基于无线网络技术的智能家居控制系统的制作方法

本实用新型涉及智能家居技术领域，尤其涉及一种基于无线网络技术的智能家居控制系统。

背景技术：

传统智能家居系统住宅内部大多数利用有线方式来进行数据传输，虽然有线传输具有速度快和抗干扰性好的优势，但是存在布线困难、安装和维护成本高的缺点。传统的智能家居产品将个人计算机作为主控处理器，具有功能强大、处理速度快的优点，但是存在功耗较高，容易受到病毒的入侵的缺点。目前市场上各个公司都是按照各自的规范智能家居产品，导致了智能家居产品之间兼容性较差或不能兼容的现状。

技术实现要素：

针对传统智能家居产品设计的不足，本实用新型提供一种基于无线网络技术的智能家居控制系统，该系统的主控处理器由PC机转换成嵌入式系统，这种解决方案能够提高系统的安全性和稳定性。同时家庭住宅内部的有线通讯方式转变为无线通讯方式，也能让装置的升级和维护变得容易，因而降低了装置的整体价格和成本。

本发明采取的技术方案为：

基于无线网络技术的智能家居控制系统，该系统包括：空调控制模块、照明系统控制模块、继电器模块；温度湿度传感器、烟雾传感器、火焰传感器、GSM短信模块；所述温度湿度传感器、烟雾传感器、火焰传感器、GSM短信模块均连接第一终端节点处理器，构成1号终端节点；所述空调控制模块、照明系统控制模块、继电器模块均连接第二终端节点处理器，构成2号终端节点；所述第一、二终端节点处理器连接家庭网关，所述家庭网关通过Internet网络分别连接远程PC机、手机。

所述第一、二终端节点处理器均采用CC2530芯片，所述端节点处理器用于采集住宅内部环境数据信息、远程控制空调、照明系统、插座。

所述家庭网关包括S5PV210芯片构成的主控处理器，1号终端节点、2号终端节点均连接所述主控处理器，所述主控处理器和1号终端节点、2号终端节点通过串口进行数据通信。

所述主控处理器连接电源及复位电路、第一存储器、以太网通讯模块、LCD显示器、Zigbee模块、时钟模块、USB接口、RS-232接口。

所述第一终端节点处理器连接第二存储器、第一无线射频模块、第一晶振模块。

所述第二终端节点处理器连接第三存储器、RS-232端口、第二无线射频模块、第二晶振模块。

所述温度湿度传感器采用DHT11温湿度传感器，采集环境温度和湿度。

所述火焰传感器采用TELESKY火焰传感器，

所述烟雾传感器采用MO-2烟雾传感器，对煤气进行检测。

所述空调控制模块选用XK2233红外遥控模块，实现对空调的遥控。

所述照明系统控制模块包括三个LED灯，分别用于模拟大厅、卧室、厨房的灯泡。

所述继电器模块，与智能插座连接，用于控制智能插座电源通/断。

本实用新型基于无线网络技术的智能家居控制系统，设计了空调、照明系统、智能插座等控制模块以及温湿度采集、煤气检测、火灾检测、短信报警等功能模块，利用烟雾传感器和火焰传感器检测家庭环境是否出现火灾或煤气泄漏，检测到住宅出现危险的时候及时控制短信息模块进行短信报警。另外用户可以远程查询住宅内部实时的问题、湿度以及是否有火灾或煤气泄漏等信息，通过红外遥控模块实现远程控制空调的运行，还能对住宅内部的照明系统和插座进行控制。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1 为本实用新型系统的功能图。

图2 为本实用新型系统的连接结构图。

图3 为本实用新型系统的家庭网关连接结构图。

图4为1号终端节点连接结构图。

图5为2号终端节点连接结构图。

图6为温湿度采集电路原理图。

图7为火焰传感器接口电路图。

图8为照明系统电路原理图。

图9为电源电路图。

具体实施方式

如图1、2所示，基于无线网络技术的智能家居控制系统，该系统包括：

空调控制模块、照明系统控制模块、继电器模块；温度湿度传感器、烟雾传感器、火焰传感器、GSM短信模块。所述温度湿度传感器、烟雾传感器、火焰传感器、GSM短信模块均连接第一终端节点处理器，构成1号终端节点。所述空调控制模块、照明系统控制模块、继电器模块均连接第二终端节点处理器，构成2号终端节点。所述第一、二终端节点处理器连接家庭网关，所述家庭网关通过Internet网络分别连接远程PC机、手机。

所述继电器模块，与智能插座连接，用于控制智能插座电源通/断。

1、本实用新型系统中选择Cortex-A8系列芯片作为主控处理器，S5PV210是一款低成本、高性能的Cortex-A8主控处理器，它的接口丰富，稳定性和性能也相对较好。

2、第一、二终端节点处理器选择CC2530芯片。1号终端节点、2号终端节点的功能是采集住宅内部环境数据信息和远程控制空调、插座等设备的运行。CC2530芯片具有功耗低、兼容性好等优点。

3、本实用新型系统将Zigbee节点和各种功能模块构成终端节点，终端节点控制温湿度、火焰、烟雾等传感器和GSM短信息、空调红外、继电器等模块。根据传感器的工作原理采集环境温度、湿度、是否发生火灾、是否有煤气泄漏等信息，检测到家庭住宅出现危险后，可通过GSM短信模块进行报警。采集完成的住宅环境信息可通过住宅内部通信网络传送到协调节点。协调节点和S5PV210主控处理器硬件开发板通过串行接口相连进行数据交换，主控处理器就能够接收到环境数据信息。当用户需要查询家居环境的时候，服务器就会读取S5PV210处理器串口接收到的数据，并将家居环境信息通过浏览器展示给用户。当用户远程控制空调、照明系统或插座时，控制信息会通过S5PV210主控处理器的串口传送给协调节点，最后对应的终端节点就能从住宅内部通信网络中接收到控制信息。终端节点解析接收到的数据信息后，就能够对家庭住宅内部空调等设备进行控制。图2为系统结构图。

4、家庭网关。家庭住宅内部使用的Zigbee无线通信网络不能和外部网络进行数据互换，就需要家庭网关实现协议互换。本实用新型系统选择S5PV210芯片作为装置主控处理器，S5PV210硬件开发板和系统节点通过串口进行数据通信。家庭网关能够收集家庭内部的环境信息，对数据进行加工和处理，通过网页进行显示输出。家庭网关还能对用户提交的控制信息进行加工和处理，将处理好的控制信息传送到终端节点。图3为家庭网关的结构图。

5、终端节点。本实用新型系统将传感器和家电控制设备连接Zigbee通信模块构成本装置的终端节点。本实用新型系统中设计了2个终端节点。1号终端节点由Zigbee通信模块连接传感器设备，能够检测住宅温度、湿度、是否发生火灾、是否有煤气泄漏等数据信息，还能在住宅发生危险时通过GSM短信模块进行短信息报警，其结构图如图4所示。

6、本实用新型系统中2号终端节点由空调红外遥控、继电器、照明系统等设备连接Zigbee通信模块构成。当接收到家庭网关服务器传送过来的家电设备控制信息后，2号终端节点首先会会接收到的数据信息进行解析，通过解析找到对应的操作命令来实现对空调、插座、照明系统等家电设备的远程控制。2号终端节点结构图如图5所示。

7、温湿度采集模块。本实用新型系统中采用DHT11温湿度传感器采集环境温度和湿度，该传感器具有体积小、成本低、稳定性好、安全可靠等优点。同时该传感器工作需要的外围电路也很简单，只需要一个上拉电阻，而且该传感器采集温湿度精度很高。DHT11传感器采用单总线通信协议，其内部结构中数据总线只有一根，传感器的控制和数据传递通过这根数据线来实现。将DHT11连接CC2530单片机I/O引脚，它们之间就能进行正常通信。电路原理图如图5所示。

8、火灾检测模块。火焰传感器能够检测到远红外火源，火焰传感器内部电流会随光源的强弱发生响应变化，根据其内部电阻的电压值大小，以此来判断火焰的强弱，接口电路如图7所示。本实用新型系统中使用的火焰传感器型号为TELESKY，该传感器采用的是四针引脚封装，当检测到住宅环境出现了火焰的时候，传感器内部电流发生了变化，将固定电阻上的电压记录下来并和电压比较器LM393进行电压比较。当记录电压值大于比较器的电压，比较器会产生低电平，并打开报警指示灯，提示住宅发生火灾。Zigbee终端节点检测到与火焰传感器相连的I/O接口变为低电平信号，就会通过GSM短信模块报警。

9、煤气检测模块。本实用新型系统中选用MO-2烟雾传感器对煤气进行检测。该传感器不仅对煤气等可燃气体比较灵敏，而且还具有耐用、可靠、快速恢复等优点。烟雾传感器通过SnO2来检测环境中的可燃气体。MQ-2烟雾传感器采用四针引脚封装，分别是电源线、地线、模拟量输出线、数字量输出信号。烟雾传感器模块接通电源后，电源信号指示灯就会变亮。当传感器检测到可燃气体含量超过正常范围后，模块报警指示灯就会变亮，数字信号输出线就会变为低电平。

10、照明系统控制模块：照明灯光是家居最常见的设备，装置实现远程访问网关服务器对灯光的开关进行控制。本实用新型系统选用CC2530单片机中三个LED灯模拟大厅、卧室、厨房的灯泡，分别连接CC2530单片机P10、P11、P12引脚，电路原理图如图8所示。当用户通过服务器提交照明系统的控制信息后，设备的控制信息会被家庭网关处理器传送无线通信网络。终端节点从家庭住宅内部无线通信网络收到控制信息后，通过控制相应引脚电平，就能模拟住宅内部的照明设备。

11、短信报警模块。本实用新型系统中采用火焰传感器和烟雾传感器对房间进行火源和煤气进行检测，当出现火源或煤气时，会将检测到的信息传送给CC2530微控制器。CC2530微控制器做进一步判断，若确认发生煤气泄漏，就会通过GSM发送相关短信给用户，当用户收到信息后，可以提前采取安全措施。本实用新型系统中采用SIM900A无线通讯芯片，该芯片可靠性高、功耗低、功能强大，且价格低。该芯片只需SIM900A短信模块的发送短信功能，通过控制模块的4个引脚就能实现发送短信的功能。将SIM900A短信模块的RX、TX引脚与CC2530单片机相连。VCC和GND引脚连接到CC2530单片机的电源和地线。CC2530单片机通过串行接口发送相应AT指令就能够控制短息模块。短息发送的功能需要通过AT指令来完成。

12、空调控制模块。本实用新型系统中选用XK2233红外遥控模块实现对空调的遥控，该模块具有功耗低、成本低、操作简单等优点，用户可以通过远程访问Web服务器就能实现对空调的开关、温度、风速、模式进行控制。CC2530单片机接收到空调设备控制信息后，解析出对应的命令码并发送给空调。空调设备提取出命令码对应的操作，就会去完成相应的控制。

13、电源模块。在本实用新型系统中，完成住宅内部环境采集和家电设备控制的各个功能模块需要的电源电压并不是相同的。DHT11传感器和烟雾传感器需要的工作电压是5V，而红外遥控模块和GSM短信模块工作电压是3.3V。CC2530供电电压为5V，通过电平转换模块将5V直流电压转变成3.3V电压，转换后的电压能够使部分功能模块进行正常工作。电源电路如图9所示，将电路中电压值由5V转换为3.3V使用的是REG1117-3.3芯片，该芯片是一种贴片式集成电路稳压器，具有限流、过热保护的功能。电路中C5和C6电容的作用是防止电路发生电压倒置，C7和C8是输出滤波电容，具有抑制自激振荡的功能。