一种基于混合网络的智能开关的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种智能家居产品，具体是一种能够远程控制的无线开关。
【背景技术】
[0002]目前，市面在售的无线开关多是单通道一对一控制，或者只能够远程单一控制，并不能称之为智能家居产品，比如315MHz无线产品，仅能靠遥控器控制一个绑定的终端，并且通讯方式为单向，不能反馈回当前状态，且在使用过程中易受距离、障碍物、信号干扰等问题影响。再如，有公司开发了基于WIFI无线网络的无线插座，也只能通过手机实现单一的操控，如果没有WIFI网络或者网络故障，终端就只能进行手动控制，并且WIFI网络也存在距离局限，适用范围小。以上两种方式的无线开关都是单一通讯形式的无线开关，易受多种因素影响，不能给用户很好的使用体验，并不能很好地满足智能家居的要求。
【发明内容】
[0003]为了克服现有无线开关所存在的控制形式、通信距离、障碍物穿越和抗干扰方面的缺陷，本发明提供一套智能无线开关，该无线开关不仅能够实现独立控制，而且可以穿越墙壁阻隔，在有WIFI信号时可以通过手机远程遥控，在没有WIFI网络的情况下可以室内遥控。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:采用WIFI无线网络和Zigbee蜂窝通讯两种通讯方式相结合，系统中包含一个控制器、多个路由器、多个终端和一个遥控器，其中路由器和终端的数量由房间数量和结构决定。控制器集成了网关和Zigbee协调器，用于Zigbee网络和WIFI网络的接驳；Zigbee路由器能够连接多个Zigbee终端或Zigbee路由器，用于延伸控制网络的范围。Zigbee终端可以控制用电器的开关，并反馈回开关状态。遥控器能够对系统内所有的开关进行控制并显示各个开关的开关状态。系统能够实现3级路有深度，每个路由可以绑定多于10个节点(包含路由器节点)，并且掉电重启后能够自动组网。各个模块符合国标GB6829-86标准墙壁开关尺寸。
[0005]本发明的有益效果是，可以实现更大范围的无线开关控制，并实现了本地遥控和远程控制的结合，采用WIFI网络和Zigbee蜂窝网络技术相结合，控制方式更多、通讯距离更远、抗干扰能力更强。通过手机APP的辅助和冗余的硬件设计能够实现定时开关、调光等扩展功能。
【附图说明】
[0006]图1是本发明系统的总体示意图
图2是本发明中本地Zigbee开关(路由器或终端)的电路原理图。
【具体实施方式】
[0007]现在结合系统总体示意图和Zigbee模块的电路原理图对本发明作进一步详细说明。
[0008]如图1所示，控制器(内建Zigbee协调器)与Zigbee路由器、Zigbee终端和遥控器组成Zigbee控制网络，其中每一个路由器和终端都可以是一个开关或插座，能够实现家用电器的开关控制。其控制原理是通过内置单片机输出信号控制可控硅的开通和关断来控制电路的通断。遥控器为一带显示屏的终端，能够向网络内的开关发送开关指令，并能接收并显示网络内开关所反馈回来的开关状态。控制器包含两部分:网关和协调器。其中网关内建WIFI模块，能够链接到家庭WIFI无线网络。而协调器则是Zigbee开关网络的一部分，负责Zigbee开关网络的组网运行，并能够将WIFI收到的控制信号发送到路由器或终端。
[0009]扩展功能中的调光功能则是通过单片机的PffM (脉宽调制)输出去控制可控硅的开关频率来实现的。
[0010]手机客户端APP和计算机客户端用来实现远程控制，能够根据特定的IP地址或MAC地址定向到控制器，并发送指令对Zigbee开关网络进行控制。
[0011]扩展功能中的定时功能则是通过上述客户端软件的定时发送指令实现的。
[0012]如图2所示，Zigbee开关硬件采用内建Zigbee通讯模块的单片机作为主控器件，面板上带有2个按键和2个LED指示灯，其中按键I为复位，按键2为手动开关键，LEDl为电源指示，LED2为开关状态指示。电源采用安森美的AC-DC电源芯片为核心设计了不含有变压器的220V AC转3.3V DC电源电路。并设计了交流电过零监测电路以控制可控硅在合适的时间开通关断，延长其使用寿命。
[0013]网关的硬件设计采用TI的WIFI芯片，并通过I2C通讯协议与协调器的MCU进行通讯。
【主权项】
1.一种基于混合网络的智能开关，其特征在于系统采用Zigbee蜂窝网络和WIFI无线网络结合的工作方式；其中， 所述Zigbee网络部分，用于组建本地无线开关网络； 所述WIFI网络部分，用于实现手机或电脑客户端远程控制。2.根据权利要求1所述的基于Zigbee和WIFI混合网络的智能开关，系统组成具体包含: 开关(Zigbee终端)，用于控制用电器开通关断； 开关(Zigbee路由器)，用于控制用电器开通关断并实现信号路由延伸控制范围； 控制器(Zigbee协调器部分)，用于自组建本地控制网络。3.控制器(WIFI网关)，用于连接家庭网络，并将客户端控制信号转发给Zigbee协调器部分，控制本地开关网络内的开关； 遥控器(Zigbee终端)，用于控制本地控制网络内的开关并显示开关反馈的状态； 远程客户端(手机APP和电脑网页应用)，用于通过手机或电脑远程控制本地Zigbee开关的开通关断。4.一种如权利要求1所述的基于混合网络的智能开关的工作方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:控制器、开关、遥控器初始化； 步骤2:控制器、开关、遥控器自组建Zigbee控制网络，控制器连接家庭网络； 步骤3:查询控制信号，若遥控器动作，发送指定控制信息到指定开关，控制其开通关断，返回并显示状态信息；若远程客户端动作，发送控制信息到控制器，并由WIFI网关转发到本地Zigbee开关网络； 步骤4:查询控制信号，若长时间没有任何动作，进入低功耗待机状态，可通过任意动作唤醒。
【专利摘要】本发明公开了一种基于Zigbee和WIFI混合网络的智能开关，包括控制器（WIFI网关和Zigbee协调器）、开关（Zigbee路由器和Zigbee终端）、遥控器（Zigbee终端）和远程客户端，其中，控制器、遥控器和开关组成了Zigbee本地控制网络，控制器通过WIFI将本地控制网络接入到家庭网络，通过远程客户端实现远程控制，以上这些部分构成了本发明。
【IPC分类】G05B19/042
【公开号】CN105045161
【申请号】CN201510175017
【发明人】赵海亮, 王中华, 刘守昌, 郭洪振
【申请人】济南大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年4月15日