專利名稱：樓宇空調(diào)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及智能家居領(lǐng)域，具體涉及一種樓宇空調(diào)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。技術(shù)背景ZigBee是一種新興的近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)， 主要用于近距離的無線連接傳輸。它依據(jù)IEEE802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)千個(gè)微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信。這種技術(shù)在樓宇自動(dòng)化、工業(yè)監(jiān)控領(lǐng)域具有非常廣闊的市場(chǎng)空間。樓宇自動(dòng)化管理系統(tǒng)由各類相關(guān)又獨(dú)立的子系統(tǒng)構(gòu)成，最基本的子系統(tǒng)是能源控制管理子系統(tǒng)和安防管理子系統(tǒng)。能源管理子系統(tǒng)的功能主要是對(duì)空調(diào)、照明、供水等應(yīng)用的管理，以使在控制成本的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)樓宇內(nèi)舒適的工作環(huán)境。系統(tǒng)這些功能的實(shí)現(xiàn)需要獲得大量環(huán)境數(shù)據(jù)作為調(diào)控基礎(chǔ)，現(xiàn)階段這些數(shù)據(jù)主要依靠各種功能的傳感器獲得。隨著環(huán)境監(jiān)測(cè)功能的增多，所需的傳感器數(shù)量也急劇增加。使用有線傳感器組成的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)布線量大、安裝和維護(hù)費(fèi)用高、可靠性差，并且在復(fù)雜建筑物中的某些地方無法布線。而無線傳感器監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)具有耗資小、安裝和維護(hù)方便、運(yùn)行和更新費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，相對(duì)有線傳感器網(wǎng)絡(luò)，在樓宇內(nèi)的空調(diào)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)具有更好的應(yīng)用前景。
發(fā)明內(nèi)容為解決上述問題，本實(shí)用新型結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和ZigBee無線協(xié)議技術(shù)， 設(shè)計(jì)一種樓宇空調(diào)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種樓宇空調(diào)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于包括溫濕度采集模塊、空調(diào)控制模塊、路由節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器、GPRS模塊、有線網(wǎng)絡(luò)， 微處理器，所述溫濕度采集模塊、空調(diào)控制模塊與路由節(jié)點(diǎn)連接；所述的溫濕度傳感器通過IIC總線與微處理器相連接，用于溫濕度信號(hào)的采集；所述的GPRS模塊與微處理器相連接，用于微處理器與無線網(wǎng)絡(luò)的通信；所述的協(xié)調(diào)器用于協(xié)調(diào)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)以及與中央控制點(diǎn)的通信。本實(shí)用新型的第一優(yōu)選方案為，其特征在于溫濕度傳感器包括SHT71。本實(shí)用新型的第二優(yōu)選方案為，其特征在于所述的路由節(jié)點(diǎn)采用TI公司的 CC2430，包含一個(gè)CC2420射頻收發(fā)器和一個(gè)8051微處理器。本實(shí)用新型的第三優(yōu)選方案為，其特征在于所述的協(xié)調(diào)器采用Chipcon公司生產(chǎn)的符合2. 4GHz IEEES02. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)的射頻收發(fā)器CC2420。本實(shí)用新型的第四優(yōu)選方案為，其特征在于GPRS模塊包括GPRS1090。本實(shí)用新型的第五優(yōu)選方案為，其特征在于所述的微處理器包括ARMl 1-S3C6410 處理器。本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思是在該系統(tǒng)中，樓宇中的每個(gè)房間都安裝有一個(gè)無線智能傳感器節(jié)點(diǎn)，組成傳感器網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)包括一個(gè)溫濕度傳感器，一個(gè)空調(diào)控制器?？刂迫藛T可通過手機(jī)指令或者Internet向傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)出控制要求，整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)組網(wǎng)完成上述溫濕度傳感與對(duì)空調(diào)的控制。自動(dòng)組網(wǎng)的要求是，按照某種組網(wǎng)算法，系統(tǒng)中任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)均有可能成為中心匯聚節(jié)點(diǎn)，該匯聚節(jié)點(diǎn)接收指令并發(fā)送回饋信息，并與其他節(jié)點(diǎn)交換信息。若該中心匯聚節(jié)點(diǎn)被關(guān)閉，則網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)按照算法推舉其他節(jié)點(diǎn)繼任匯聚節(jié)點(diǎn)，繼續(xù)完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控任務(wù)。本實(shí)用新型的技術(shù)優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、可靠的樓宇空調(diào)自動(dòng)控制，提出了一種基于混合式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。

圖I為本實(shí)施例整體框圖。圖2為本實(shí)施例主程序流程圖。圖3為本實(shí)施例溫濕度傳感器節(jié)點(diǎn)流程圖。圖4為本實(shí)施例ZigBee網(wǎng)關(guān)程序流程圖。圖5為本實(shí)施例微處理器與有線網(wǎng)絡(luò)模塊連接示意圖。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)DI所示。本實(shí)用新型采用了以ARMll處理器作為CPU，CPU的功能包括傳感器信息的處理及與用戶之間的交互。圖2是本實(shí)施例主程序流程圖。首先進(jìn)行初始化，然后進(jìn)行ZigBee組網(wǎng)，組建一個(gè)完整的zigbee網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)包括兩個(gè)步驟網(wǎng)絡(luò)初始化、節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)，其中節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)又包括兩個(gè)步驟通過與協(xié)調(diào)器連接入網(wǎng)和通過已有父節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)。 Zigbee網(wǎng)絡(luò)的建立是由網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器發(fā)起的，任何一個(gè)zigbee節(jié)點(diǎn)要組建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)必須要滿足以下兩點(diǎn)要求I.節(jié)點(diǎn)是FFD節(jié)點(diǎn)，具備zigbee協(xié)調(diào)器的能力；2.節(jié)點(diǎn)還沒有與其他網(wǎng)絡(luò)連接，當(dāng)節(jié)點(diǎn)已經(jīng)與其他網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)，此節(jié)點(diǎn)只能作為該網(wǎng)絡(luò)的子節(jié)點(diǎn)，因?yàn)橐粋€(gè)zigbee網(wǎng)絡(luò)中有且只有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。組網(wǎng)后用戶可設(shè)定報(bào)警閾值，之后各傳感器節(jié)點(diǎn)開始工作，將溫濕度數(shù)據(jù)發(fā)送給微處理器進(jìn)行處理，若采集到的數(shù)據(jù)超過閾值則微處理器通過GPRS給手機(jī)發(fā)送報(bào)警短信。用戶可通過短信或Internet給微處理器發(fā)送控制命令， 使空調(diào)按照用戶的要求進(jìn)行工作。圖3為本實(shí)施例溫濕度傳感器節(jié)點(diǎn)流程圖。首先節(jié)點(diǎn)等待加入ZigBee網(wǎng)絡(luò)，加入后溫濕度采集定時(shí)器啟動(dòng)，溫濕度參數(shù)進(jìn)行周期性的采集并將其發(fā)送出去。圖4為本實(shí)施例ZigBee網(wǎng)關(guān)程序流程圖。自動(dòng)組網(wǎng)的要求是，按照某種組網(wǎng)算法，系統(tǒng)中任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)均有可能成為中心匯聚節(jié)點(diǎn)，該匯聚節(jié)點(diǎn)接收指令并發(fā)送回饋信息，并與其他節(jié)點(diǎn)交換信息。若該中心匯聚節(jié)點(diǎn)被關(guān)閉，則網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)按照算法推舉其他節(jié)點(diǎn)繼任匯聚節(jié)點(diǎn)，繼續(xù)完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控任務(wù)。圖5為本實(shí)施例微處理器與有線網(wǎng)絡(luò)模塊連接示意圖。MAC控制器和PHY的連接是通過Mil、RMII等接口實(shí)現(xiàn)的。在IEEE802協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)系列中，數(shù)據(jù)鏈路層包括LLC和MAC兩個(gè)子層。其中MAC負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)幀的封裝、解封、發(fā)送和接收功能。物理層PHY的結(jié)構(gòu)隨著傳輸速率的不同而有一定差異。MII是連接數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的接口。根據(jù)協(xié)議，要求 MII接口具有的功能有數(shù)據(jù)和幀分隔符的讀/寫時(shí)鐘同步；提供獨(dú)立的讀/寫數(shù)據(jù)通道; 為MAC層和PHY層提供相應(yīng)的管理以及支持全雙工模式，對(duì)于IOBaseTest等網(wǎng)絡(luò)，從以太網(wǎng)PHY芯片輸出的是傳輸所需的差分信號(hào)。但是，還需要一個(gè)網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器，網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器可起到抑制共模干擾、隔離線路以及阻抗匹配等作用。ZigBee定義了 3種設(shè)備類型 協(xié)調(diào)器、路由節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)，其中終端節(jié)點(diǎn)不具有路由功能，在不發(fā)射和接收數(shù)據(jù)時(shí)可以休眠。以此為基礎(chǔ)，ZigBee網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了 3種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型拓?fù)?、網(wǎng)狀拓?fù)洹⒑蜆錉钔負(fù)?、星狀拓?fù)渲?，所有端?jié)點(diǎn)都和唯一的路由節(jié)點(diǎn)通信，終端節(jié)點(diǎn)之間的通信需要通過路由節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)；樹形拓?fù)涫嵌鄠€(gè)星狀拓?fù)涞募?；網(wǎng)狀拓?fù)渲校我鈨蓚€(gè)設(shè)備在有效通信距離內(nèi)都能直接互相通信，節(jié)點(diǎn)有多條路徑到達(dá)其他節(jié)點(diǎn)，有自組織、自修復(fù)的能力，當(dāng)某條鏈路發(fā)生故障時(shí)，節(jié)點(diǎn)能尋找到其他路徑進(jìn)行傳輸，但是星狀網(wǎng)絡(luò)功耗較大，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)需要不斷監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)路徑信息，長(zhǎng)時(shí)間處于工作狀態(tài)。為延長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)的使用壽命和簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性，系統(tǒng)終端節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)采用星型拓?fù)?，而路由?jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)采用網(wǎng)狀拓?fù)洹?br> 權(quán)利要求1.一種樓宇空調(diào)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于包括溫濕度采集模塊、空調(diào)控制模塊、路由節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器、GPRS模塊、有線網(wǎng)絡(luò)，微處理器，所述溫濕度采集模塊、空調(diào)控制模塊與路由節(jié)點(diǎn)連接；所述的溫濕度傳感器通過IIC總線與微處理器相連接，用于溫濕度信號(hào)的采集；所述的GPRS模塊與微處理器相連接，用于微處理器與無線網(wǎng)絡(luò)的通信；所述的協(xié)調(diào)器用于協(xié)調(diào)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)以及與中央控制點(diǎn)的通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種樓宇空調(diào)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于溫濕度傳感器包括 SHT71。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種樓宇空調(diào)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的路由節(jié)點(diǎn)采用TI公司的CC2430，包含一個(gè)CC2420射頻收發(fā)器和一個(gè)8051微處理器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種樓宇空調(diào)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的協(xié)調(diào)器采用Chipcon公司生產(chǎn)的符合2. 4GHz IEEES02. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)的射頻收發(fā)器CC2420。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種樓宇空調(diào)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于GPRS模塊包括 GPRS1090。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種樓宇空調(diào)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的微處理器包括ARM11-S3C6410處理器。
專利摘要本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)樓宇內(nèi)的空調(diào)自動(dòng)管理而設(shè)計(jì)的一種樓宇空調(diào)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。其中包括溫濕度采集模塊、空調(diào)控制模塊、路由節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器、GPRS模塊、有線網(wǎng)絡(luò)，微處理器。所述溫濕度采集模塊用于采集室內(nèi)溫濕度信息；所述空調(diào)控制模塊用于空調(diào)的控制；所述路由節(jié)點(diǎn)用于對(duì)接收到的數(shù)據(jù)或命令進(jìn)行信號(hào)加強(qiáng)后找到最佳路徑之后再轉(zhuǎn)發(fā)；所述協(xié)調(diào)器用于網(wǎng)絡(luò)的建立、維持和管理；所述的有線網(wǎng)絡(luò)用于ARM微處理器與有線網(wǎng)絡(luò)的通信；所述微處理器用于空調(diào)信息的處理。本實(shí)用新型具有靈活、可靠性高、智能的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05B19/418GK202306281SQ201120388120
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者鄒雅嫻 申請(qǐng)人:無錫大麥創(chuàng)意設(shè)計(jì)有限公司