。
5.如权利要求4所述的智能家居控制***，其特征在于：
所述天线模块用于收发无线通讯信号，所述基站主板用于处理无线通讯信号；
所述基站主板通过跳线与所述天线模块连接，所述天线模块位于所述LED光源的左端或右端，所述天线模块的放置方向所述与LED光源的左端或右端平行。
6.如权利要求5所述的智能家居控制***，其特征在于：
所述天线模块采用敷铜PCB的双极化定向天线。
7.如权利要求6所述的智能家居控制***，其特征在于：
所述双极化定向天线包括，下层反射板、上层介质层基板、敷铜PCB双极化振子单元、PCB馈电线路、同轴馈线，以及支撑上层介质层基板的非金属支撑柱。
8.如权利要求4所述的智能家居控制***，其特征在于：
所述照明控制单元与所述基站单元设置在所述照明部的后端，所述照明控制单元和所述基站单元形成在一块电路板上，所述照明控制单元的所述电源模块经分路计量模块后同时为所述基站单元进行供电，所述照明控制单元的所述控制模块同时控制和处理基站单元的上下行信号。
9.如权利要求4所述的智能家居控制***，其特征在于：
所述基站主板内部包含有基站主处理器、射频模块、存储模块、以太网物理层接口、SIM卡接口板、晶体振荡器以及电源。
10.如权利要求9所述的智能家居控制***，其特征在于：
所述基站单元可以采用4G/5G/NB-IOT/Rola等通信制式。
11.如权利要求9所述的智能家居控制***，其特征在于：
在所述基站单元的射频模块上覆盖屏蔽罩，以防止LED工作时对其的电磁干扰，屏蔽罩采用金属材料制成。
12.如权利要求4所述的智能家居控制***，其特征在于：
所述基站单元的覆盖面积为50-200m2，输出功率为250mW；所述天线的增益为24±2dBm。
13.如权利要求4所述的智能家居控制***，其特征在于：
所述照明装置可以是吊灯、吸顶灯、挂灯、地灯、射灯等。
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