专利名称：智能家居控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种智能家居控制系统。
背景技术：
随着科学技术的不断发展以及人们生活水平的不断提高，越来越多的家居设备进 入到千家万户中。同时，人们对生活质量也提出了更高的要求，手动控制各种家居设备已使 人觉得比较麻烦，智能家居控制系统应运而生。现有技术的智能家居控制系统一般存在如下缺点或者不足(1)智能家居控制系统的各传感器需要以有线的方式安装、布线，这给家庭布线带 来很大的不使，而且网络的自动处理能力较差，整个系统的功耗高；(2)智能家居控制系统对各传感器信号进行集中处理，实时性差；(3)智能家居控制系统无网络化结构，可扩展性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够解决上述问题的智能家居控制系统。一种智能家居控制系统，包括多个用于采集家居环境状况的传感器；传感器信号 调理模块，用于将接收到的不同传感器信号分别进行滤波和放大处理；传感器节点处理模 块，用于将滤波放大后的传感器信号分别进行预处理；家居环境异常处理模块，用于显示并 报警家居环境的异常状况；传感器信息处理模块，用于通过无线方式接收经预处理后的传 感器信号，并对信号进行统计、分析以控制所述家居环境异常处理模块的显示和报警。本发明优选的一种技术方案，所述传感器信号调理模块包括多个传感器信号调理 单元，所述传感器信号调理单元与所述传感器一一对应，所述传感器信号调理单元用于对 接收到的传感器信号进行滤波和放大处理。所述传感器信号调理单元包括信号滤波电路，用于将接收到的传感器信号进行滤 波；前置放大电路，用于将滤波后的传感器信号进行放大；供电回路，用于向所述信号滤波 电路和所述前置放大电路供电。本发明优选的一种技术方案，所述传感器节点处理模块包括多个传感器节点处理 单元，所述传感器节点处理单元与所述传感器信号调理单元一一对应，所述传感器节点处 理单元用于将滤波放大后的传感器信号进行预处理。所述传感器节点处理单元包括第一处理器，用于将所述滤波放大后的传感器信号 进行预处理；程序存储器，用于存储所述第一处理器进行预处理所需的程序；数据存储器， 用于存储所述第一处理器进行预处理的数据；无线网络接口模块，用于将预处理后的传感 器信号通过无线方式发送到所述传感器信息处理模块。所述传感器节点处理单元还包括AD 接口、DI接口和DO接口 ；电源稳压模块，用于向所述传感器节点处理单元提供稳定电压；触 摸液晶屏，用于显示所述传感器节点处理单元的信息并向所述第一处理器提供控制信号。本发明优选的一种技术方案，所述传感器信息处理模块包括第二处理器，用于对信号进行统计、分析并控制所述家居环境异常处理模块；程序存储器，用于存储所述第二处 理器进行预处理所需的程序；数据存储器，用于存储所述第二处理器进行预处理的数据； 无线网络接口模块，用于通过无线方式接收所述经预处理后的传感器信号；以太网接口模 块，用于通过以太网控制所述家居环境异常处理模块。所述传感器信息处理模块还包括DI 接口和DO接口 ；电源稳压模块，用于向所述传感器信息处理模块提供稳定电压；触摸液晶 屏，用于显示所述传感器信息处理模块的信息并向所述第二处理器提供控制信号。本发明优选的一种技术方案，所述家居环境异常处理模块包括信号异常分析及处 理模块，用于对家居环境状况异常信号进行分析和处理；报警模块，用于对家居环境状况的 异常状况进行报警；异常信息传送模块，用于向用户传送家居环境状况的异常信息；显示 模块，用于显示家居环境状况；供电回路，用于向所述信号异常分析及处理模块、报警模块、 异常信息传送模块和显示模块供电。本发明优选的一种技术方案，所述传感器包括室内安全传感器、室内家居环境传 感器、家电节能传感器中的至少一种。所述室内安全传感器包括煤气传感器、烟雾传感器、 红外热释电传感器中的至少一种。所述室内家居环境传感器包括室内光线传感器、室内温 度传感器、室内湿度传感器、室内空气质量传感器中的至少一种。所述家电节能传感器包括 电流传感器、电压传感器中的至少一种。与现有技术相比，本发明的智能家居控制系统通过无线网络实现智能家居环境及 安全的各种传感器信息的传输，有效减少了室内布线的复杂程度，实现室内传感器信息采 集的同时，保证了室内环境整洁。针对传感器信息采集，采用传感器信号调理单元对每个传 感器的信号进行处理，并采用独立的传感器节点处理单元对每个传感器实现数据采集及处 理，提高了传感器数据处理的实时性及响应特性。通过无线网络实现家居传感信息智能化， 并不需要复杂的室内布线，具有非常好的扩展性。通过传感器信息处理模块对传感器信息 集中处理，实现各种传感器信息的统计、分析及处理，对用户使用、工程人员调试维护非常 方便，同时降低了生产成本及维护成本。
图1是本发明的智能家居控制系统的示意图。图2是本发明的智能家居控制系统的传感器信号调理单元的示意图。图3是本发明的智能家居控制系统的传感器节点处理单元的示意图。图4是本发明的智能家居控制系统的传感器信息处理模块的示意图。图5是本发明的智能家居控制系统的家居环境异常处理模块的示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步 的详细描述。请参阅图1，图1是本发明的智能家居控制系统的示意图。所述智能家居控制系统 10包括多个用于采集家居环境状况的传感器11、传感器信号调理模块13、传感器节点处理 模块15、无线网络系统17、传感器信息处理模块18和家居环境异常处理模块19。所述传感 器信号调理模块13用于将接收到的不同传感器信号分别进行滤波和放大处理。所述传感器节点处理模块15用于将滤波放大后的传感器信号分别进行预处理。所述无线网络系统 17用于通过无线方式连接所述传感器节点处理模块15和所述传感器信息处理模块18。所 述传感器信息处理模块18用于对信号进行统计、分析以控制所述家居环境异常处理模块 19的显示和报警。所述家居环境异常处理模块19用于显示并报警家居环境的异常状况。所述传感器11包括室内安全传感器111、室内家居环境传感器113、家电节能传感 器115中的至少一种。所述室内安全传感器111可以包括煤气传感器、烟雾传感器、红外热 释电传感器中的至少一种。所述室内家居环境传感器113包括室内光线传感器、室内温度 传感器、室内湿度传感器、室内空气质量传感器中的至少一种。所述家电节能传感器115包 括电流传感器、电压传感器中的至少一种。当然，本发明的传感器11也可以根据室内环境 和用户的需求而选择其他种类的传感器，并不限于上述所述。所述传感器信号调理模块13包括多个传感器信号调理单元，附图中仅示出了三 个传感器信号调理单元。为了描述的方便，定义这三个传感器信号调理单元分别为第一传 感器信号调理单元、第二传感器信号调理单元和第三传感器信号调理单元。所述第一传感 器信号调理单元用于处理所述室内安全传感器111的信号。所述第二传感器信号调理单元 用于处理所述室内家居环境传感器113的信号。所述第三传感器信号调理单元用于处理所 述家电节能传感器115的信号。即所述传感器信号调理单元与所述室内安全传感器111、室 内家居环境传感器113、家电节能传感器115 —一对应。所述第一、第二和第三传感器信号 调理单元的内部电路相同，下面以第一传感器信号调理单元12为例，说明第一、第二和第 三传感器信号调理单元的内部电路。请参阅图2，图2是图1所示的第一传感器信号调理单元12的内部电路示意图。所 述第一传感器信号调理单元12包括信号滤波电路121、前置放大电路123和供电回路125。 所述信号滤波电路121用于将接收到的所述室内安全传感器111的信号进行滤波。所述前 置放大电路123用于将滤波后的传感器信号进行放大。所述供电回路125用于向所述信号 滤波电路121和所述前置放大电路123供电。请再参阅图1，所述传感器节点处理模块15包括多个传感器节点处理单元，附图 中仅示出了三个传感器节点处理单元。为了描述的方便，定义这三个传感器节点处理单元 分别为第一传感器节点处理单元、第二传感器节点处理单元和第三传感器节点处理单元。 所述第一传感器节点处理单元用于对所述第一传感器信号调理单元滤波放大后的信号进 行预处理。所述第二传感器节点处理单元用于对所述第二传感器信号调理单元滤波放大后 的信号进行预处理。所述第三传感器节点处理单元用于对所述第三传感器信号调理单元滤 波放大后的信号进行预处理。即所述传感器节点处理单元与第一、第二和第三传感器信号 调理单元一一对应。所述第一、第二和第三传感器节点处理单元的内部电路相同，下面以第 一传感器节点处理单元14为例，说明第一、第二和第三传感器节点处理单元的内部电路。请参阅图3，图3是图1所示的第一传感器节点处理单元14的内部电路示意图。 所述第一传感器节点处理单元14包括第一处理器140、程序存储器141、数据存储器142、触 摸液晶屏143、AD接口 144、DI接口 145、DO接口 146、无线网络接口模块147、电源稳压模 块148以及电池149。优选的，所述第一处理器140是嵌入式低功耗处理器。所述电源稳压模块148和电池149用于向所述第一传感器节点处理单元14内的 各模块提供稳定电压。所述第一处理器140用于将所述传感器信号调理单元滤波放大后的传感器信号进行预处理。所述程序存储器141用于存储所述第一处理器140进行预处理所 需的程序。所述数据存储器142用于存储所述第一处理器140进行预处理的数据。所述触 摸液晶屏143用于显示所述第一传感器节点处理单元14的信息并向所述第一处理器140 提供控制信号。所述DI接口 145、D0接口 146用于数字信号的输入和输出。所述无线网络 接口模块147用于与所述无线网路系统17进行无线连接，从而将所述第一传感器节点处理 单元14预处理后的传感器信号通过无线方式发送到所述传感器信息处理模块18。请参阅图1和图4，图4是图1所示的传感器信息处理模块18的内部电路示意图。 所述传感器信息处理模块18通过所述无线网路系统17利用无线的方式接收所述传感器节 点处理模块15预处理后的传感器信号。所述传感器信息处理模块18和所述传感器节点处 理模块15之间基于通用协议，低功耗、可扩展的无线传感网络，优选的，采用ZigBee网络。 所述传感器信息处理模块18包括第二处理器180、程序存储器181、数据存储器182、触摸液 晶屏183、D0接口 184、DI接口 185、无线网络接口模块186、以太网接口模块187、电源稳压 模块188。优选的，所述第二处理器180是嵌入式高速处理器。所述电源稳压模块188用于向所述传感器信息处理模块18内的各模块提供稳定 电压。所述第二处理器180用于对接收到的所述传感器节点处理模块15信号进行统计、分 析并控制所述家居环境异常处理模块19的显示和报警。所述程序存储器181用于存储所 述第二处理器180进行预处理所需的程序。所述数据存储器182用于存储所述第二处理器 180进行预处理的数据。所述触摸液晶屏183用于显示所述传感器信息处理模块18的信息 并向所述第二处理器180提供控制信号。所述DI接口 185、D0接口 184用于数字信号的输 入和输出。所述无线网络接口模块186用于与所述无线网路系统17进行无线连接，从而通 过无线方式接收所述传感器节点处理模块15预处理后的传感器信号。所述以太网接口模 块187用于通过以太网控制所述家居环境异常处理模块19。请参阅图1和图5，图5是图1所示的家居环境异常处理模块19的内部电路示意 图。所述家居环境异常处理模块19以控制总线的方式与所述传感器信息处理模块18连接。 所述家居环境异常处理模块19包括信号异常分析及处理模块190、报警模块191、异常信息 传送模块192、显示模块193以及供电回路194。所述供电回路194用于向所述信号异常分析及处理模块190、报警模块191、异常 信息传送模块192和显示模块193供电。所述信号异常分析及处理模块190用于对经所述 传感器信息处理模块18统计、分析后的家居环境状况异常信号进行分析和处理。所述报警 模块191根据所述信号异常分析及处理模块190的分析结果对家居环境状况的异常情况进 行报警。所述异常信息传送模块192根据所述信号异常分析及处理模块190的分析结果向 用户传送家居环境状况的异常信息，例如，通过互联网、移动网络将家居环境状况的异常信 息传输给家居主人。所述显示模块193用于显示家居环境状况。与现有技术相比，本发明的智能家居控制系统10具有如下有点(1)通过无线网络实现智能家居环境及安全的各种传感器信息的传输，有效减少 了室内布线的复杂程度，实现室内传感器信息采集的同时，保证了室内环境整洁。(2)针对传感器信息采集，采用传感器信号调理单元对每个传感器的信号进行处 理(如滤波、放大、标定等处理)，并采用独立的传感器节点处理单元对每个传感器实现数 据采集及处理，提高了传感器数据处理的实时性及响应特性。
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(3)通过无线网络实现家居传感信息智能化，并不需要复杂的室内布线，具有非常 好的扩展性。(4)通过传感器信息处理模块对传感器信息集中处理，实现各种传感器信息的统 计、分析及处理，对用户使用、工程人员调试维护非常方便，同时降低了生产成本及维护成 本。通过标准总线(如USB、以太网等)将处理后的数据以网络节点的形式传输至终端，实 现对室内家居环境状况的显示和报警。本发明的智能家居控制系统采用无线传感器网络通过各类集成化的微型传感器 协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，通过无线网络技术组成智能家 庭无线传感网络系统，对用户使用、工程人员调试维护非常方便，同时降低了生产成本及维 护成本。在不偏离本发明的精神和范围的情况下还可以构成许多有很大差别的实施例。应 当理解，除了如所附的权利要求所限定的，本发明不限于在说明书中所述的具体实施例。
权利要求
一种智能家居控制系统，包括多个用于采集家居环境状况的传感器，其特征在于，所述智能家居控制系统还包括传感器信号调理模块，用于将接收到的不同传感器信号分别进行滤波和放大处理；传感器节点处理模块，用于将滤波放大后的传感器信号分别进行预处理；家居环境异常处理模块，用于显示并报警家居环境的异常状况；传感器信息处理模块，用于通过无线方式接收经预处理后的传感器信号，并对信号进行统计、分析以控制所述家居环境异常处理模块的显示和报警。
2.如权利要求1所述的智能家居控制系统，其特征在于，所述传感器信号调理模块包 括多个传感器信号调理单元，所述传感器信号调理单元与所述传感器一一对应，所述传感 器信号调理单元用于对接收到的传感器信号进行滤波和放大处理。
3.如权利要求2所述的智能家居控制系统，其特征在于，所述传感器信号调理单元包括信号滤波电路，用于将接收到的传感器信号进行滤波； 前置放大电路，用于将滤波后的传感器信号进行放大； 供电回路，用于向所述信号滤波电路和所述前置放大电路供电。
4.如权利要求2所述的智能家居控制系统，其特征在于，所述传感器节点处理模块包 括多个传感器节点处理单元，所述传感器节点处理单元与所述传感器信号调理单元一一对 应，所述传感器节点处理单元用于将滤波放大后的传感器信号进行预处理。
5.如权利要求4所述的智能家居控制系统，其特征在于，所述传感器节点处理单元包括第一处理器，用于将所述滤波放大后的传感器信号进行预处理； 程序存储器，用于存储所述第一处理器进行预处理所需的程序； 数据存储器，用于存储所述第一处理器进行预处理的数据；无线网络接口模块，用于将预处理后的传感器信号通过无线方式发送到所述传感器信 息处理模块。
6.如权利要求4所述的智能家居控制系统，其特征在于，所述传感器节点处理单元还 包括AD接口、DI接口和DO接口。
7.如权利要求5所述的智能家居控制系统，其特征在于，所述传感器节点处理单元还 包括电源稳压模块，用于向所述传感器节点处理单元提供稳定电压； 触摸液晶屏，用于显示所述传感器节点处理单元的信息并向所述第一处理器提供控制信号。
8.如权利要求1所述的智能家居控制系统，其特征在于，所述传感器信息处理模块包括第二处理器，用于对信号进行统计、分析并控制所述家居环境异常处理模块； 程序存储器，用于存储所述第二处理器进行预处理所需的程序； 数据存储器，用于存储所述第二处理器进行预处理的数据； 无线网络接口模块，用于通过无线方式接收所述经预处理后的传感器信号； 以太网接口模块，用于通过以太网控制所述家居环境异常处理模块。
9.如权利要求8所述的智能家居控制系统，其特征在于，所述传感器信息处理模块还 包括DI接口和DO接口。
10.如权利要求8所述的智能家居控制系统，其特征在于，所述传感器信息处理模块还 包括电源稳压模块，用于向所述传感器信息处理模块提供稳定电压；触摸液晶屏，用于显示所述传感器信息处理模块的信息并向所述第二处理器提供控制 信号。
11.如权利要求1所述的智能家居控制系统，其特征在于，所述家居环境异常处理模块 包括信号异常分析及处理模块，用于对家居环境状况异常信号进行分析和处理；报警模块，用于对家居环境状况的异常状况进行报警；异常信息传送模块，用于向用户传送家居环境状况的异常信息；显示模块，用于显示家居环境状况；供电回路，用于向所述信号异常分析及处理模块、报警模块、异常信息传送模块和显示 模块供电。
12.如权利要求1所述的智能家居控制系统，其特征在于，所述传感器包括室内安全传 感器、室内家居环境传感器、家电节能传感器中的至少一种。
13.如权利要求12所述的智能家居控制系统，其特征在于，所述室内安全传感器包括 煤气传感器、烟雾传感器、红外热释电传感器中的至少一种。
14.如权利要求12所述的智能家居控制系统，其特征在于，所述室内家居环境传感器 包括室内光线传感器、室内温度传感器、室内湿度传感器、室内空气质量传感器中的至少一 种。
15.如权利要求12所述的智能家居控制系统，其特征在于，所述家电节能传感器包括 电流传感器、电压传感器中的至少一种。
全文摘要
本发明涉及一种智能家居控制系统，包括多个用于采集家居环境状况的传感器；传感器信号调理模块，用于将接收到的不同传感器信号分别进行滤波和放大处理；传感器节点处理模块，用于将滤波放大后的传感器信号分别进行预处理；家居环境异常处理模块，用于显示并报警家居环境的异常状况；传感器信息处理模块，用于通过无线方式接收经预处理后的传感器信号，并对信号进行统计、分析以控制所述家居环境异常处理模块的显示和报警。本发明的智能家居控制系统基于低功耗的无线传感网络采集系统和信息处理控制系统，实现集网络化、低功耗、可扩展、实时处理于一体的信息采集、监测及报警系统。
文档编号G05B19/418GK101957618SQ20101051057
公开日2011年1月26日 申请日期2010年10月18日 优先权日2010年10月18日
发明者孙强, 王海军, 赵孟德 申请人:上海电机学院