一种低成本分散式智能居家系统 |
|||||||
| 申请号 | CN201710878976.2 | 申请日 | 2017-09-26 | 公开(公告)号 | CN107479398A | 公开(公告)日 | 2017-12-15 |
| 申请人 | 五邑大学; | 发明人 | 刘战; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种低成本分散式智能居家系统，包括用于记录和查询用电信息的 电能 记录系统、用于远程控制家电设备的远程家电控制系统和用于为用户提供系统操作 接口 的网络终端，电能记录系统和远程家电控制系统分别通过无线网络与网络终端连接,电能记录系统和远程家电控制系统分别以外置方式接入用电线路、与家电设备无线连接。本发明以外部结构的形式与用电线路及家电设备相连，可以自动记录用电信息，用户可以通过网络终端利用无线网络操控电能记录系统和远程家电控制系统，实现对用电信息的远程查询和对家电设备的远程控制，无需改变家居内原有的 硬件 线路和房屋结构，能够在现有的建筑上实现低成本、分散式的智慧化居家生活。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种低成本分散式智能居家系统，其特征在于：包括用于记录和查询用电信息的电能记录系统(1)和用于远程控制家电设备的远程家电控制系统(2)，还包括用于为用户提供系统操作接口的网络终端(3)，所述电能记录系统(1)和远程家电控制系统(2)分别通过无线网络与所述网络终端(3)连接，所述电能记录系统(1)以外置方式接入用电线路，所述远程家电控制系统(2)以外置方式与家电设备无线连接。 |
||||||
| 说明书全文 | 一种低成本分散式智能居家系统技术领域[0001] 本发明涉及智慧家庭领域，特别是一种低成本分散式智能居家系统。 背景技术[0002] 随着现代科技的不断进步，人们的生活水平不断提高，生活更加便利，“智慧家庭生活”成为一个重要的发展趋势。智慧家庭在欧、美、日等先进国家，早已盛行多年。数字杂志2010年6月份对智慧家庭未来趋势提到：“智慧居家主要建构在家庭控制网络之上，以家庭自动化系统为核心，透过中央控制各项家用设备，而达到便利舒适、节能环保、安全监控、健康照护及影音娱乐之应用。” [0003] 智慧化居家生活在国内外皆有不错的发展，但却一直没办法普及到各个家庭当中，最大的因素在于要达到智慧化居家生活必须事前就必须做好规划线路、与房屋结构的整合、以及日后维修等问题，所以很难在现有的建筑上实现智慧化居家生活。 [0004] 因此如何排除规划线路、与结构的整合等问题，在现有建筑中实现低成本的智慧化家居生活是一个需要研究的课题。 发明内容[0006] 本发明解决其问题所采用的技术方案是：一种低成本分散式智能居家系统，包括用于记录和查询用电信息的电能记录系统、用于远程控制家电设备的远程家电控制系统和用于为用户提供系统操作接口的网络终端，所述电能记录系统和远程家电控制系统分别通过无线网络与所述网络终端连接，所述电能记录系统以外置方式接入用电线路，所述远程家电控制系统以外置方式与家电设备无线连接。 [0007] 进一步，所述电能记录系统包括用于获取用电信息的网络型数字电表、用于接收并分析计算用电信息的第一分布式模块和用于存储用电信息的数据库，所述网络型数字电表通过网络与所述第一分布式模块相连，所述第一分布式模块将分析计算后的用电信息存入所述数据库，并从所述数据库中读取用电信息，所述第一分布式模块通过无线网络与所述网络终端相连。数据库使用的是MySQL数据库，稳定性强，网络型数字电表每分钟会将所侦测到的用电信息利用TCP/IP协议传送至第一分布式模块上，第一分布式模块分析接收到的用电信息，计算出实际的用电信息并写入数据库，第一分布式模块可以根据用户的指令从数据库中读取存储的用电信息，第一分布式模块可以通过WiFi信号与网络终端相连，适用于家居环境。 [0008] 进一步，所述远程家电控制系统包括用于发送和接收控制信号的第二分布式模块和用于设定家电设备状态的中继控制模块，所述第二分布式模块通过线缆与所述中继控制模块相连，所述第二分布式模块通过无线网络与所述网络终端相连，所述中继控制模块通过无线信号与家电设备相连。第二分布式模块通过RS232接口借助线缆与中继控制模块相连，RS232接口常见且成本低，普遍应用于控制系统；第二分布式模块通过WiFi信号与网络终端相连，适用于家居环境。 [0009] 优选地，所述远程家电控制系统为ZigBee家电控制系统和/或红外线家电控制系统。ZigBee技术适用于近距离的家居环境，功耗小、成本低，响应速度快，支持同时控制多个设备，是一种优秀的智能家居控制通讯方式；红外线通讯容量大，抗干扰能力强，设备结构简单、体积小、重量轻且价格低，同样是一种优秀的智能家居控制通讯方式。 [0010] 具体地，所述ZigBee家电控制系统中的第二分布式模块为ZigBee分布式模块，其中的中继控制模块为ZigBee无线通讯模块，所述ZigBee无线通讯模块通过ZigBee协议与家电设备相连。ZigBee家电控制系统使用的是ZigBee相关技术，适用于可以自带ZigBee通讯模块的家电设备。 [0011] 进一步，所述红外家电控制系统中的第二分布式模块为红外分布式模块，其中的中继控制模块为红外控制模块，所述红外控制模块通过红外线与家电设备相连。红外家电控制系统使用的是红外线相关技术，适用于自带红外线通讯模块的家电设备。 [0012] 进一步，所述网络终端为架设在服务器上的网页应用程序，所述网页应用程序包括用户控制界面和查询结果显示界面。网页应用程序主要是一套以网络编程语言专门编写的Web网页应用程序，可以结合用户的实际需求提供相应的用户界面，方便用户清晰地查看并提供详细的用户选项，实现对远程家电控制系统的具体操控和各类用电信息的详细查询。 [0013] 优选地，所述第一分布式模块、第二分布式模块为树莓派微型电脑。树莓派(Raspberry Pi)是一款体积小但功能十分强大的微型电脑，具备所有PC基本功能且成本低，经过编程开发可以实现电能记录系统和远程家电控制系统所需要的一切功能，适用于智能居家环境。 [0014] 一种应用所述的一种低成本分散式智能居家系统的用电查询方法，包括以下步骤： [0015] A1.用户通过因特网访问所述网络终端,利用网页应用程序中的用户控制界面进行用电查询操作； [0017] A3.电能记录系统中的第一分布式模块根据用电信息查询请求从用于存储用电信息的数据库中读取相应用电信息； [0018] A4.第一分布式模块将用电信息回传至所述网页应用程序； [0019] A5.网页应用程序以图表或数字形式将用电信息显示在查询结果显示界面上。 [0020] 用户在用户控制界面中点选用电查询选项后，可以看到进一步细分的功能选项，包括查询目前用电量和查询历史用电量，其中又包括了详细的用电记录、单日/单月/年度的用电量查询，以及比较两个时段间的用电量和根据特定条件搜寻用电量，根据用户所选择的功能，网页应用程序会将对应的请求通过因特网发送至第一分布式模块，第一分布式模块从数据库中读取相应数据后回传，网页应用程序上就会根据用户选择的显示方式以图表或数字的形式在结果显示界面上显示查询的内容。 [0021] 一种应用所述的一种低成本分散式智能居家系统的家电控制方法，包括以下步骤： [0022] B1.用户通过因特网访问所述网络终端，利用网页应用程序中的用户控制界面进行家电控制操作； [0024] B3.远程家电控制系统中的第二分布式模块将家电开关控制请求或家电状态设定请求发送至用于设定家电设备状态的中继控制模块； [0025] B4.中继控制模块根据请求内容生成控制指令并发送至相应家电设备； [0026] B5.相应家电设备根据控制指令开关电源或改变状态。 [0027] 用户在用户控制界面中点选家电控制选项后，可以看到进一步细分的功能选项，包括电灯控制、冷气控制、情景灯控制、音乐控制等，控制又分为开关控制和状态设定控制，根据用户所选择的功能，网页应用程序会将对应的请求通过因特网发送至第二分布式模块，第二分布式模块将指令传输至中继控制模块，中继控制模块根据指令控制相应家电设备的开关或者状态改变。 [0028] 本发明的有益效果是：本发明采用的一种低成本分散式智能居家系统，以外部结构的形式与用电线路及家电设备相连，可以自动记录用电信息，用户通过网络终端所提供的网页前端操作接口，即可利用无线网络操控电能记录系统和远程家电控制系统，实现对用电信息的远程查询和对家电设备的远程控制，无需改变家居内原有的硬件线路和房屋结构，排除规划线路、与结构的整合等问题，能够在现有的建筑上实现低成本、分散式的智慧化居家生活。附图说明 [0029] 下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。 [0030] 图1是本发明低成本分散式智能居家系统的系统架构图； [0031] 图2是本发明电能记录系统的内部结构图； [0032] 图3是本发明远程家电控制系统的内部结构图； [0033] 图4是本发明用电查询方法的流程图； [0034] 图5是本发明家电控制方法的流程图。 具体实施方式[0035] 参照图1，一种低成本分散式智能居家系统，包括用于记录和查询用电信息的电能记录系统1、用于远程控制家电设备的远程家电控制系统2和用于为用户提供系统操作接口的网络终端3，所述电能记录系统1和远程家电控制系统2分别通过无线网络与所述网络终端3连接，所述电能记录系统1以外置方式接入用电线路，所述远程家电控制系统2以外置方式与家电设备无线连接。本发明以外部结构的形式与用电线路及家电设备相连，可以自动记录用电信息，用户通过网络终端3所提供的网页前端操作接口，即可利用无线网络操控电能记录系统1和远程家电控制系统2，实现对用电信息的远程查询和对家电设备的远程控制，无需改变家居内原有的硬件线路和房屋结构，排除规划线路、与结构的整合等问题，能够在现有的建筑上实现低成本、分散式的智慧化居家生活。 [0036] 所述网络终端3为架设在服务器上的网页应用程序，所述网页应用程序包括用户控制界面和查询结果显示界面。网页应用程序主要是一套以HTML、PHP、Python等语言专门编写的Web网页应用程序，可以结合用户的实际需求提供相应的用户界面，方便用户清晰地查看并提供详细的用户选项，包括且不限于查询每日用电详细信息、耗电量统计、非固定时段耗电量、每年/月耗电量、用电量警戒值设定等，以及精确到具体用电设备的控制选择，可以实现对远程家电控制系统2的具体操控和各类用电信息的详细查询。 [0037] 参照图2，所述电能记录系统1包括用于获取用电信息的网络型数字电表4、用于接收并分析计算用电信息的第一分布式模块5和用于存储用电信息的数据库6，所述网络型数字电表4通过网络与所述第一分布式模块5相连，所述第一分布式模块5将分析计算后的用电信息存入所述数据库6，并从所述数据库6中读取用电信息，所述第一分布式模块5通过无线网络与所述网络终端3相连。数据库6使用的是MySQL数据库，稳定性强，网络型数字电表4每分钟会将所侦测到的用电信息利用TCP/IP协议传送至第一分布式模块5上，第一分布式模块5分析接收到的用电信息，计算出实际的用电信息并写入数据库6，第一分布式模块5可以根据用户的指令从数据库6中读取存储的用电信息，第一分布式模块5可以通过WiFi信号与网络终端3相连，适用于家居环境。 [0038] 参照图3，所述远程家电控制系统2包括用于发送和接收控制信号的第二分布式模块7和用于设定家电设备状态的中继控制模块8，所述第二分布式模块7通过线缆与所述中继控制模块8相连，所述第二分布式模块7通过无线网络与所述网络终端3相连，所述中继控制模块8通过无线信号与家电设备相连。第二分布式模块7通过RS232接口借助线缆与中继控制模块8相连，RS232接口常见且成本低，普遍应用于控制系统；第二分布式模块7通过WiFi信号与网络终端3相连，适用于家居环境。 [0039] 本发明中远程家电控制系统有两种优选的方案，分别为ZigBee家电控制系统和红外线家电控制系统。 [0040] 其中ZigBee家电控制系统中的第二分布式模块7为ZigBee分布式模块，其中的中继控制模块8为ZigBee无线通讯模块，所述ZigBee无线通讯模块通过ZigBee协议与家电设备相连。ZigBee技术适用于近距离的家居环境，功耗小、成本低，响应速度快，支持同时控制多个设备，是一种优秀的智能家居控制通讯方式，适用于可以自带ZigBee通讯模块的家电设备。 [0041] 红外家电控制系统中的第二分布式模块7为红外分布式模块，其中的中继控制模块8为红外控制模块，所述红外控制模块通过红外线与家电设备相连。红外线通讯容量大，抗干扰能力强，设备结构简单、体积小、重量轻且价格低，同样是一种优秀的智能家居控制通讯方式，适用于自带红外线通讯模块的家电设备。 [0042] 优选地，所述第一分布式模块6、第二分布式模块7为树莓派微型电脑。树莓派(Raspberry Pi)是一款体积小但功能十分强大的微型电脑，具备所有PC基本功能且成本低，经过编程开发可以实现电能记录系统和远程家电控制系统所需要的一切功能，适用于智能居家环境。 [0043] 参照图4，一种应用所述的一种低成本分散式智能居家系统的用电查询方法，包括以下步骤： [0044] A1.用户通过因特网访问所述网络终端3,利用网页应用程序中的用户控制界面进行用电查询操作； [0045] A2.网络终端将用电信息查询请求发送至电能记录系统1； [0046] A3.电能记录系统1中的第一分布式模块5根据用电信息查询请求从用于存储用电信息的数据库6中读取相应用电信息； [0047] A4.第一分布式模块5将用电信息回传至网页应用程序； [0048] A5.网页应用程序以图表或数字形式将用电信息显示在查询结果显示界面上。 [0049] 用户在用户控制界面中点选用电查询选项后，可以看到进一步细分的功能选项，包括查询目前用电量和查询历史用电量，其中又包括了详细的用电记录、单日/单月/年度的用电量查询，以及比较两个时段间的用电量和根据特定条件搜寻用电量，根据用户所选择的功能，网页应用程序会将对应的请求通过因特网发送至第一分布式模块5，第一分布式模块5从数据库6中读取相应数据后回传，网页应用程序上就会根据用户选择的显示方式以图表或数字的形式在结果显示界面上显示查询的内容。 [0050] 参照图5，一种应用所述的一种低成本分散式智能居家系统的家电控制方法，包括以下步骤： [0051] B1.用户通过因特网访问所述网络终端3，利用网页应用程序中的用户控制界面进行家电控制操作； [0052] B2.网络终端将家电开关控制请求或家电状态设定请求发送至远程家电控制系统2； [0053] B3.远程家电控制系统2中的第二分布式模块7将家电开关控制请求或家电状态设定请求发送至用于设定家电设备状态的中继控制模块8； [0054] B4.中继控制模块8根据请求内容生成控制指令并发送至相应家电设备； [0055] B5.相应家电设备根据控制指令开关电源或改变状态。 [0056] 用户通过因特网访问所述网络终端3，点选网页应用程序中用户控制界面内的家电控制选项后，网页应用程序将家电开关控制请求或家电状态设定请求发送至所述远程家电控制系统2中的第二分布式模块7，所述第二分布式模块7将家电开关控制请求或家电状态设定请求发送至所述中继控制模块8，所述中继控制模块8根据请求内容通过无线信号将控制指令发送至相应家电设备，并开关相应家电设备电源或改变相应家电设备状态。用户在用户控制界面中点选家电控制选项后，可以看到进一步细分的功能选项，包括电灯控制、冷气控制、情景灯控制、音乐控制等，控制又分为开关控制和状态设定控制，根据用户所选择的功能，网页应用程序会将对应的请求通过因特网发送至第二分布式模块7，第二分布式模块7将指令传输至中继控制模块8，中继控制模块8根据指令控制相应家电设备的开关或者状态改变。 [0057] 以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈