[發(fā)明專利]基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510469317.4
• 申請日: 2015-08-04
• 公開（公告）號: CN105204455A
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉浩;冀木保;陳科明;趙炎;方州宙;朱國榮;關(guān)曉青
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;G08C17/02;H04L29/08
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務(wù)所有限公司 33100
• 代理人: 王佳健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于嵌入式技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于智能路由的智能家居系統(tǒng)。

背景技術(shù)

新時代的發(fā)展讓廣大業(yè)主對掌握家里的實時情況、控制家庭設(shè)備提出了新的要求。但我國目前市場上的大部分產(chǎn)品只停留在家庭小范圍內(nèi)通過Zigbee、藍(lán)牙等技術(shù)組建的無線個域網(wǎng)（WPAN）控制的水平，沒有連接互聯(lián)網(wǎng)，各產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也不統(tǒng)一；智能化的家庭監(jiān)護(hù)、遠(yuǎn)程提醒等還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有實現(xiàn)。

在此背景下，急需一個兼容性好的平臺來融合互聯(lián)網(wǎng)和家庭無線個域網(wǎng)（WPAN）。相比于傳統(tǒng)路由器，智能路由器具有獨立的操作系統(tǒng)，用戶可以自主選擇安裝應(yīng)用，具有應(yīng)用市場的支持。它功能的擴展有多種方式，可隨時通過WIFI、串口等多種方式共享數(shù)據(jù)文件，操控家庭設(shè)備，實現(xiàn)家庭設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化和智能化。以此為基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)化的智能家居系統(tǒng)具有良好的兼容性和應(yīng)用前景，正是市場所需要的。兼容性、擴展性極佳的智能家居方案在市場上還是一片空白。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)，旨在通過物聯(lián)網(wǎng)讓在外的人員能得到家里的實時情況，控制家中門窗、空調(diào)和熱水器等設(shè)備。并能查看家庭的實時監(jiān)控視頻，獲取家中有害氣體、室溫等參數(shù)，擁有異常情況警告功能。

本發(fā)明由遠(yuǎn)程客戶端、智能路由器系統(tǒng)、家庭無線個域網(wǎng)（WPAN）三個部分組成。家庭設(shè)備之間通過微控制器組建無線個域網(wǎng)，提出了一種新型的工作在2.4g（ISM頻段）的射頻芯片NRF24L01組合MSP430系列微處理器設(shè)計網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，構(gòu)建微型家庭無線個域網(wǎng)的解決方案。并通過搭載Linux系統(tǒng)的智能路由，通過網(wǎng)絡(luò)封包轉(zhuǎn)串口與互聯(lián)網(wǎng)相連接，用戶通過網(wǎng)頁等遠(yuǎn)程的方式操控。實現(xiàn)安防和智能服務(wù)一體化，有良好的發(fā)展前景。

所述的家庭無線個域網(wǎng)（WPAN）指的是能在便攜式消費電器和通信設(shè)備之間進(jìn)行短距離特別連接的自組織網(wǎng)絡(luò)，其覆蓋范圍一般在10米半徑以內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸速率一般在1Mbps以內(nèi)，這里的特別連接含有兩層意思：（1）設(shè)備可以承擔(dān)主控功能，又可以承擔(dān)被控功能；（2）設(shè)備可以很容易地加入或者離開現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)有的個域網(wǎng)技術(shù)主要包括：藍(lán)牙、Zigbee、紅外、家庭射頻（HomeRF）、超寬帶（UWB）等。在發(fā)明中，無線個域網(wǎng)將主要采用工作在2.4G（ISM頻段）的射頻芯片NRF24L01結(jié)合MSP430系列微處理器設(shè)計網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，構(gòu)建微型家庭無線個域網(wǎng)。其具有經(jīng)濟可靠、功耗低、擴展性強的優(yōu)良特點。

所述的智能路由系統(tǒng)實質(zhì)上是Linux內(nèi)核的開源OpenWRT系統(tǒng)，除滿足一般的上網(wǎng)功能外，在此Linux平臺上還可自主開發(fā)各種應(yīng)用模塊，如本發(fā)明中的TCP/UDP封包轉(zhuǎn)串口、DDNS軟件模塊、網(wǎng)絡(luò)攝像頭軟件模塊等等，這一塊的技術(shù)點主要是結(jié)合各類算法設(shè)計貼合智能家居的軟件模塊。其擴展性能良好，管理起來十分輕松，系統(tǒng)升級也十分方便。

基于本套系統(tǒng)，本發(fā)明同時也提供了一種物聯(lián)網(wǎng)家居系統(tǒng)的操作方法：

步驟一：用戶通過網(wǎng)頁端從外網(wǎng)對固定域名發(fā)送對應(yīng)信息；

用戶通過網(wǎng)頁端進(jìn)行身份信息的確認(rèn)，確認(rèn)通過后用戶可以通過網(wǎng)頁端各各菜單中選擇對家居系統(tǒng)的信息獲取，并通過架設(shè)的智能路由的固定域名向路由發(fā)送信息。

步驟二：路由對接受的信息進(jìn)行抓包處理，將信息轉(zhuǎn)換成串口數(shù)據(jù)；

智能路由為路由器系統(tǒng)的一部分，路由部分就是用來實現(xiàn)將外網(wǎng)發(fā)送來的TCP/UDP協(xié)議的信息包轉(zhuǎn)化成串口的數(shù)據(jù)。智能路由搭載OpenWRT操作系統(tǒng)，無需自己編寫程序，可選擇性能穩(wěn)定的TCP/UDP封包轉(zhuǎn)串口軟件。安裝的抓包軟件可以實現(xiàn)TCP/UDP信息轉(zhuǎn)為串口信息；串口信息生成后通過路由上的串口線傳遞給家庭的移動終端；

步驟三：移動終端接受信息并通過星形網(wǎng)絡(luò)將信息發(fā)送給各功能組；

所述的移動終端是32位單片機搭載了實時操作系統(tǒng)uc/cosII系統(tǒng)，uc/cosII系統(tǒng)是一個可視化并提供觸屏功能的片上操作系統(tǒng)。經(jīng)過人性化的設(shè)計，屏幕上有六個鮮明的功能分別對應(yīng)控制六個從設(shè)備。32位終端可以通過接收來自路由的串口數(shù)據(jù)來對家居進(jìn)行操作，同樣也可以由用戶直接通過32位移動終端來進(jìn)行操作控制。32位終端與從設(shè)備間使用的是2.4g模塊的星形組網(wǎng)方式，SPI方式的通信方式。32位終端通過2.4g模塊將用戶的指令信息發(fā)送給對應(yīng)的從設(shè)備接收模塊。

步驟四：各功能組包括六個從設(shè)備，分別控制LED燈、用電器開關(guān)、電機、溫度傳感器、氣體傳感器、紅外控制；