本实用新型涉及一种物联网技术应用领域，特别涉及一种基于无线网络的电器集中控制系统。
背景技术：
随着社会经济科技的发展，电器设备不断增加，对电器进行集中控制的必要性开始体现出来。适逢物联网普遍进入大众视野，从IPV4向IPV6过度的时代，加快实现物联网的第一步便是电器的集中控制，无论是在家庭领域还是大型公共场所都具有极大的应用前景。然而物联网的发展还处于起步阶段，无论是在技术、协议，还是智能化场景应用上都存在着诸多值得改进的地方。
现有的技术远程无线控制技术主要有三个领先的协议解决方案：Wi-Fi、Bluetooth Smart 和802.15.4网状网络协议。
前两者具有共同的缺点：
1.功耗较高，其本身并非是专门为远程电器控制设计的协议，难以胜任一些只能使用低容量电池，并且长时间工作的应用场景。
2.网络配置复杂，需要手动对网络进行匹配。
3.网络容量小，难以适应大规模数量电器的控制需求
4.网络稳定性较差，不提供自愈网络，中间会出现单点故障，每个网络必须要有主控设备一般为一个或多个类似网关集线控制设备，一旦出现故障将导致部分或在整个系统失去控制。
5.网络安全性较差，较为落后的安全协议，存在不少安全漏洞。
技术实现要素：
本实用新型解决的技术问题是提供一种拥有坚固的自愈网状网、可轻松实现系统远程控制的一种基于无线网络的电器集中控制系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于无线网络的电器集中控制系统，包括终端控制模块，路由模块和主控制模块，所述终端控制模块包括第一Thread控制转发器，所述路由模块包括多个控制路由器，所述每个控制路由器中均设置有第二Thread控制转发器；
所述第一Thread控制转发器包括第一MCU单元、第一Thread单元和控制被控电器功能执行的功能模块，所述第一Thread单元和和功能模块分别和第一MCU单元连接，所述第二 Thread控制转发器包括相互连接的第二MCU单元和第二Thread单元；
所述第二Thread单元用于接收终端控制模块发出的控制信号并将经第二MCU单元处理后的控制信号发送至第一Thread单元，第一MCU单元将第一Thread单元接收到的信号处理后传至功能模块使得功能模块控制相应电器进行工作。
进一步的是：还包括边界路由器，所述边界路由器包括可进行数据传输的非Thread网络控制转发器和第三Thread控制转发器，所述非Thread网络控制转发器用于接收主控制模块发出的控制信号并将解析后的控制信号传至第三Thread控制转发器，所述第三Thread控制转发器用于与控制路由器进行通信。
进一步的是：还包括给终端控制模块和路由模块供电的电源模块。
进一步的是：所述第一MCU单元还包括路径判断模块，所述路径判断模块和功能模块连接，所述路径判断模块用于通过GPS获取主控制模块的实时位置信息并判断主控制模块是否位于回家及回家时间，当主控制模块位于回家路径上时，路径判断模块将控制信号传至功能模块，功能模块将相应电器开启。
本实用新型还公开了一种基于无线网络的电器集中控制方法，当主控制模块发出指令时，首先边界路由器的非Thread网络控制转发器将接收到的数据进行解析并传给第三Thread控制转发器，接着信号通过第三Thread控制转发器经控制路由器传送至终端控制模块，终端控制模块控制相应的电器开启工作。
进一步的是：所述第一MCU单元还包括路径判断模块，所述路径判断模块和功能模块连接，所述路径判断模块用于通过GPS获取主控制模块的实时位置信息并判断主控制模块是否位于回家及回家时间，当主控制模块位于回家路径上时，路径判断模块将控制信号传至功能模块，功能模块将相应电器开启；
上述路径判断方法为：
在已知记录路径中，提取出m个节点，提取出2个特征值分别代表通过GPS获取的经纬度x、 y，然后从m个总体中分别抽取出n1、n2……nm个样本，得到总体的样本数据如下：
其中第i个节点的全体样本在y(x)平面上的重心为：
其中，
下面分别将和这m个点拟合为形如y＝bx+a的线性函数；
使的偏差的加权平方和为最小，可使下式最小
上式分别对a、b求偏导，经整理得到方程组：
解上述方程组便可求得直线参数a和b的最佳估计值：
同理可解得由获取的直线参数an和bn，
设定一个kn值，使
记
当处于返家通勤时，实际路径按上述操作获取a,b，，当
此时即可判定，处于返家途径，判断为开启家中某些预设电器，同时所有的路径获取的数据值将被保存以更新优化预判值。
进一步的是：所述第一MCU单元还包括空调开启判断模块，还包括和空调判断开启模块连接的设置在屋内各个角落的温度传感器，所述各个温度传感器记录的温度依次记做 T1,T2,T3......Tn，还包括与空调开启判断模块连接的用于获取当地气象台发布的温度的温度获取模块，所述温度获取模块获取的温度记做Tr，则记平均温度为：
记月份为：
M＝{1，2，3，......,12}；
设S＝{0，Tp},当S＝0时，不开启空调，当S＝Tp时进行判断，当Tp≤20时，空调状态为制暖模式，Tp≥25时，空调状态为制冷模式，Tp为开启的空调设置的温度：
当处于春秋季时，有M＝{3，4，5，9，10，11}，此时判断法则为：
当处于夏季时，有M＝{6，7，8}，此时判断法则为：
当处于冬季时，有M＝{1，2，12}，此时判断法则为：
将判断结果S传至功能模块，控制空调到点是否开启以及开启的温度。
本实用新型的有益效果是：
(1)采用Thread网络进行信号传输，Thread网络拥有坚固的自愈网状网，没有单点故障。
(2)通过设置功能模块，可以使得无论何时何地，配合网关，用手机、电脑等网络设备可轻松实现整套系统的远程控制。
(3)设基于功率高效的IEEE 802.15.4MAC/PHY，设备能有效地进行通信，以提供卓越的用户体验，但仍然在最小的电池上运行多年。
(4)整套系统易于安装和使用，使用智能手机时代认证方案和AES加密，杜绝其他无线协议中存在的安全漏洞。
(5)可以使用记录学习算法，不断修正优化路径计算值，智能化开启预设电器，无需手动发送指令。
附图说明
图1为电器集中控制系统示意图。
图2为终端控制模块示意图。
图3为路径判断流程图。
图中标记为：主控制模块1、路由模块2、终端控制模块3、边界路由器4。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
如图1至图2所示的一种基于无线网络的电器集中控制系统，包括终端控制模块3，路由模块2和主控制模块1，所述终端控制模块3包括第一Thread控制转发器，所述路由模块 2包括多个控制路由器，所述每个控制路由器中均设置有第二Thread控制转发器；所述第一 Thread控制转发器包括第一MCU单元、第一Thread单元和控制被控电器功能执行的功能模块，所述第一Thread单元和和功能模块分别和第一MCU单元连接，所述功能模块通过I/O接口与第一MCU单元连接，所述第二Thread控制转发器包括相互连接的第二MCU单元和第二 Thread单元；所述第二Thread单元用于接收终端控制模块3发出的控制信号并将经第二MCU 单元处理后的控制信号发送至第一Thread单元，第一MCU单元将第一Thread单元接收到的信号处理后传至功能模块使得功能模块控制相应电器进行工作，上述功能模块可通过具体电器具体设置，如当终端设备为红外控制型的电器时，例如空调、电视、机顶盒等时,功能模块中设置有红外一体化接收头，并安装了相关的红外学习相关电路，此模块的遥控功能亦可使用由厂商公布的红外控制编码直接导入适配，根据使用场景可以调整使用红外延长线，当被控端为灯光、电热水器、香薰机、空气加湿器等开关控制型电器时，功能模块中包括开关致动器和开关致动器的控制电路，该终端控制模块3的整体外观可以采用适应墙面控制安装要求的嵌入86盒样式，也可以采用适用于更多小功率电器比如空气加湿器、香薰机等的拖线板样式，同时功能模块中可通过设置可控灯光电机驱动电路、可控硅等实现灯光亮度控制或者色温控制，具体工作时，主控制模块1发出控制信号至第二Thread控制转发器，第二Thread 控制转发器将信号进行解析处理后传至终端控制模块3的的第一Thread控制转发器内，再通过第一MCU单元对接收到的信号进行解析处理，解析处理后的信号传至第一Thread控制转发器内的功能模块中，由功能模块控制相应的电器进行工作，从而实现电器的远程控制和集中控制，本实用新型的控制系统中的信号通过Thread网络传递，Thread网络拥有坚固的自愈网状网，没有单点故障，使得信号传递更稳定，且通过设置功能模块，可以使得无论何时何地，可轻松实现整套系统的远程控制，且Thread网络设基于功率高效的IEEE 802.15.4MAC /PHY协议，使得设备能有效地进行通信，以提供卓越的用户体验。
在上述基础上，还包括边界路由器4，所述边界路由器4包括可进行数据传输的非Thread 网络控制转发器和第三Thread控制转发器，所述非Thread网络控制转发器用于接收主控制模块1发出的控制信号并将解析后的控制信号传至第三Thread控制转发器，所述第三Thread 控制转发器用于与控制路由器进行通信，所述边界路由器4可有效的将外界网络和Thread网络隔绝开来，使得主控制模块1可使用其他如WIFI、以太网等网络环境将控制信号传至边界路由器4，所述主控制模块1可为再有边界路由器4将信号通过内部Thread网络传至功能模块，对电器进行控制，从而保证了内部Thread网络的稳定性和安全性。
在上述基础上，还包括给终端控制模块3和路由模块2供电的电源模块，对于被控制的电器需要红外控制时，例如空调、电视、机顶盒等时，电源模块使用一枚CR2032纽扣电池供电，当被控端为灯光、电热水器、香薰机、空气加湿器等开关控制型电器时，电源模块通过 220V市电连接功能模块和第一MCU进行供电，从而保证了终端控制模块3使用的稳定性。
在上述基础上，所述第一MCU单元还包括路径判断模块，所述第一MCU单元具体可以为Cortex-M0微处理器，所述路径判断模块和功能模块连接，所述路径判断模块用于通过GPS 获取主控制模块1的实时位置信息并判断主控制模块1是否位于回家及回家时间，当主控制模块1位于回家路径上时，路径判断模块将控制信号传至功能模块，功能模块将相应电器开启，所述主控制模块1为具有GPS功能的手机或车载移动设备等，此种设置可以使得用户在返回家中前电器集中控制系统即可提前打开相应电器，如空调、热水器等，而无需再人工控制，方便、快捷。
本实用新型还公开了一种基于无线网络的电器集中控制方法，当主控制模块1发出指令时，首先边界路由器4的非Thread网络控制转发器将接收到的数据进行解析并传给第三 Thread控制转发器，接着信号通过第三Thread控制转发器经控制路由器传送至终端控制模块3，终端控制模块3控制相应的电器开启工作，采用Thread网络进行信号传输，Thread网络拥有坚固的自愈网状网，没有单点故障，使得信号传输时更稳定安全，同时通过主控制模块1发出指令可轻松实现整套系统的远程控制。
在上述基础上，所述第一MCU单元还包括路径判断模块，所述路径判断模块和功能模块连接，所述路径判断模块用于通过GPS获取主控制模块1的实时位置信息并判断主控制模块1是否位于回家及回家时间，当主控制模块1位于回家路径上时，路径判断模块将控制信号传至功能模块，功能模块将相应电器开启；
上述路径判断方法为：
在已知记录路径中，提取出m个节点，提取出2个特征值分别代表通过GPS获取的经纬度x、y，然后从m个总体中分别抽取出n1、n2……nm个样本，得到总体的样本数据如下：
其中第i个节点的全体样本在y(x)平面上的重心为：
其中，
下面分别将和这m个点拟合为形如y＝bx+a的线性函数；
使的偏差的加权平方和为最小，可使下式最小
上式分别对a、b求偏导，经整理得到方程组：
解上述方程组便可求得直线参数a和b的最佳估计值：
同理可解得由获取的直线参数an和bn，
设定一个kn值，使
记
当处于返家通勤时，实际路径按上述操作获取a,b，当
此时即可判定，处于返家途径，判断为开启家中某些预设电器，同时所有的路径获取的数据值将被保存以更新优化预判值。
如需要打开的是卧室空调时，一般卧室空调10分钟左右达到预设温度，可提取前距离家 20分钟节点预判是否一直处在返家路径上，则距离家提前10分钟路程时，控制相应的卧室空调开启，使得用户一回家就能处在舒适的环境中，方便实用，无需再进行人工控制。
在上述基础上，所述第一MCU单元还包括空调开启判断模块，还包括和空调判断开启模块连接的设置在屋内各个角落的温度传感器，所述各个温度传感器记录的温度依次记做 T1,T2,T3......Tn，还包括与空调开启判断模块连接的用于获取当地气象台发布的温度的温度获取模块，所述温度获取模块获取的温度记做Tr，则记平均温度为：
记月份为：
M＝{1，2，3，......,12}；
设S＝{0，Tp},当S＝0时，不开启空调，当S＝Tp时进行判断，当Tp≤20时，空调状态为制暖模式，Tp≥25时，空调状态为制冷模式，Tp为开启的空调设置的温度：
当处于春秋季时，有M＝{3，4，5，9，10，11}，此时判断法则为：
当处于夏季时，有M＝{6，7，8}，此时判断法则为：
当处于冬季时，有M＝{1，2，12}，此时判断法则为：
将判断结果S传至功能模块，控制空调到点是否开启以及开启的温度，此种方法可根据气候条件和当时的温度来判断是否需要开启空调及需要开启空调的温度，及需要空调处在制冷模式还是制热模式，从而无需用户进行经常的变换设定，方便、准确。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。