一種基于混合網(wǎng)絡(luò)的智能開關(guān)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能家居產(chǎn)品，具體是一種能夠遠(yuǎn)程控制的無(wú)線開關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，市面在售的無(wú)線開關(guān)多是單通道一對(duì)一控制，或者只能夠遠(yuǎn)程單一控制，并不能稱之為智能家居產(chǎn)品，比如315MHz無(wú)線產(chǎn)品，僅能靠遙控器控制一個(gè)綁定的終端，并且通訊方式為單向，不能反饋回當(dāng)前狀態(tài)，且在使用過(guò)程中易受距離、障礙物、信號(hào)干擾等問(wèn)題影響。再如，有公司開發(fā)了基于WIFI無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線插座，也只能通過(guò)手機(jī)實(shí)現(xiàn)單一的操控，如果沒(méi)有WIFI網(wǎng)絡(luò)或者網(wǎng)絡(luò)故障，終端就只能進(jìn)行手動(dòng)控制，并且WIFI網(wǎng)絡(luò)也存在距離局限，適用范圍小。以上兩種方式的無(wú)線開關(guān)都是單一通訊形式的無(wú)線開關(guān)，易受多種因素影響，不能給用戶很好的使用體驗(yàn)，并不能很好地滿足智能家居的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有無(wú)線開關(guān)所存在的控制形式、通信距離、障礙物穿越和抗干擾方面的缺陷，本發(fā)明提供一套智能無(wú)線開關(guān)，該無(wú)線開關(guān)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立控制，而且可以穿越墻壁阻隔，在有WIFI信號(hào)時(shí)可以通過(guò)手機(jī)遠(yuǎn)程遙控，在沒(méi)有WIFI網(wǎng)絡(luò)的情況下可以室內(nèi)遙控。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:采用WIFI無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和Zigbee蜂窩通訊兩種通訊方式相結(jié)合，系統(tǒng)中包含一個(gè)控制器、多個(gè)路由器、多個(gè)終端和一個(gè)遙控器，其中路由器和終端的數(shù)量由房間數(shù)量和結(jié)構(gòu)決定?？刂破骷闪司W(wǎng)關(guān)和Zigbee協(xié)調(diào)器，用于Zigbee網(wǎng)絡(luò)和WIFI網(wǎng)絡(luò)的接駁；Zigbee路由器能夠連接多個(gè)Zigbee終端或Zigbee路由器，用于延伸控制網(wǎng)絡(luò)的范圍。Zigbee終端可以控制用電器的開關(guān)，并反饋回開關(guān)狀態(tài)。遙控器能夠?qū)ο到y(tǒng)內(nèi)所有的開關(guān)進(jìn)行控制并顯示各個(gè)開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)。系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)3級(jí)路有深度，每個(gè)路由可以綁定多于10個(gè)節(jié)點(diǎn)(包含路由器節(jié)點(diǎn))，并且掉電重啟后能夠自動(dòng)組網(wǎng)。各個(gè)模塊符合國(guó)標(biāo)GB6829-86標(biāo)準(zhǔn)墻壁開關(guān)尺寸。
[0005]本發(fā)明的有益效果是，可以實(shí)現(xiàn)更大范圍的無(wú)線開關(guān)控制，并實(shí)現(xiàn)了本地遙控和遠(yuǎn)程控制的結(jié)合，采用WIFI網(wǎng)絡(luò)和Zigbee蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，控制方式更多、通訊距離更遠(yuǎn)、抗干擾能力更強(qiáng)。通過(guò)手機(jī)APP的輔助和冗余的硬件設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)定時(shí)開關(guān)、調(diào)光等擴(kuò)展功能。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的總體示意圖
圖2是本發(fā)明中本地Zigbee開關(guān)(路由器或終端)的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0007]現(xiàn)在結(jié)合系統(tǒng)總體示意圖和Zigbee模塊的電路原理圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0008]如圖1所示，控制器(內(nèi)建Zigbee協(xié)調(diào)器)與Zigbee路由器、Zigbee終端和遙控器組成Zigbee控制網(wǎng)絡(luò)，其中每一個(gè)路由器和終端都可以是一個(gè)開關(guān)或插座，能夠?qū)崿F(xiàn)家用電器的開關(guān)控制。其控制原理是通過(guò)內(nèi)置單片機(jī)輸出信號(hào)控制可控硅的開通和關(guān)斷來(lái)控制電路的通斷。遙控器為一帶顯示屏的終端，能夠向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的開關(guān)發(fā)送開關(guān)指令，并能接收并顯示網(wǎng)絡(luò)內(nèi)開關(guān)所反饋回來(lái)的開關(guān)狀態(tài)。控制器包含兩部分:網(wǎng)關(guān)和協(xié)調(diào)器。其中網(wǎng)關(guān)內(nèi)建WIFI模塊，能夠鏈接到家庭WIFI無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。而協(xié)調(diào)器則是Zigbee開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的一部分，負(fù)責(zé)Zigbee開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)運(yùn)行，并能夠?qū)IFI收到的控制信號(hào)發(fā)送到路由器或終端。
[0009]擴(kuò)展功能中的調(diào)光功能則是通過(guò)單片機(jī)的PffM (脈寬調(diào)制)輸出去控制可控硅的開關(guān)頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0010]手機(jī)客戶端APP和計(jì)算機(jī)客戶端用來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，能夠根據(jù)特定的IP地址或MAC地址定向到控制器，并發(fā)送指令對(duì)Zigbee開關(guān)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制。
[0011]擴(kuò)展功能中的定時(shí)功能則是通過(guò)上述客戶端軟件的定時(shí)發(fā)送指令實(shí)現(xiàn)的。
[0012]如圖2所示，Zigbee開關(guān)硬件采用內(nèi)建Zigbee通訊模塊的單片機(jī)作為主控器件，面板上帶有2個(gè)按鍵和2個(gè)LED指示燈，其中按鍵I為復(fù)位，按鍵2為手動(dòng)開關(guān)鍵，LEDl為電源指示，LED2為開關(guān)狀態(tài)指示。電源采用安森美的AC-DC電源芯片為核心設(shè)計(jì)了不含有變壓器的220V AC轉(zhuǎn)3.3V DC電源電路。并設(shè)計(jì)了交流電過(guò)零監(jiān)測(cè)電路以控制可控硅在合適的時(shí)間開通關(guān)斷，延長(zhǎng)其使用壽命。
[0013]網(wǎng)關(guān)的硬件設(shè)計(jì)采用TI的WIFI芯片，并通過(guò)I2C通訊協(xié)議與協(xié)調(diào)器的MCU進(jìn)行通訊。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于混合網(wǎng)絡(luò)的智能開關(guān)，其特征在于系統(tǒng)采用Zigbee蜂窩網(wǎng)絡(luò)和WIFI無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的工作方式；其中， 所述Zigbee網(wǎng)絡(luò)部分，用于組建本地?zé)o線開關(guān)網(wǎng)絡(luò)； 所述WIFI網(wǎng)絡(luò)部分，用于實(shí)現(xiàn)手機(jī)或電腦客戶端遠(yuǎn)程控制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Zigbee和WIFI混合網(wǎng)絡(luò)的智能開關(guān)，系統(tǒng)組成具體包含: 開關(guān)(Zigbee終端)，用于控制用電器開通關(guān)斷； 開關(guān)(Zigbee路由器)，用于控制用電器開通關(guān)斷并實(shí)現(xiàn)信號(hào)路由延伸控制范圍； 控制器(Zigbee協(xié)調(diào)器部分)，用于自組建本地控制網(wǎng)絡(luò)。3.控制器(WIFI網(wǎng)關(guān))，用于連接家庭網(wǎng)絡(luò)，并將客戶端控制信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給Zigbee協(xié)調(diào)器部分，控制本地開關(guān)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的開關(guān)； 遙控器(Zigbee終端)，用于控制本地控制網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的開關(guān)并顯示開關(guān)反饋的狀態(tài)； 遠(yuǎn)程客戶端(手機(jī)APP和電腦網(wǎng)頁(yè)應(yīng)用)，用于通過(guò)手機(jī)或電腦遠(yuǎn)程控制本地Zigbee開關(guān)的開通關(guān)斷。4.一種如權(quán)利要求1所述的基于混合網(wǎng)絡(luò)的智能開關(guān)的工作方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:控制器、開關(guān)、遙控器初始化； 步驟2:控制器、開關(guān)、遙控器自組建Zigbee控制網(wǎng)絡(luò)，控制器連接家庭網(wǎng)絡(luò)； 步驟3:查詢控制信號(hào)，若遙控器動(dòng)作，發(fā)送指定控制信息到指定開關(guān)，控制其開通關(guān)斷，返回并顯示狀態(tài)信息；若遠(yuǎn)程客戶端動(dòng)作，發(fā)送控制信息到控制器，并由WIFI網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)到本地Zigbee開關(guān)網(wǎng)絡(luò)； 步驟4:查詢控制信號(hào)，若長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有任何動(dòng)作，進(jìn)入低功耗待機(jī)狀態(tài)，可通過(guò)任意動(dòng)作喚醒。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于Zigbee和WIFI混合網(wǎng)絡(luò)的智能開關(guān)，包括控制器（WIFI網(wǎng)關(guān)和Zigbee協(xié)調(diào)器）、開關(guān)（Zigbee路由器和Zigbee終端）、遙控器（Zigbee終端）和遠(yuǎn)程客戶端，其中，控制器、遙控器和開關(guān)組成了Zigbee本地控制網(wǎng)絡(luò)，控制器通過(guò)WIFI將本地控制網(wǎng)絡(luò)接入到家庭網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)遠(yuǎn)程客戶端實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，以上這些部分構(gòu)成了本發(fā)明。
【IPC分類】G05B19/042
【公開號(hào)】CN105045161
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510175017
【發(fā)明人】趙海亮, 王中華, 劉守昌, 郭洪振
【申請(qǐng)人】濟(jì)南大學(xué)
【公開日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年4月15日