一种基于KNX和MQTT协议的智能家居控制系统的制作方法

本实用新型涉及一种控制系统，具体是一种基于KNX和MQTT协议的智能家居控制系统。

背景技术：

KNX是Konnex的缩写。1999年5月，欧洲三大总线协议EIB、BatiBus和EHSA合并成立了Konnex协会，提出了KNX接口。该协议以EIB为基础，兼顾了BatiBus和EHSA的物理层规范，并吸收了BatiBus和EHSA中配置模式等优点，提供了家庭、楼宇自动化的完整解决方案。KNX是唯一全球性的住宅和楼宇控制标准。在KNX系统中，总线接法是区域总线下接主干线，主干线下接总线，系统允许有15个区域，即有15条区域总线，每条区域总线或者主干线允许连接多达15条总线，而每条总线最多允许连接64台设备，这主要取决于电源供应和设备功耗。每一条区域总线、主干线或总线，都需要一个变压器来供电，每一条总线之间通过隔离器来区分。在整个系统中，所有的传感器都通过数据线与制动器连接，而制动器则通过控制电源电路来控制电器。所有器件都通过同一条总线进行数据通信，传感器发送命令数据，相应地址上的制动器就执行相应的功能。

MQTT是一个物联网传输协议，它被设计用于轻量级的发布/订阅式消息传输，旨在为低带宽和不稳定的网络环境中的物联网设备提供可靠的网络服务。MQTT是专门针对物联网开发的轻量级传输协议。MQTT协议针对低带宽网络，低计算能力的设备，做了特殊的优化，使得其能适应各种物联网应用场景。MQTT的设计思想是开源、可靠、轻巧、简单，MQTT的传输格式非常精小，最小的数据包只有2个比特，且无应用消息头。MQTT可以保证消息的可靠性，它包括三种不同的服务质量(最多只传一次、最少被传一次、一次且只传一次)，如果客户端意外掉线，可以使用“遗愿”发布一条消息，同时支持持久订阅。MQTT在物联网以及移动应用中的优势有：第一，可靠传输，MQTT可以保证消息可靠安全的传输，并可以与企业应用简易集成。第二，消息推送，支持消息实时通知、丰富的推送内容、灵活的Pub-Sub以及消息存储和过滤。第三，低带宽、低耗能、低成本，占用移动应用程序带宽小，并且带宽利用率高，耗电量较少。

现有的智能家居控制系统都是根据KNX或者MQTT协议中的一种来使用，还没有同时依据KNX和MQTT协议的智能家居控制系统。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于KNX和MQTT协议的智能家居控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于KNX和MQTT协议的智能家居控制系统，包括控制设备模块和云端远程控制模块，所述控制设备模块与云端远程控制模块相连，控制设备模块包括设备添加子模块和规则设置子模块，云端远程控制模块包括匿名设备状态信息记录模块和MQTT服务端模块。

作为本实用新型进一步的方案：控制设备模块和云端远程控制模块均采用集成电路板。

作为本实用新型进一步的方案：控制设备模块和云端远程控制模块之间采用无线通信方式相连，无线通信方式包括WIFI、3G、4G、蓝牙和红外线方式。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该装置设计合理，结构简单，故障率低，运行稳定性好；该装置重量轻，响应速度快，节约CPU和内存资源，具有处理大量并发状况的能力，在普通住宅、酒店、大楼建筑、别墅、商场建筑等中大型建筑范围和节能事业中具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为基于KNX和MQTT协议的智能家居控制系统的结构示意图。

图2为基于KNX和MQTT协议的智能家居控制系统的工作流程图。

其中：1-控制设备模块，2-云端远程控制模块，3-设备添加子模块，4-规则设置子模块，5-匿名设备状态信息记录模块，6-MQTT服务端模块。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1-2，一种基于KNX和MQTT协议的智能家居控制系统，包括控制设备模块1和云端远程控制模块2，所述控制设备模块1与云端远程控制模块2相连，控制设备模块1包括设备添加子模块3和规则设置子模块4，云端远程控制模块2包括匿名设备状态信息记录模块5和MQTT服务端模块6。控制设备模块1和云端远程控制模块2均采用集成电路板。控制设备模块1和云端远程控制模块2之间采用无线通信方式相连，无线通信方式包括WIFI、3G、4G、蓝牙和红外线方式。

本实用新型的工作原理是：控制设备模块1的作用是在家庭局域网下对屋内的KNX系统总线进行控制和设置自动化规则，同时保留了与非KNX设备的对接能力，可以通过手机app发送和接收控制信息与状态信息等MQTT报文来对嵌入式主机进行控制，也可以通过手机app发送相关多媒体信息到主机，通过MQTT发送的主要小且频繁的信息报文，通过HTTP主要发送大且不频繁的媒体信息。云端远程控制模块2的作用是透传app的MQTT控制报文到嵌入式主机中，同时对主机反馈回的设备状态信息进行匿名保存，方便以后用来对数据进行分析。该系统的使用包括两大过程，一个是控制过程，一个是设备状态过程。不管是哪一种过程，都需要通过手机APP判定当前的状况是在家里，就可以通过本地局域网MQTT进行命令控制和获取状态，或是在室外，然后可以通过云端MQTT进行命令控制和获取状态。其中局域网下的中控主机作为核心模块，可以对输入的命令和返回的状态进行处理、统计、分析等功能，例如对历史操作、设备数据记录、信息查看等。而逻辑模块是通过用户设定或保存的逻辑，进行设备和服务的自动触发，例如当主人在家时，同时通过日落的判断或屋内亮度的判断，来自动打开屋内的灯光。而KNX总线模块是底层的通信模块，通过控制地址和状态地址来对设备进行有效的操作。该系统深度整合与利用了当前主流的两个IOT协议，一个是KNX总线协议，主要负责有线传输通信，控制响应迅速，操作稳定且安全可靠，另一个是MQTT协议，主要负责无线传输通信，具有轻量快捷，使用方便，设备互通等优势。该系统利用两大协议的优势，分别融入局域网模块和云端模块中，从而使整个系统架构轻量迅速。本地局域网模块使用KNX协议来对智能家居中灯光、窗帘、空调、地暖等设备进行控制和状态信息读取，通过本地MQTT server从局域网传输到手机，同时也可以通过本地MQTT client将设备的状态信息推送到云端和远程推送到手机。而远程云端模块主要通过MQTT协议来对手机APP进行控制信息和状态信息等传递。该智能家居系统还引入了规则设置子模块，通过与KNX和MQTT协议的整合，对设备的状态进行读取，和预设的规则进行比较，进而触发规则自动化的操作家庭设备，例如设置自定义居家场景，或者报警信息触发设备的操作等都可以通过规则来实现，可以说规则设置是家居自动化的核心。该系统不只适用于相关硬件设备，同时也适用于相关IT信息服务，例如物业系统、监控系统等IT系统，对于相关互联网服务也适用，例如天气、股票、新闻推荐等。

该装置设计合理，结构简单，故障率低，运行稳定性好；该装置重量轻，响应速度快，节约CPU和内存资源，具有处理大量并发状况的能力，在普通住宅、酒店、大楼建筑、别墅、商场建筑等中大型建筑范围和节能事业中具有广阔的应用前景。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。