基于物联网的智能家居系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于嵌入式技术领域，具体涉及一种基于智能路由的智能家居系统。
【背景技术】
[0002]新时代的发展让广大业主对掌握家里的实时情况、控制家庭设备提出了新的要求。但我国目前市场上的大部分产品只停留在家庭小范围内通过Zigbee、蓝牙等技术组建的无线个域网(WPAN)控制的水平，没有连接互联网，各产品技术标准也不统一；智能化的家庭监护、远程提醒等还远远没有实现。
[0003]在此背景下，急需一个兼容性好的平台来融合互联网和家庭无线个域网(WPAN)。相比于传统路由器，智能路由器具有独立的操作系统，用户可以自主选择安装应用，具有应用市场的支持。它功能的扩展有多种方式，可随时通过WIF1、串口等多种方式共享数据文件，操控家庭设备，实现家庭设备的网络化和智能化。以此为基础的物联网化的智能家居系统具有良好的兼容性和应用前景，正是市场所需要的。兼容性、扩展性极佳的智能家居方案在市场上还是一片空白。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种基于物联网技术的智能家居系统，旨在通过物联网让在外的人员能得到家里的实时情况，控制家中门窗、空调和热水器等设备。并能查看家庭的实时监控视频，获取家中有害气体、室温等参数，拥有异常情况警告功能。
[0005]本发明由远程客户端、智能路由器系统、家庭无线个域网(WPAN)三个部分组成。家庭设备之间通过微控制器组建无线个域网，提出了一种新型的工作在2.4g (ISM频段)的射频芯片NRF24L01组合MSP430系列微处理器设计网络节点，构建微型家庭无线个域网的解决方案。并通过搭载Linux系统的智能路由，通过网络封包转串口与互联网相连接，用户通过网页等远程的方式操控。实现安防和智能服务一体化，有良好的发展前景。
[0006]所述的家庭无线个域网(WPAN)指的是能在便携式消费电器和通信设备之间进行短距离特别连接的自组织网络，其覆盖范围一般在10米半径以内，网络中的数据传输速率一般在IMbps以内，这里的特别连接含有两层意思:(1)设备可以承担主控功能，又可以承担被控功能；(2)设备可以很容易地加入或者离开现有网络。现有的个域网技术主要包括:蓝牙、Zigbee、红外、家庭射频(HomeRF)、超宽带(UWB)等。在发明中，无线个域网将主要采用工作在2.4G (ISM频段)的射频芯片NRF24L01结合MSP430系列微处理器设计网络节点，构建微型家庭无线个域网。其具有经济可靠、功耗低、扩展性强的优良特点。
[0007]所述的智能路由系统实质上是Linux内核的开源OpenWRT系统，除满足一般的上网功能外，在此Linux平台上还可自主开发各种应用模块，如本发明中的TCP/UDP封包转串口、DDNS软件模块、网络摄像头软件模块等等，这一块的技术点主要是结合各类算法设计贴合智能家居的软件模块。其扩展性能良好，管理起来十分轻松，系统升级也十分方便。
[0008]基于本套系统，本发明同时也提供了一种物联网家居系统的操作方法: 步骤一:用户通过网页端从外网对固定域名发送对应信息；
用户通过网页端进行身份信息的确认，确认通过后用户可以通过网页端各各菜单中选择对家居系统的信息获取，并通过架设的智能路由的固定域名向路由发送信息。
[0009]步骤二:路由对接受的信息进行抓包处理，将信息转换成串口数据；
智能路由为路由器系统的一部分，路由部分就是用来实现将外网发送来的TCP/UDP协议的信息包转化成串口的数据。智能路由搭载OpenWRT操作系统，无需自己编写程序，可选择性能稳定的TCP/UDP封包转串口软件。安装的抓包软件可以实现TCP/UDP信息转为串口信息；串口信息生成后通过路由上的串口线传递给家庭的移动终端；
步骤三:移动终端接受信息并通过星形网络将信息发送给各功能组；
所述的移动终端是32位单片机搭载了实时操作系统uc/cosll系统，uc/cosll系统是一个可视化并提供触屏功能的片上操作系统。经过人性化的设计，屏幕上有六个鲜明的功能分别对应控制六个从设备。32位终端可以通过接收来自路由的串口数据来对家居进行操作，同样也可以由用户直接通过32位移动终端来进行操作控制。32位终端与从设备间使用的是2.4g模块的星形组网方式，SPI方式的通信方式。32位终端通过2.4g模块将用户的指令信息发送给对应的从设备接收模块。
[0010]步骤四:各功能组包括六个从设备，分别控制LED灯、用电器开关、电机、温度传感器、气体传感器、红外控制；
从机使用的是MSP430G2553微控制器，通过2.4g模块接受用户发送的调整信息。从设备不仅可以接受来自步骤三中移动终端的数据，也可以同时将实时采集的数据传递给移动终端，实现数据的反馈。
[0011]本发明中的:
系统核心智能路由器搭载OpenWRT开源操作系统，能够方便地管理文件、安装驱动和应用软件，将来自网络的TCP/UTP封包转化为串口输出，控制下级的家庭个域网络。在家庭无线个域网络方面，提出了一种新型的以工作在2.4G (ISM频段)的射频芯片NRF24L01组合MSP430系列微处理器设计网络节点，构建微型家庭无线个域网的解决方案。
[0012]远程客户端主要有三种形式，可以是网页、安卓APP或者是PC上的客户端，负责将用户指令传输到智能路由器，并处理返回的数据。
[0013]智能路由系统包含了摄像头图像采集及处理、TCP/UDP封包转串口、动态域名(DDNS)服务三个主要软件模块。能够处理来自远程客户端的数据请求并且向下级家庭无线个域网络传达控制命令。
[0014]家庭无线个域网络(WPAN)采用星型网络拓扑结构，由MSP430、STM32微控制器组合射频芯片NRF24L01构建网络节点。共包含了 I个主控设备，6个从设备，主控设备负责解析智能路由传达的网络命令，并且根据指令内容操控对应的从设备执行动作。从设备执行完指令后，会返回相应数据。
[0015]本发明通过物联网让在外人员随时掌控家里的实时情况，实现远程、智能化的家庭服务。
【附图说明】
[0016]图1是家庭无线个域网的主机模块的转接板原理图； 图2是家庭无线个域网的红外接收主机模块的原理图；
图3是家庭无线个域网的LED控制从机模块的转接板原理图；
图4是家庭无线个域网的Motor控制从机模块的转接板原理图；
图5是家庭无线个域网的温度获取从机模块的转接板的原理图；
图6是家庭无线个域网的继电器控制从机模块的转接板的原理图；
图7是家庭无线个域网的烟雾传感器从机模块的转接板的原理图；
图8是家庭无线个域网的红外接收从机模块的转接板的原理图；
图9是本发明的系统框图；
图10是数据传输渠道图；
图11是家庭控制网络系统框图。
【具体实施方式】
[0017]为了使本发明所解决的技术问题、技术方案以及有益的效果更加清楚明白，以下结合附图以及具体的实施方式，对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的【具体实施方式】仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
[0018]本发明是一种物联网家居系统，包括远程客户端系统、智能路由器系统、家庭无线个域网系统。
[0019]所述的远程客户端系统包括三种形式，分别为网页、安卓APP、PC机客户端。
[0020]所述的智能路由器系统，包括输入模块、输出模块、路由处理器模块和交换开关模块；
所述的智能路由器系统的输入模块为网线接口端，该端口与服务器相连；所述的输出模块为串口端，该端口包括1、2、3、4四个脚。这四个脚分别与STM32转接板模块的P6的1、2、3、4脚相连。
[0021]所述的家庭无线个域网，包括主机模块、红外接收主机模块、LED控制从机模块、Motor控制从机模块、温度获取从机模块、继电器控制从机模块、烟雾传感器从机模块、红外接收从机模块；
如图1所示，家庭无线个域网的主机模块包括主控处理芯片STM32F103ZET6与转接板；
家庭无线个域网的主机模块的转接板包括PU P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8、P9、PlO十个接线端；
如图2所示，家庭无线个域网的红外接收主机模块包括P1、P2接线端，三极管BJT1，发光二极管Dl，电阻Rll ;
家庭无线个域网的红外接收主机模块的Pl的2脚与三极管BJTl的B极相连，其余I脚、3脚、4脚悬空；
家庭无线个域网的红外接收主机模块的P2的I脚、3脚、5脚均接地，2脚、4脚、6脚接主机模块的VCC电源端；
家庭无线个域网的红外接收主机模块的三极管BJTl的E极接地，C极接发光二极管的负极；
家庭无线个域网的红外接收主机模块的电阻Rll的一端接发光二极管的正极另一端接主机模块的VCC电源端。
[0022]如图3所示，家庭无线个域网的LED控制从机模块包括处理芯片