[發明專利]一種新型智能家居室內無線網絡通信系統

在審

• 申請號: 201410655297.5
• 申請日: 2014-11-18
• 公開（公告）號: CN104331056A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 周洪;高星冉;胡文山;江朝強;來金鋼;易凌松;蔣燕;任正濤;宋春德;楊輝;李恩良
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;G08C17/02;H04L29/08;H04W84/18
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 趙麗影

技術領域

本發明涉及到智能電網需求側能源管理“智能用電”技術的實施，主要提供一種應用于智能家居系統的新型“室內無線網絡通信系統”整體架構的設計，涉及到無線射頻模塊的硬件開發與軟件設計，設計出一種針對智能家居的具有家電遠程控制、電氣信息遠程采集的新型“室內無線網絡通信系統”。?

背景技術

在國家的大力扶持下，以智能配電、智能輸電、智能用電為特征的智能電網已成為新一代電網的發展趨勢。相對于傳統的家居用電，智能家居系統具有信息化、自動化、互動化等優勢，是實現智能用電的重要依托。在實現智能家居用電監測與控制的過程中，具有便捷、高效等特點的室內無線通信網對提高系統可靠性與舒適性至關重要。

隨著智能家居的大規模發展，傳統的網絡布線方式既不便于擴展與改造，也會增加布線成本。使用基于nRF905無線射頻模塊開發的室內無線網絡通信系統無需布線,有著安裝便利、組網容易、擴展性高、成本較低等優點，在室內電氣信息的采集監測和電器設備控制方面具有獨特的優勢。本系統面向智能家居的電器終端控制進行設計，以室內主機為控制核心，既可以通過無線網絡聯結常用的家用電器，從而輕松實現家電的遠程控制與智能控制，又可以對各個家電產品的耗電量進行監控，并與電力系統進行連接，便于用電管理。因此，通過采用室內無線網絡通信系統，并結合“四網合一”技術，可以極大地簡化布線工作，提高智能家居系統工作效能，促進綠色環保技術的發展。

另一方面，本系統基于微功率射頻模塊進行開發，是一種新型的室內通信組網技術，具有功耗低、通信距離遠、模塊成本低等一系列優點。相比于幾種傳統的通信技術，基于射頻技術通信網絡有著自己獨特的優勢。紅外通信技術由于在數據傳輸過程中兩個通信設備之間不能有障礙物，且不能邊移動邊傳輸，因此不適合在復雜的工作環境中使用。藍牙技術的有效傳輸距離小于10m，更適合鼠標、鍵盤等設備。WI-FI（802.11b）技術的設備使用費較為昂貴。而微功率短距離無線通信一般使用數字信號單片射頻收發芯片，加上微控制器和少量外圍元器件即可構成專用或通用無線通信模塊。同時，無線射頻技術是一種新型無線通信技術，相比于ZigBee技術，使用無線射頻技術開發的智能家居無線網絡通信系統具有完全的自主知識產權，是智能家居系統大規模發展的重要技術保障，也是本發明使用的主要技術。

發明內容

室內無線網絡通信系統主要用于家居電器的遠程控制與電氣信息的遠程采集，是智能家居系統的重要組成部分。該系統以nRF905無線射頻收發芯片作為基本的無線通信媒介，憑借微功率技術穩定高效的通信性能，對電器設備進行組網工作。該系統通過精確的程序控制，既能實時無線采集電氣信息如三表信息、安防警報等，也能發出或者接收室內主機的控制指令，實現對電器設備的遠程控制。

本發明的技術方案如下：

一種新型智能家居室內無線網絡通信系統，包括下位機執行機構、無線射頻模塊二、無線射頻模塊一、室內主機；下位機執行機構與無線射頻模塊二連接，無線射頻模塊二與無線射頻模塊一通過無線連接，無線射頻模塊一與室內主機連接；無線射頻模塊二和無線射頻模塊一均包括nRF905無線射頻收發芯片、微型控制器MCU、電源及串口等外圍電路；室內主機通過串口連接無線射頻模塊一，并與和下位機執行機構相連的無線射頻模塊二進行通信；

室內主機一方面接收由無線射頻模塊一通過串口發送來的信息并進行分析處理，包括計算、存儲、顯示；另一方也通過無線射頻模塊一向與下位機執行機構連接的無線射頻模塊二下達控制指令，包括復位、信息采集、機械動作；由無線射頻模塊二實現對下位機執行機構的信息采集和對下位機執行機構的動作控制，因此室內主機間接實現對下位機執行機構的電氣信息采集和遠程控制；

下位機執行機構一方面通過各項傳感器對室內電氣信息進行采集，包括電壓信息、電流信息、溫度信息、光照信息，采集結果由無線射頻模塊二通過其微型控制器MCU讀取并在分析處理后發送至與室內主機連接的無線射頻模塊一；另一方面，下位機執行機構執行由無線射頻模塊二下達的控制指令，包括繼電器開合、電機動作、空調調節。

包括兩個以上的下位機執行機構。

所述下位機執行機構包括電器控制模塊、安防設施模塊、環境監測模塊、三表集抄數據采集模塊；

所述電器控制模塊：以智能插座為載體，用于室內主要電器的電氣信息采集以及電器設備的控制；

所述安防設施模塊：包括窗磁、門磁、煙感、緊急按鈕，用于室內安防、火災以及其他緊急情況；

所述環境監測模塊：包括光照傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器，用于室內環境的監測；