CN109005092A - 基于物联网的智能家居控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的智能家居控制系统，包括路由器、智能网关、协调器，还包括家居云平台和ZigBee终端节点，所述的ZigBee终端节点通过ZigBee网络与协调器进行通信，协调器通过串口与智能网关通信，智能网关与路由器之间通过无线网络进行通信，所述的家居云平台通过4G/5G与路由器通信；所述的ZigBee终端节点根据家居生活需要分布设置在家庭不同的位置，ZigBee终端与协调器之间组成ZigBee网络相互通信，ZigBee终端节点包括ZigBee照明节点，ZigBee燃气节点、ZigBee空气净化节点、ZigBee能源节点和ZigBee窗户窗帘节点，采集家居设备信息和周围环境信息上传至家居云平台，实现对家居设备的多种工作模式的设定以及进行远程和本地控制。

Description

基于物联网的智能家居控制系统

技术领域

本发明涉及一种物联网通信应用技术领域，尤其涉及一种家居生活设备的联网以及家居设备的开关控制系统。

背景技术

物联网作为新一代信息技术，它的发展得到了越来越多的关注，在生活中应用越来越广泛，其借助先进的传感设备和网络技术将物体和物体，物体和人连接在一起，从而能够实现物体与物体、人与物体之间的信息交换。物联网应用到智能家居控制系统中，实现家居所有的设备联网，能够本地和远程进行控制。

目前智能家居的发展大致经历了三个阶段：第一阶段是家庭电子产品化阶段，产品没有形成网络；第二阶段是居家自动化阶段，个别产品实现简单联网和控制；第三阶段是家居智能化阶段，产品多表现智能单品，不同厂家的产品不能够互联，兼容性较差。住宅内各种与信息相关的通信设备、家用电器、物物相连，进行集中的监控、管理，实现多种工作模式的方式控制，能够本地和远程通过移动设备进行一键控制、管理，让家居的所有设备与周围环境协调，营造一种温馨舒适的家庭氛围。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种基于物联网的智能家居控制系统，ZigBee终端节点与协调器组建ZigBee网络，把家庭中的所有设备连接到网络中，通过采集设备信息和环境信息实现本地和远程集中管理、监控，多种工作模式的控制。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的。

一种基于物联网的智能家居控制系统，包括路由器、智能网关和协调器，其特征在于，还包括家居云平台，ZigBee终端节点，所述的ZigBee终端节点通过ZigBee网络与协调器进行通信，协调器通过串口与智能网关通信，智能网关与路由器之间通过无线网络进行通信，所述的家居云平台通过4G/5G与路由器通信，其中：所述的ZigBee终端节包括ZigBee照明节点，ZigBee燃气节点、ZigBee空气净化节点、ZigBee能源节点和ZigBee窗户窗帘节点。

进一步地，所述的ZigBee照明节点包括单片机1、通信电路1、继电器1、光照传感器、A/D转换电路1和驱动电路1；所述的A/D转换电路1、驱动电路1和通信电路1分别与单片机1电连接；所述的光照传感器与A/D转换电路1电连接，继电器1与驱动电路1电连接。

进一步地，所述的ZigBee燃气节点包括单片机2、通信电路2、继电器2、燃气传感器、烟雾传感器、报警器、A/D转换电路2和驱动电路2；所述的A/D转换电路2、报警器、通信电路2和驱动电路2分别与单片机2电连接；所述的燃气传感器、烟雾传感器分别与A/D转换电路2电连接，继电器2与驱动电路2电连接。

进一步地，所述的ZigBee空气净化节点包括单片机3、通信电路3、继电器3、温湿度传感器、CO传感器、烟雾传感器、PM2.5传感器、A/D转换电路3和驱动电路3；所述的A/D转换电路3、通信电路3和驱动电路3分别与单片机3电连接；所述的温湿度传感器、CO传感器、烟雾传感器和PM2.5传感器分别与A/D转换电路3电连接，继电器3与驱动电路3电连接。

进一步地，所述的ZigBee能源节点包括单片机4、通信电路4、继电器4、水位传感器、水温传感器、光照传感器、A/D转换电路4和驱动电路4；所述的A/D转换电路4、通信电路4、和驱动电路4分别与单片机4电连接；所述的水位传感器、水温传感器和光照传感器分别与A/D转换电路4电连接，继电器4与驱动电路4电连接。

所述的ZigBee窗户窗帘节点包括单片机5、通信电路5、温湿度传感器、风速传感器、光照传感器、PM2.5传感器和雨传感器、A/D转换电路5和驱动电路5；所述的A/D转换电路5、通信电路5和驱动电路5分别与单片机5电连接；所述的温湿度传感器、风速传感器、光照传感器、PM2.5传感器和雨传感器分别与A/D转换电路5电连接。

进一步地，所述的家居云平台可以实现对家居所有设备的控制以及工作模式的设定；所述的工作模式包括自动控制模式，人工控制模式，节假日模式、在家模式和离家模式；家居云平台可以通过4G/5G网络连接电脑或移动设备。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种基于物联网的智能家居控制系统，应用ZigBee网络、无线网络和4G/5G网络，实现家居设备的联网。相比目前家居设备联网及控制方式有以下优点：一、所有的家居设备进行智能化设计；二、所有的家居设备进行联网，组建家庭ZigBee网络；三、实时采集家居设备和家居环境数据信息；四、数据信息上传至家居云平台，实现对家居设备的多种工作方式的设定以及进行远程和本地控制。

附图说明

图1为本发明的系统结构控制框图；

图2为本发明的ZigBee终端节点工作流程框图；

图3为本发明的ZigBee照明节点结构控制框图；

图4为本发明的ZigBee燃气节点结构控制框图；

图5为本发明的ZigBee空气净化节点结构控制框图；

图6为本发明的ZigBee能源节点结构控制框图；

图7为本发明的ZigBee窗户窗帘节点结构控制框图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明提供一种基于物联网的智能家居控制系统，包括路由器、智能网关和协调器，还包括家居云平台，ZigBee终端节点，所述的ZigBee终端节点通过ZigBee网络与协调器进行通信，协调器通过串口与智能网关通信，智能网关与路由器之间通过无线网络进行通信，所述的家居云平台通过4G/5G与路由器通信，其中：所述的ZigBee终端节包括ZigBee照明节点，ZigBee燃气节点、ZigBee空气净化节点、ZigBee能源节点和ZigBee窗户窗帘节点，每个节点中的通信电路在协调器的作用下把每个节点组建成ZigBee网络，使家居中的所有设备联网，通过通信电路进行双向的数据信息传递。

如图3所示，ZigBee照明节点包括单片机1、通信电路1、继电器1、光照传感器、A/D转换电路1和驱动电路1；所述的A/D转换电路1、驱动电路1和通信电路1分别与单片机1电连接；所述的光照传感器与A/D转换电路1电连接，继电器1与驱动电路1电连接。光照传感器采集室内的光照信息，A/D转换电路把采集的信息转换为数字信号给单片机机1，单片机1对采集的信息进行分析、做出判断并上传该信息，若检测到室内光线达到开灯关灯的阈值，单片机1发出信号控制驱动电路1对继电器1的开启关闭进行控制，继电器开启接通室内的灯进行照明，继电器关闭时自动关闭室内的灯；还可以通过连接在家居云平台上的电脑或手机或iPad进行本地和远程对室内的灯进行自由的控制。

如图4所示，ZigBee燃气节点包括单片机2、通信电路2、继电器2、燃气传感器、烟雾传感器、报警器、A/D转换电路2和驱动电路2；所述的A/D转换电路2、报警器、通信电路2和驱动电路2分别与单片机2电连接；所述的燃气传感器、烟雾传感器分别与A/D转换电路2电连接，继电器2与驱动电路2电连接。燃气传感器采集厨房内的燃气信息，烟雾传感器采集厨房内的烟雾信息，把采集的厨房内的燃气信息和烟雾信息经A/D转换电路2的处理后为数字信号给单片机2，单片机2对采集的信息进行分析、计算、做出判断并上传该信息，若检测到烟雾的值和燃气的值超出安全范围阈值，驱动电路电路接通继电器2给执行机构供电，执行机构动作关闭燃气阀门，同时报警器发出报警。燃气阀门还可以通过连接在家居云平台上的电脑或手机或iPad进行本地和远程人工自由的控制。

如图5所示，ZigBee空气净化节点包括单片机3、通信电路3、继电器3、温湿度传感器、CO传感器、烟雾传感器、PM2.5传感器、A/D转换电路3和驱动电路3；所述的A/D转换电路3、通信电路3和驱动电路3分别与单片机3电连接；所述的温湿度传感器、CO传感器、烟雾传感器和PM2.5传感器分别与A/D转换电路3电连接，继电器3与驱动电路3电连接。温湿度传感器采集室内的温湿度信息，CO传感器采集室内的CO的含量，烟雾传感器采集室内的烟雾信息，PM2.5传感器采集室内的PM2.5信息，A/D转换电路3把采集的温湿度信息、CO的信息、烟雾信息和PM2.5信息转化为数字信息给单片机3，单片机3对采集的信息进行分析、计算、做出判断并上传该信息，若检测到温湿度的值、CO的信息、烟雾含量值和PM2.5的值不在正常的适合人们生活的范围之内，单片机3发出信号给驱动电路3，驱动电路3接通继电器3给加湿器和空气净化器供电，接通加湿器或空气净化器工作，改善室内环境的情况，当室内环境的指标达到正常的适合人们生活的环境值范围内，单片机3发出控制命名，关闭继电器，停止加湿器或空气净化器工作。加湿器和空气净化器还可以通过连接在家居云平台上的电脑或手机或iPad进行本地和远程人工自由的控制。

如图6所示，ZigBee能源节点包括单片机4、通信电路4、继电器4、水位传感器、水温传感器、光照传感器、A/D转换电路4和驱动电路4；所述的A/D转换电路4、通信电路4、和驱动电路4分别与单片机4电连接；所述的水位传感器、水温传感器和光照传感器分别与A/D转换电路4电连接，继电器4与驱动电路4电连接。水位传感器检测电热水器中的水位、水温传感器检测电热水器中的水温，光照传感器检测室外光照情况，A/D转换电路4把采集的水位信息、水温信息和光照信息转化为数字信号给单片机4，单片机4对采集的信息进行分析、计算、做出判断并上传该信息，若光照充足则启用太阳能给电热水器供电进行水温加热，反之则单片机机4发出控制信号给驱动电路4，驱动电路则驱动继电器4接通市电给电热水器进行供电。还可以通过连接在家居云平台上的电脑或手机或iPad对电热水器进行本地和远程人工自由的控制。

如图7所示，ZigBee窗户窗帘节点包括单片机5、通信电路5、温湿度传感器、风速传感器、光照传感器、PM2.5传感器和雨传感器、A/D转换电路5和驱动电路5；所述的A/D转换电路5、通信电路5和驱动电路5分别与单片机5电连接；所述的温湿度传感器、风速传感器、光照传感器、PM2.5传感器和雨传感器分别与A/D转换电路5电连接。温湿度传感器采集室外的温湿度、风速传感器采集室外的风速，光照传感器采集室外的光照强度，PM2.5传感器采集室外的PM2.5，雨传感器采集室外下雨的信息，通过A/D转换电路5把采集的温湿度、风速、光照强度、PM2.5信息以及雨的信息转化为数字信号给单片机5，单片机5对这些信息进行分析、统计计算、做出判断并把该信息上传，若风和日丽光照充足，温湿度都适中，没有雨的情况下，PM2.5非常小且在人们健康出行安全范围内，则单片机5发出控制命令给驱动电路，驱动电路驱动电机打开窗户和窗帘，反之则关闭窗户和窗帘。还可以通过连接在家居云平台上的电脑或手机或iPad对窗户和窗帘进行本地和远程人工自由的控制。

家居云平台采用安卓开发，界面友好、操作方便，对ZigBee照明节点，ZigBee燃气节点、ZigBee空气净化节点、ZigBee能源节点和ZigBee窗户窗帘节点所连接的设备进行工作模式设置，有五种工作模式可供设定：自动控制模式，人工控制模式，节假日模式、在家模式和离家模式；自动控制模式根据传感器采集的信息自动的开启关闭家居设备，人工控制模式根据居家生活需要人为的开启关闭家居设备，节假日模式根据不同的节假日开启关闭不同的居家设备，在家模式在家生活的时候开启一些生活必要的居家设备，离家模式当人们不在家时自动的关闭居家的设备。家居云平台采集家居中的所有设备信息以及环境信息并存储该信息，对采集的信息进行综合分析、计算、做出判断，根据采集的信息发出控制命名，可以实现对家居现场所有设备的远程和本地的控制；电脑、iPad以及移动手机通过4G/5G网络连接到家居云平台，无论是在家还是在外都可以通过电脑、iPad以及移动手机对家里的家居设备进行自由的开启和关闭，还可以对家中的照明灯进亮度调节。

Claims (7)

1.一种基于物联网的智能家居控制系统，包括路由器、智能网关和协调器，其特征在于，还包括家居云平台，ZigBee终端节点，所述的ZigBee终端节点通过ZigBee网络与协调器进行通信，协调器通过串口与智能网关通信，智能网关与路由器之间通过无线网络进行通信，所述的家居云平台通过4G/5G与路由器通信，其中：所述的ZigBee终端节包括ZigBee照明节点，ZigBee燃气节点、ZigBee空气净化节点、ZigBee能源节点和ZigBee窗户窗帘节点。

2.根据权利要求1所述的智能家居控制系统，其特征在于：所述的ZigBee照明节点包括单片机1、通信电路1、继电器1、光照传感器、A/D转换电路1和驱动电路1；所述的A/D转换电路1、驱动电路1和通信电路1分别与单片机1电连接；所述的光照传感器与A/D转换电路1电连接，继电器1与驱动电路1电连接。

3.根据权利要求1所述的智能家居控制系统，其特征在于：所述的ZigBee燃气节点包括单片机2、通信电路2、继电器2、燃气传感器、烟雾传感器、报警器、A/D转换电路2和驱动电路2；所述的A/D转换电路2、报警器、通信电路2和驱动电路2分别与单片机2电连接；所述的燃气传感器、烟雾传感器分别与A/D转换电路2电连接，继电器2与驱动电路2电连接。

4.根据权利要求1所述的智能家居控制系统，其特征在于：所述的ZigBee空气净化节点包括单片机3、通信电路3、继电器3、温湿度传感器、CO传感器、烟雾传感器、PM2.5传感器、A/D转换电路3和驱动电路3；所述的A/D转换电路3、通信电路3和驱动电路3分别与单片机3电连接；所述的温湿度传感器、CO传感器、烟雾传感器和PM2.5传感器分别与A/D转换电路3电连接，继电器3与驱动电路3电连接。

5.根据权利要求1所述的智能家居控制系统，其特征在于：所述的ZigBee能源节点包括单片机4、通信电路4、继电器4、水位传感器、水温传感器、光照传感器、A/D转换电路4和驱动电路4；所述的A/D转换电路4、通信电路4、和驱动电路4分别与单片机4电连接；所述的水位传感器、水温传感器和光照传感器分别与A/D转换电路4电连接，继电器4与驱动电路4电连接。

6.根据权利要求1所述的智能家居控制系统，其特征在于：所述的ZigBee窗户窗帘节点包括单片机5、通信电路5、温湿度传感器、风速传感器、光照传感器、PM2.5传感器和雨传感器、A/D转换电路5和驱动电路5；所述的A/D转换电路5、通信电路5和驱动电路5分别与单片机5电连接；所述的温湿度传感器、风速传感器、光照传感器、PM2.5传感器和雨传感器分别与A/D转换电路5电连接。

7.根据权利要求1所述的智能家居控制系统，其特征在于：所述的家居云平台可以实现对家居所有设备的控制以及工作模式的设定；所述的工作模式包括自动控制模式，人工控制模式，节假日模式、在家模式和离家模式；家居云平台可以通过4G/5G网络连接电脑或移动设备。