CN209842354U - 一种去中心化的智能家居控制*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种去中心化的智能家居控制***，包括用于控制智能家居设备开启和关闭的控制器节点、用于采集房间环境信息的传感器节点、控制所述智能家居设备开启和关闭的中心控制***、用于远程发送指令的远程控制器以及远程处理数据并发送指令的云端服务器；所述控制器节点、传感器节点均通过无线连接所述中心控制***；所述每个节点之间通过无线自主网络连接，所述无线自主网络采用分布式去中心化结构和区域中心式去中心化结构。本控制***的每个节点之间通过无线自主网络连接，且无线自主网络采用分布式去中心化结构和区域中心式去中心化结构，彻底解决了因控制中心出现故障，难以实现对智能家居设备的集中无线控制的问题。
Description
技术领域
本实用新型属于通信技术领域，尤其涉及一种去中心化的智能家居控制***。
背景技术
目前，智能家居控制***主要采用中心化的控制方式，即由路由器、网关、或者服务器作为控制中心，而网内的各个智能家居设备则是收听模式，收听来自于控制中心的广播指令，作出相应的执行动作。但是各个智能家居设备相对独立，无法与其它智能家居设备进行数据交互通信，且数据通信单向，一旦控制中心出现故障，难以实现对智能家居设备的集中无线控制，因此，如何便利的使这些智能家居设备相互连接起来，是亟需解决的问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种去中心化的智能家居控制***，该控制***的每个节点之间通过无线自主网络连接，且无线自主网络采用分布式去中心化结构和区域中心式去中心化结构，彻底解决了因控制中心出现故障，难以实现对智能家居设备的集中无线控制的问题。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
一种去中心化的智能家居控制***，包括用于控制智能家居设备开启和关闭的控制器节点、用于采集房间环境信息的传感器节点、用于遥控智能家居设备的遥控器节点，以及控制所述智能家居设备开启和关闭的中心控制***；
所述控制器节点、传感器节点均通过无线连接所述中心控制***；
所述控制器节点、传感器节点均采用去中心化的网络结构相互无线连接；
所述控制器节点无线连接智能家居设备，控制所述智能家居设备开启和关闭；
所述中心控制***包括相连接的无线通信模块和中央处理器；
所述每个控制器节点、传感器节点均包括相连接的无线通信模块和微处理器；
所述每个控制器节点均与配对的遥控器无线连接；
所述每个传感器节点均包括数据采集模块、数据处理模块、无线通信模块和电源模块，所述电源模块分别连接所述数据采集模块、数据处理模块和数据传输模；所述数据采集模块、数据处理模块以及无线通信模块依次连接。
进一步，所述传感器节点包括用于检测室外是否刮风下雨的风雨传感器、用于检测室内温度的温度传感器、用于检测室内湿度的湿度传感器、用于检测室内是否存在煤气泄露的煤气传感器、用于检测室内空气质量的空气质量传感器和用于检测室内外是否有人的人体传感器中的一种或多种。
进一步，所述智能家居设备包括空调、电灯、加湿器、抽湿器、取暖器、空气净化器、音响、门窗、窗帘和电视机中的一种或多种。
进一步，所述中心控制***为带智能网关功能的WIFI路由器。
进一步，所述无线遥控器采用一对一的方式，与控制器节点绑定，可以在整体***网落瘫痪的情况下，单独向绑定的控制器发送指令。
进一步，还包括远程控制器和云端服务器，所述云端服务器无线连接所述中心控制***，所述远程控制器分别连接所述云端服务器和中心控制***。
进一步，所述远程控制器为上位机，包括手机、平板、IPAD中的一种或多种。
进一步，所述无线通信模块均包括微处理单元、射频发射/接收单元及电源，射频发射/接收单元接于微处理单元，电源用于给微处理单元与射频发射/接收单元供电。
进一步，所述无线通信模块包括蓝牙、WIFI、无线射频、ZigBee、Z-wave 通信模块中的一种或多种。
本实用新型的有益效果是：
该控制***的每个控制器节点及传感器节点之间通过无线自主网络连接，所述无线自主网络采用分布式去中心化结构和区域中心式去中心化结构，将每一个节点都作为路由，像烽火般逐个节点进行传递，其中，分布式去中心化结构中每个节点与其他节点成为相互备份关系，在这种结构中，每个节点，都可以向其他节点发送指令；区域中心式去中心化结构中将某些高权限的控制器及传感器节点，设置成区域中心控制***，与同级区域中心控制***成为互为备份关系，在这种结构中，只有高级的区域中心节点，可以向下级子节点或其他同级节点发送指令，具有以下优点：
(1)容错性：不会因为某个节点的故障或者中心控制器的故障，导致整个***无法运行。
(2)抗干扰性：不会因为某条无线通信路径出现干扰，而导致控制指令传达不到位的情况，因为有多种路径可到达。
(3)如果黑客只对中心控制器发起攻击，并不能摧毁整个***，黑客需对大量的节点进行攻击，切断所有路径，才会使***崩溃，但这种攻击的难度和成本都将指数级提高。
(4)不同的节点拥有不同的控制权限，而控制权限可以通过服务器远程进行修改，由于权限的分级控制，使智能家居的安全性和灵活性都大大提高。
附图说明
图1为本实用新型***原理图；
图2为本实用新型传感器节点的原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1所示，本实用新型针对目前智能家居控制***主要采用中心化的控制方式，各个智能家居设备相对独立，无法与其它智能家居设备进行数据交互通信，且数据通信单向，一旦控制中心出现故障，难以实现对智能家居设备的集中无线控制，因此，如何便利的使这些智能家居设备相互连接起来，本实施例提出了一种去中心化的智能家居控制***，包括用于控制智能家居设备开启和关闭的控制器节点、用于采集房间环境信息的传感器节点、用于遥控智能家居设备的遥控器节点，以及控制所述智能家居设备开启和关闭的中心控制***；
所述控制器节点、传感器节点均通过无线连接所述中心控制***；
所述控制器节点、传感器节点均采用去中心化的网络结构相互无线连接；
所述控制器节点无线连接智能家居设备，控制所述智能家居设备开启和关闭；
所述中心控制***包括相连接的无线通信模块和中央处理器；
所述每个控制器节点、传感器节点均包括相连接的无线通信模块和微处理器；
所述每个控制器节点均与配对的无线遥控器无线连接；
所述每个传感器节点均包括数据采集模块、数据处理模块、无线通信模块和电源模块，所述电源模块分别连接所述数据采集模块、数据处理模块和数据传输模；所述数据采集模块、数据处理模块以及无线通信模块依次连接。
本实施例中，控制器节点、传感器节点安装于任意房间，具体组网过程是：控制器节点、传感器节点向中心控制***发送入网请求，由中心控制***给每个传感器节点和控制器节点分配一个唯一的网络地址，同时每个传感器节点和控制器节点收集的数据或接收的指令传播给相邻的传感器节点和控制器节点，当中心控制***离控制器节点、传感器节点太远或有障碍导致指令无法送达时，控制器节点、传感器节点会将数据指令发送给附近的控制器节点、传感器节点，采用接力的方式，直至数据指令传送到中央控制***。
当某个控制器节点、传感器节点存在恶意节点、非法节点或故障节点，为了避免恶意节点或非法节点对收集的数据或接收的指令内容进行恶意修改，或者，为了避免故障节点无法正常处理收集的数据或接收的指令，可以选择临近的一个节点的数据对问题节点进行恢复，当中心控制***出现故障时，选取可信度较高的节点的数据来恢复中心控制***，直到中心控制***恢复正常工作。
所述智能家居包括空调、电灯、加湿器、抽湿器、取暖器、空气净化器、音响、门窗、窗帘和电视机中的一种或多种。
本实施例中，还包括远程控制器和云端服务器，所述云端服务器无线连接所述中心控制***，所述远程控制器分别连接所述云端服务器和中心控制***。
所述远程控制器为上位机，包括手机、平板、IPAD中的一种或多种。当 2/3/4/5G网络中断时，手机可以通过WIFI连接中心控制***，对智能家居进行控制。
当手机不在WIFI网络中时，可以通过2/3/4/5G网络向云端服务器发送控制指令，由云端服务器将控制指令发送给中心控制***，从而实现对智能家居的控制。
所述无线遥控器采用一对一的方式，与控制器节点绑定，可以在整体***网落瘫痪的情况下，单独向绑定的控制器发送指令。
所述无线通信模块均包括微处理单元、射频发射/接收单元及电源，射频发射/接收单元接于微处理单元，电源用于给微处理单元与射频发射/接收单元供电。
所述无线通信模块包括蓝牙、WIFI、无线射频、ZigBee、Z-wave通信模块中的一种或多种。所述中心控制***为带智能网关功能的WIFI路由器。
其中，如图2所示为传感器节点的原理图，传感器节点负责采集数据、对数据进行预处理、传输数据三个功能，按照硬件功能划分成如下模块：
(1)数据采集模块：根据采集对象采用不同的传感器，如：用于检测室外是否刮风下雨的风雨传感器、用于检测室内温度的温度传感器、用于检测室内湿度的湿度传感器、用于检测室内是否存在煤气泄露的煤气传感器、用于检测室内空气质量的空气质量传感器和用于检测室内外是否有人的人体传感器中的一种或多种。各传感器的用途可根据实际需要进行设置，例如风雨传感器可设置在阳台等室外区域，以检测是否刮风或者下雨，进而通过中央控制***控制智能门窗的开闭；煤气传感器可布置在厨房区域，以检测室内是否存在煤气泄露的问题，当存在泄露时可通过中央控制***控制门窗自动打开，并通知房主(例如房主手机)进而采取安全措施；房主手机定位显示房主正在朝家方向靠近，到达家附近范围时，手机APP自动通过 2G/3G/4G向云端服务器发送房主正在回家的信息，云端服务器通知中央控制***，温度传感器将室内温度信息发送至中央控制***，中央控制***判断是否为人体舒适温度，如果不是，则控制关闭门窗并自动开启空调调节温度；当空气质量传感器检测到室内空气质量不合格，即通过中央控制***开启空气净化器等等，其他传感器不作一一介绍。
(2)数据处理模块：主芯片选择了STM32F030F4，一方面采集并初步处理数据，另一方面运行组网协议；
(3)无线通信模块：无线芯片LT8900，片上集成2.4GHz无线收发器，
(4)电源模块：精密5V-700mA(3.5W)隔离开关电源模块隔离型降压供电或采用直流电池供电，STM32和LT8900芯片都采用了睡眠模式，能显著降低功耗。
本实用新型采用去中心化的组网方式，中心控制***可以通过临近的控制器节点或传感器节点，间接向另外的控制器节点或传感器节点发送指令，而不是直接联系目标节点，由于临近的多个节点可以多次中转信号，使中心控制***的指令可以通过多线路达到目标节点，保证了无线通信的信号稳定。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种去中心化的智能家居控制***，其特征在于，包括用于控制智能家居设备开启和关闭的控制器节点、用于采集房间环境信息的传感器节点、用于遥控智能家居设备的遥控器节点，以及中心控制***；
所述控制器节点、传感器节点均通过无线连接所述中心控制***；
所述控制器节点、传感器节点均采用去中心化的网络结构相互无线连接；
所述控制器节点无线连接智能家居设备，控制所述智能家居设备开启和关闭；
所述中心控制***包括相连接的无线通信模块和中央处理器；
所述每个控制器节点、传感器节点均包括相连接的无线通信模块和微处理器；
所述每个控制器节点均与配对的无线遥控器节点无线连接；
所述每个传感器节点均包括数据采集模块、数据处理模块、无线通信模块和电源模块，所述电源模块分别连接所述数据采集模块、数据处理模块和数据传输模；所述数据采集模块、数据处理模块以及无线通信模块依次连接。
2.根据权利要求1所述的智能家居控制***，其特征在于，所述传感器节点包括用于检测室外是否刮风下雨的风雨传感器、用于检测室内温度的温度传感器、用于检测室内湿度的湿度传感器、用于检测室内是否存在煤气泄露的煤气传感器、用于检测室内空气质量的空气质量传感器和用于检测室内外是否有人的人体传感器中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的去中心化的智能家居控制***，其特征在于，所述智能家居设备包括空调、电灯、加湿器、抽湿器、取暖器、空气净化器、音响、门窗、窗帘和电视机中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的去中心化的智能家居控制***，其特征在于，所述中心控制***为带智能网关功能的WIFI路由器。
5.根据权利要求1所述的去中心化的智能家居控制***，其特征在于，还包括远程控制器和云端服务器，所述云端服务器无线连接所述中心控制***，所述远程控制器分别连接所述云端服务器和中心控制***。
6.根据权利要求5所述的去中心化的智能家居控制***，其特征在于，所述远程控制器为上位机，包括手机、平板、IPAD中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的去中心化的智能家居控制***，其特征在于，所述无线通信模块均包括微处理单元、射频发射/接收单元及电源，射频发射/接收单元接于微处理单元，电源用于给微处理单元与射频发射/接收单元供电。
8.根据权利要求1所述的去中心化的智能家居控制***，其特征在于，所述无线通信模块包括蓝牙、WIFI、无线射频、ZigBee、Z-Wave通信模块中的一种或多种。
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| CN201822099598.0U CN209842354U (zh) | 2018-12-13 | 2018-12-13 | 一种去中心化的智能家居控制*** |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111273559A (zh) * | 2020-03-04 | 2020-06-12 | 中立(将乐)数字技术开发有限公司 | 一种基于5g网络的智能家居控制*** |
| CN113608469A (zh) * | 2021-08-03 | 2021-11-05 | 逐梦(荆门)物联科技有限责任公司 | 一种基于移动通信与ZigBee通信技术的厨房安全*** |
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2018
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