智能家居控制系统及远程控制方法与流程

本发明涉及智能家居的智能控制技术领域，具体涉及一种智能家居控制系统及远程控制方法。

背景技术：

智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日常事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境，如今，随着人们生活水平的提高，对居住环境的舒适性，便利性要求更高，智能家居行业已经进入高速发展时期。

基于计算机及单片机的工作原理与应用控制软件(APP)深度结合，并通过网络通讯技术融合个性需求，将与家居生活有关的各个子系统如安防、灯光控制、窗帘控制、影音设备、信息家电、场景联动、空调、地暖远程控制及逻辑状态等有机地结合在一起，通过网络化综合智能控制和管理，实现“以人为本”的全新家居生活体验。

另外随着科技时代的到来，地面供暖技术已从原始的烟道散热火炕式采暖发展成为以现代材料为热媒的地面辐射供暖；地暖系统的供暖原理为辐射传热，将温度不高于60摄氏度的热水或发热电缆，暗埋在地热地板下的盘管系统内加热整个地面，通过地面均匀地向室内辐射散热的一种采暖方式，与空调、暖气等通过强制对流循环热风供暖相比，空气中灰尘流动要小的多，减少了空气中有害病菌的蔓延，室内环境更加卫生清洁，地暖系统也创造性的运用了人体温感特点，来自脚下的关怀让您倍感舒适，让您的家庭充满温暖；地暖系统采暖与传统的对流供暖方式相比较节能幅度约为30％，地暖在传送过程中热量损失较小并且热量集中在人体受益的高度内，即使室内设定温度比对流式采暖方式低2～5℃，也能使人们有同样的温暖感觉。地暖可充分节约能源，并且不会发出任何噪音，不会扬尘，是一个非常环保节能的产品。

对于普通人群来说，在寒冷的冬天，室内有地暖足够了，上床睡觉不会觉得被窝比较凉；但是对于身体较弱，产热较少的老人，在晚上睡觉时，需要很长时间才能将被窝暖热，所以他们常常会采用电热毯之类的暖床工具，这类工具安全性较低，老人在使用时，经常会遗忘关闭开关，或是温度过高对老人身体产生不适。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种操作简单，可移植性好的智能家居控制系统及远程控制方法。

一种智能家居控制系统，其关键在于，包括主控模块，所述主控模块的第一通信端通过网络模块与远程操作终端相连，所述主控模块的第二通信端与近程操作终端相连，所述主控模块的存储端与非易失性数据模块相连，所述主控模块的信号端分别与灯光控制系统、监控系统、空调系统、新风系统、自动窗帘系统及地暖系统的信号端相连；

其中，所述灯光控制系统包括光感探测器和人体移动感应器；所述监控系统包括摄像头、红外传感器、门磁传感器、烟雾传感器、烟雾传感器、煤气传感器和报警主控模块；所述新风系统包括全热交换器、新风净化箱、空气质量检测仪及设置在室内的排风口和进风口；所述空调系统包括温度传感器和湿度传感器。

所述远程操作终端包括个人电脑、移动智能终端和后台服务器；所述近程操作终端包括触控屏和开关按钮。

所述主控模块的电源端与电源模块的第一输出端相连，所述网络模块与所述电源模块的第二输出端相连，所述主控模块的控制端与可控硅开关模块相连，所述可控硅开关模块用于控制家电的开启和关闭；所述主控模块的存储端与非易失性数据模块相连。

所述网络模块包括WIFI模块和无线路由器。

所述地暖系统包括暖床子系统，所述暖床子系统包括启动开关按钮、温度传感器、压力传感器、电控阀和散热网管；

其中，所述温度传感器和压力传感器均设置在床体的床面上，所述电控阀设置在地暖出流口处，所述地暖出流口与所述散热网管的进口相通，所述散热网管铺设在所述床体内部；所述地暖出流口和所述散热网管进口之间的管路穿设在所述床体的后床腿中；所述散热网管的出口与地暖回流口相通，所述地暖回流口和散热网管出口之间的管路穿设在所述床体的前床腿中。

基于权利要求4所述系统的远程控制方法，其特征在于，包括以下步骤，

步骤1：初始化系统；

步骤2：读取非易失性数据模块内的数据信息；

步骤3：判断所述数据信息内是否含有家电开关指令；是，则执行所述家电开关指令，并执行步骤4；否，则直接执行步骤4；

步骤4：配置WIFI模块；

步骤5：通过无线路由器与远程操作终端连接；

步骤6：判断是否获取到远程操作终端的数据包，是，则执行步骤7；否，则执行步骤10；

步骤7：发送家电状态至远程操作终端；

步骤8：执行所述数据包中的家电开关指令；

步骤9：执行所述数据包中的开关定时指令；

步骤10：判断执行家电开关指令的定时时间是否到达，是，则执行家电开关指令；否，返回步骤6循环执行；

所述步骤1具体为，

步骤11：CPU初始化；

步骤12：板极初始化。

当所述步骤8中打开地暖系统中的暖床功能后，则进行以下步骤，

步骤811：获取远程操作终端的数据包；

步骤812：更新温度阈值A和温度阈值B；

步骤813：执行启动开关的开关动作指令；

步骤814：当启动开关接通后，判断床上是否有人，是，则执行步骤818；否，则执行步骤815；

步骤815：获取床面温度，当床面温度小于所述温度阈值A时，执行步骤816；当床面温度大于所述温度阈值A时，返回步骤814循环执行；

步骤816：开启供暖开关，并判断床面温度是否大于所述温度阈值B，是，则执行步819；否，则执行步骤817；

步骤817：判断床上是否有人，是，则执行步骤818；否，则返回步骤816循环执行；

步骤818：判断床面温度是否大于默认值C，是则执行步骤8110；否，则返回步骤816循环执行；

步骤819：关闭供暖开关，并判断床上是否有人，是，则执行步骤8110；否，则执行步骤8111；

步骤8110：向远程操作终端发送状态信息，返回步骤811循环执行；

步骤8111：向远程操作终端发送状态信息，返回步骤815循环执行。

本暖床功能原理：第一种模式，睡觉前提前开启启动开关，使床面温度保持在温度阈值A和温度阈值B之间，并在床面温度达到温度阈值B时，向远程操作终端发送一次状态信息；在床面温度上下波动的过程中，如果发现床上有人，则判断床面温度是否达到适合人体体温的默认温度值C，达到则停止供暖，同时发送状态信息到远程操作终端，并在关闭启动开关之前使床面温度保持在默认温度值C以上；第二种模式，直接开启启动开关，使床面温度保持在温度阈值A和温度阈值B之间，并在床面温度达到温度阈值B时，向移动终端发送一次状态信息；在床面温度上下波动的过程中，如果发现床上有人，则判断床面温度是否达到适合人体体温的默认温度值C，达到则停止供暖，同时发送状态信息到远程操作终端，并在关闭启动开关之前使床面温度保持在默认温度值C以上；另外，在第一模式和第二模式运行时，无论是远程操作终端关闭启动开关，还是手动关闭启动开关，给床体加热的过程停止，并向远程操作终端发送状态信息。

所述数据包中包括温度阈值A和温度阈值B的设置值及控制启动开关的开关动作指令；所述温度阈值A的取值范围为25～30摄氏度，温度阈值B的取值范围为40～45摄氏度，默认值C的取值范围为30～40摄氏度。

所述状态信息包括启动开关的开关状态信息，床上是否有人的状态信息，床面温度的温度信息，供暖开关的开关状态信息；在所述步骤10和步骤11中，当状态信息发生变化后，向远程操作终端发送状态信息。

本发明的有益效果：远程监控家中空调、地暖控制及各种电器设备，无论你身处何处，均可以通过移动终端实时查看家中状态况及电器状态，并可在回家之前提前开启空调或地暖；在家中无人时，通过移动智能端远程关闭灯光及空调等用电设备，避免造成不必要的能源耗费；通过移动智能终端控制给床面加热，使用户无论是在户外还是在客厅均能对床面进行加热处理，方便用户直接入睡，特别实用于老人；采用温度传感器和压力传感器智能控温，避免床面温度过高，对人体造成不适。

附图说明

图1示出了本发明智能家居控制系统框图；

图2示出了本发明系统中暖床子系统的框图；

图3示出了本发明暖床子系统中地暖床的结构示意图；

图4示出了本发明灯光控制系统的简单硬件实现示意图；

图5示出了本发明空调系统和新风系统的简单硬件实现示意图；

图6示出了本发明远程控制方法的流程图；

图7示出了本发明暖床功能的流程图。

其中，1-床体；2-散热网；3-温度传感器；4-管压力传感器；5-地暖出流口；6-地暖回流口。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例执行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1、图2及图3所示：一种智能家居控制系统，包括主控模块，所述主控模块的第一通信端通过网络模块与远程操作终端相连，所述主控模块的第二通信端与近程操作终端相连，所述主控模块的存储端与非易失性数据模块相连，所述主控模块的信号端分别与灯光控制系统、监控系统、空调系统、新风系统、自动窗帘系统及地暖系统的信号端相连；

其中，所述灯光控制系统包括光感探测器和人体移动感应器；所述监控系统包括摄像头、红外传感器、门磁传感器、烟雾传感器、烟雾传感器、煤气传感器和报警主控模块；所述新风系统包括全热交换器、新风净化箱、空气质量检测仪及设置在室内的排风口和进风口；所述空调系统包括温度传感器和湿度传感器；

所述远程操作终端包括个人电脑、移动智能终端和后台服务器；所述近程操作终端包括触控屏和开关按钮。

其中，所述主控模块的电源端与电源模块的第一输出端相连，所述网络模块与所述电源模块的第二输出端相连，所述主控模块的控制端与可控硅开关模块相连，所述可控硅开关模块用于控制家电的开启和关闭；所述主控模块的存储端与非易失性数据模块相连；这里的网络模块包括WIFI模块和无线路由器。

另外，所述地暖系统包括暖床子系统，所述暖床子系统包括启动开关按钮、温度传感器3、压力传感器4、电控阀和散热网管2；

其中，所述温度传感器3和压力传感器4均设置在床体1的床面上，压力传感器4通过压力的变化判断床上是否有人，温度传感器3用于检测床面温度，所述电控阀设置在地暖出流口6处，所述地暖出流口6与散热网管2的进口相通，所述散热网管2铺设在所述床体1的内部，且靠近床体1的床面；温度传感器3和压力传感器4均设置在床面的中心位置，电控阀即为本发明方法提到供暖开关，散热网管2的进口设置在床头处，为方便传热流质在散热网管2内流动，将散热网管2的出口设置在床脚处；另外，所述地暖出流口6与所述散热网管2进口之间的管路穿设在所述床体1的后床腿中；所述散热网管2的出口与地暖回流口5相通，所述地暖回流口5和散热网管2出口之间的管路穿设在所述床体1的前床腿中，这种实现方式，在温度没有加热好上床时，使人体下身比上身更暖和，使人更舒服。

另外，所述无线模块为WIFI模块，该WIFI模块采用芯片实现数据的远程传输，内置无线网络协议IEE802.11协议以及TCP/IP协议；能够实现用户串口或TTL电平数据到无线网络之间的转换，降低了设计的难度，同时大大提高了主主控模块处理其他数据的能力。

所述CPU主控模块内的核心芯片为STM32F103芯片，属于中低端的32位ARM微主控模块，该系列芯片是意法半导体公司出品，其内核是Cortex-M3，工作频率为72MHz，内置高速存储器，有丰富的增强I/O端口和连接到两条APB总线的外设，并通过SPI串行外部接口与WIFI模块连接，读取WIFI模块转换后的信息。

在传感器使用方面，其中，智能光感:首先将光照探测器加入人体移动感应器，当室内光照低于30％光照度时，光感探测器启动但不完全开启，当人体接近人体移动感应器时，人体移动感应器开启通路从而接通所控灯光；电动窗帘根据上述条件，光照低于设定百分比，当判断用户靠近窗帘时，电动窗帘自动打开，我们也可将一周的时间设定好，用于控制电动窗帘白天和晚上开启或关闭状态。

环境传感:由我们安装在室内的温度传感器由数据线连接至主控模块，根据室内温度在主机内预先设定的值来执行空调系统及新风系统的开启或关闭。

可以根据客户的不同要求来规划出所要系统方案，如客户单一针对控制灯光有需求，可单独用手机APP操控楼上以及离家忘记关闭的灯光，也可以针对地暖控制需求的客户配置单独远程开启地暖要求。

本发明系统在由软件发送指令控制硬件开启来实现各项功能，客户会担心系统死机瘫痪而带来不必要麻烦，因而在硬件主机设计了独立本地控制方式及按键开关的触控屏，在与外界通讯断开或其他人为因数导致远程操作终端不能使用时，我们可以通过本地触控屏或墙面开关按键，以原始控制方式控制家电。

如图4所示：本发明智能家居控制系统中灯光控制系统的硬件实现示意，主要由移动终端设备、传输设备、智能开关和控制单元四部分组成，其中移动终端设备是普遍在使用的智能手机或平板电脑；传输设备为无线路由器；智能开关控制部分主要由WIFI模块、CPU主控模块、AC-DC电源模块和单片机及开关模块组成；控制对象即为家用照明设备。

移动终端设备主要使用的是IOS操作系统，WIFI模块主要以用于接收无线路由器传送的信息，CPU主控模块主要包含32位的32RM处理器，通过SPI串行外部接口与WIFI模块连接，读取WIFI模块转换后的信息；AC-DC电源模块用于给WIFI模块、CPU主控模块、可控硅开关模块提供电源；可控硅开关模块用于控制灯的状态。

AC-DC电源模块上电后，给WIFI模块、CPU主控模块、可控硅开关模块供电；

准备就绪后，用户即可根据自己的需要在智能手机(或平板电脑)上进行操作，发送命令并通过无线路由器传输；

WIFI模块接收来自无线路由器传送的信息，并进行相应的转换后，通过SPI串行外部接口传送给CPU主控模块；

CPU主控模块做相应的处理将命令给可控硅开关模块，可控硅开关模块识别命令后执行相应的动作来控制灯或电视机等用电设备的状态；

另一方面，用户也可以通过按键操作方式来直接实现用电设备的开与闭。

如图5所示：空调系统和新风系统的简单硬件实现示意，以小管家SH1000型为核心，将空气检测仪与新风机或者空调做对接，实时得进行空气质量的检测，检测结果上传到后台的服务器进行记录。同时，实时用户观测，可分为三部分：1.显示面板：2.A猫商城app对接：3.电脑检测。由检测仪检测到的信号发送到服务器和三个实时观测平台上，当空气指数超标时，可设置报警方式提醒主人，并通过三个检测平台对警报进行处理。除此之外，平时的远距离，近距离的操作都可以，由三个实时监测平台完成。后台储存数据可以对接到平台，方便用户的操作和了解。

如图6所示：基于本发明系统的远程控制方法，包括以下步骤，

步骤1：初始化系统；

步骤2：读取非易失性数据模块内的数据信息；

步骤3：判断所述数据信息内是否含有家电开关指令；是，则执行所述家电开关指令，并执行步骤4；否，则直接执行步骤4；

步骤4：配置WIFI模块；

步骤5：通过无线路由器与远程操作终端连接；

步骤6：判断是否获取到远程操作终端的数据包，是，则执行步骤7；否，则执行步骤10；

步骤7：发送家电状态至远程操作终端；

步骤8：执行所述数据包中的家电开关指令；

步骤9：执行所述数据包中的开关定时指令；

步骤10：判断执行家电开关指令的定时时间是否到达，是，则执行家电开关指令；否，返回步骤6循环执行；

其中，所述步骤1具体为，

步骤11：CPU初始化；

步骤12：板极初始化。

另一方面，结合图4可以看出，由开关按键也可实现控制灯的开与闭，当按一下按键时，相当于执行一个中断，由于该中断优先级别较高，因此可直接驱使CPU主控模块发送命令给可控硅开关，来执行开关灯动作。需要配置WIFI模块则执行WIFI配置动作，需要设备重启则执行设备重启动作，可在近程操作终端上实现这操作。

用户可通过Android手机发送命令控制家居中的相应设备，同时Android手机可实时显示家居中用电设备的状态，即使不在家中，也可以实现相应的控制。

如图7所示：当所述步骤8中打开地暖系统中的暖床功能后，则进行以下步骤，

步骤811：获取远程操作终端的数据包；

步骤812：更新温度阈值A和温度阈值B；

步骤813：执行启动开关的开关动作指令；

步骤814：当启动开关接通后，判断床上是否有人，是，则执行步骤818；否，则执行步骤815；

步骤815：获取床面温度，当床面温度小于所述温度阈值A，这里取30摄氏度，执行步骤816；当床面温度大于所述温度阈值A，这里取30摄氏度，返回步骤814循环执行；

步骤816：开启供暖开关，并判断床面温度是否大于所述温度阈值B，这里取40摄氏度，是，则执行步819；否，则执行步骤817；

步骤817：判断床上是否有人，是，则执行步骤818；否，则返回步骤816循环执行；

步骤818：判断床面温度是否大于默认值C，这里取36摄氏度，是则执行步骤8110；否，则返回步骤816循环执行；

步骤819：关闭供暖开关，并判断床上是否有人，是，则执行步骤8110；否，则执行步骤8111；

步骤8110：向远程操作终端发送状态信息，返回步骤811循环执行；

步骤8111：向远程操作终端发送状态信息，返回步骤815循环执行。

所述数据包中包括温度阈值A和温度阈值B的设置值及控制启动开关的开关动作指令；所述温度阈值A的取值范围为25～30摄氏度，温度阈值B的取值范围为40～45摄氏度，默认值C的取值范围为30～40摄氏度。

所述状态信息包括启动开关的开关状态信息，床上是否有人的状态信息，床面温度的温度信息，供暖开关的开关状态信息；在所述步骤10和步骤11中，当状态信息发生变化后，向远程操作终端发送状态信息；具体过程为，当需要向移动终端发送状态信息时，CPU主控模块将当前状态信息与上一次发送的状态信息进行一一比对，当状态信息内任一条信息发生变化时，则将当前状态信息发送至移动终端，否则，不向移动终端发送状态信息，但要继续循环执行其他步骤。

在使用智能家居系统时，能够保存许多不同的场景需求，在使用过程中只用在手机上简单操控，就能做到不同位置不同场景的完整切换。例如在玄关处打开离家场景，那么室内的灯光会自动熄灭，空调停止运转等。

远程操控实时监控：传统的家庭装修，人一旦走出家门对于家中环境就进入了一种完全未知的状态，而智慧家居系统则能对室内的一些关键指标进行实施的监控，并及时的反映到用户的手机上，从而有效避免一些隐患的产生。

统一管理操控全家：室内安装智能家居之后，用户只需要通过安装在手机或者平板电脑上的用户控制软件界面，就能一键调用各种不同的场景模式，同时实时接收室内监控数据、操纵家中电器开关等，将家中的整体操控集中在了手机当中。

日程设计贴合生活：通过对智能家居系统的日程控制，室内能够在恰当的时间里自动切换不同的场景模式，让人始终处在最佳的家居环境中。例如在工作日清晨，卧室中进入起床场景，窗帘自动打开，空调调整运行温度，同时夜灯关闭，让人能在最舒适的环境中被唤醒。

感应变换自动节能：智能家居系统能够感应室内光线强弱、有无人体移动等环境状态，并自动根据环境变化调节室内灯光敏感、色温，改变空调制冷模式、在没有人移动时自动关闭灯光等，保持室内环境稳定舒适的同时，最大程度的减少的居家耗电。

实时检测保障安全：系统能对室内关键的节点进行实时的监测，并在出现问题时及时通报，避免造成安全隐患。例如当家中水槽内的水平面高于溢水口时，阀门将自动关闭，室内天然气传感器监测到浓度超标时，进气阀门自动关闭，确保使用安全等。

控制范围完善：系统不止单一的控制某一件或者某几件家电，而是能对室内大部分的家电、元件等进行整体操控。

便于操作上手：智能终端界面设计简单明了，分类有致，方便迅速的上手操作。

没有设计死角：智能家居系统能够合理顺畅的运行，不会出现元件运行的矛盾和操控的死角位置。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明执行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案执行修改，或者对其中部分或者全部技术特征执行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。