基于ZigBee的智能家居控制系统的制作方法

本发明涉及一种控制系统，尤其是一种ZigBee的智能家居控制系统，属于智能家居的技术领域。

背景技术：

所谓智能家居系统是指利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术将与家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起，通过统筹的管理，使得居家生活变得更加舒适、安全。智能家居提供了全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部时刻保持着信息的交流，优化了人们的生活方式，增强了家居生活的安全性，以及可以节约各种能源费用资金。

智能家居又称为智能住宅，在国外常用Smart Home表示，与智能家居含义相似的有家庭自动化(Home Automation)、电子家庭(Electronic Home、E-home)、数字家园(Digital Family)、家庭网络(Home Net/Networks for Home)、网络家居(NetworkHome)、智能家庭/建筑(Intelligent Home/Buigylding)等。

从宏观上来讲，事物的每个发展阶段都是当时从业人员认识水平、技术水平、市场认知、原材料成本等几个原因共同作用的结果。每个阶段都会局限于当时的技术水平、市场接受程度等，都会有其无法突破的瓶颈和困难。即便智能家居系统在中国已发展20多年，且经过这么多年的发展，产品、技术已日趋成熟、稳定，但每项技术并不一定都完美无瑕。只要产品或技术处于高速发展中，它必然需要不断地去解决一些技术上或者产品上的问题。智能家居产品未来会还向节能环保，舒适度方面发展。比如冬暖夏凉型建筑，不用空调，由建筑自身的功能去调节温度，而智能家居必须结合这些建筑上的功能去发展，从这个方面来说，必然会推动智能家居的适应性发展。

对与现阶段的智能家居来说，没有专用的对讲数字处理芯片或智能家居数字处理芯片，无论是技术层面还是集成层面，都只是有所关联。如果能够很好的解决，未来数字对讲将会取得更好的应用。而随着中国城镇化趋势的加剧，大型小区会越来越多，人们对安保的重视程度也会日益加强，将来小区的多个安防子系统在技术上必然会走向综合化、集成化。只有设计实用性强，性价比高，能适应拓展未来新技术的系统，才能更好地为用户服务。

除此之外，各家产品的兼容性也是一个急需解决的问题。目前各厂家的产品均采用自家的协议，无法很好地做到兼容，而不同品牌的可视对讲和智能家居系统如何互连互通也将是今后需突破的难点。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于ZigBee的智能家居控制系统，其能实现对家居的有效关联与控制，智能化程度高，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述基于ZigBee的智能家居控制系统，包括用于与互联网连接的家居网关；还包括用于建立并管理ZigBee网络的ZigBee网络协调器以及若干ZigBee终端设备，所述ZigBee网络协调器与家居网关连接，ZigBee终端设备通过ZigBee网络与ZigBee网络协调器无线连接；通过ZigBee终端设备直接获取所需的家居现场信息，并将所述获取的家居现场信息传输至ZigBee网络协调器内，且ZigBee终端设备能执行ZigBee网络协调器传输的控制命令。

所述家居网关上连接有若干手持终端或网络终端，手持终端、网络终端通过家居网关能与互联网连接，所述手持终端包括智能手机；

所述家居网关上还连接用于视频监控设备，手持终端、网络终端通过家居网关能查看视频监控设备的监控视频信息。

所述ZigBee网络协调器包括协调微控制器以及与所述协调微控制器连接的串口模块、协调器DMA单元、协调器ZigBee数据传输模块以及协调调试模块，协调器ZigBee数据传输模块与协调器天线模块连接。

所述串口模块包括RS232模块，协调微控制器通过串口模块能与监控设备连接，协调微控制器还与协调时钟模块、协调LCD模块连接。

所述ZigBee终端设备包括终端微控制器以及与所述微控制器连接的ADC模块、终端DMA单元、终端ZigBee数据传输模块以及终端调试模块连接，终端ZigBee数据传输模块与终端天线模块连接；

终端微控制器通过ADC模块、信号调制单元与智能传感单元连接，所述智能传感单元包括传感器单元以及命令执行单元。

所述终端微控制器还与终端时钟模块以及终端LCD模块连接。

本发明的优点：利用ZigBee网络协调器组建并管理ZigBee网络，家居设备作为ZigBee终端设备加入到ZigBee网络中，ZigBee终端设备通过ZigBee网络与ZigBee网络协调器无线连接后，能实现所需信息的传输，ZigBee网络协调器与家居网关连接，外部设备通过互联网与家居网关连接后能实现对ZigBee网络的工作情况进行有效管理，能实现对家居的有效关联与控制，智能化程度高，安全可靠。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

图2为本发明ZigBee网络协调器的结构框图。

图3为本发明ZigBee终端设备的结构框图。

附图标记说明：1-ZigBee网络协调器、2-家居网关、3-网络终端、4-手持终端、5-监控设备、6-视频监控设备、7-ZigBee终端设备、8-协调微控制器、9-协调器电源模块、10-协调时钟模块、11-协调LCD模块、12-协调器天线模块、13-协调器ZigBee数据传输模块、14-协调调试模块、15-RS232串口模块、16-协调DMA单元、17-终端微控制器、18-终端时钟模块、19-终端LCD模块、20-终端天线模块、21-终端ZigBee数据传输模块、22-终端调试模块、23-终端电源模块、24-ADC模块、25-终端DMA单元、26-信号调制单元、27-智能传感单元、28-传感器单元以及29-命令执行单元。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示：为了能实现对家居的有效关联与控制，提高智能化程度，包括用于与互联网连接的家居网关2；还包括用于建立并管理ZigBee网络的ZigBee网络协调器1以及若干ZigBee终端设备7，所述ZigBee网络协调器1与家居网关2连接，ZigBee终端设备7通过ZigBee网络与ZigBee网络协调器1无线连接；通过ZigBee终端设备7直接获取所需的家居现场信息，并将所述获取的家居现场信息传输至ZigBee网络协调器1内，且ZigBee终端设备1能执行ZigBee网络协调器1传输的控制命令。

具体地，家居网关2能实现与互联网的连接与管理，家居网关2具体可以采用本技术领域常用的结构形式，如采用路由器等，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。ZigBee网络协调器1建立并管理ZigBee网络，ZigBee终端设备7接入ZigBee网络后，能将获取的家居现场信息传输至ZigBee网络协调器1内，或者执行ZigBee网络协调器1传输的控制命令。ZigBee网络协调器1与家居网关2连接后，外部的设备可以通过互联网对家居网关2、ZigBee网络协调器1以及ZigBee终端设备7的具体工作过程进行监控，从而能实现对家居的有效关联与控制。

本发明实施例中，ZigBee终端设备7包括现有的家用设备，如空调、电视机等，当ZigBee终端设备7为空调时，可以实现对当前家居环境的温度、湿度等进行采集，通过ZigBee网络协调器1能实现对空调的开关等，具体采集的家居现场信息以及ZigBee终端设备7执行的控制命令可以根据实际进行确定，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。

具体实施时，所述家居网关1上连接有若干手持终端4或网络终端3，手持终端4、网络终端3通过家居网关1能与互联网连接，所述手持终端4包括智能手机；

所述家居网关1上还连接用于视频监控设备6，手持终端4、网络终端3通过家居网关1能查看视频监控设备6的监控视频信息。

本发明实施例中，手持终端4可以为智能手机、智能平板等，网络终端3可以为计算机、智能电视等家用设备，视频监控设备6可以采用摄像头，当然，外部的设备可以通过家居网关1来查看视频监控设备6的监控视频信息。

如图2所示，所述ZigBee网络协调器1包括协调微控制器8以及与所述协调微控制器8连接的串口模块、协调器DMA单元16、协调器ZigBee数据传输模块13以及协调调试模块14，协调器ZigBee数据传输模块13与协调器天线模块12连接。

本发明实施例中，协调微控制器8可以采用常用的微处理器，如单片机等，所述串口模块包括RS232模块，当然，串口模块还可以采用的形式，协调微控制器8通过串口模块与监控设备5连接，监控设备5可以为计算机等。协调微控制器8通过串口模块与监控设备5连接，能将采集到的ZigBee网络脉搏信号传输至监控设备5内，以便由监控设备5对ZigBee网络脉搏信号进行实时分析，具体分析过程为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。

通过协调器DMA单元16能实现对所需信息的存储，利用协调器ZigBee数据传输模块13以及协调器天线模块12能实现对数据的发射与接收，通过协调器调试模块14能实现对整个ZigBee网络协调器1的调试，具体调试过程为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。

具体实施时，协调微控制器8还与协调时钟模块10、协调LCD模块11连接。利用协调时钟模块10能提供协调微控制器8所需的时钟信号，利用协调LCD模块11能实现信息的显示。此外，还包括用于提供工作电源的协调器电源模块9。

如图3所示，所述ZigBee终端设备7包括终端微控制器17以及与所述微控制器17连接的ADC模块24、终端DMA单元25、终端ZigBee数据传输模块21以及终端调试模块22连接，终端ZigBee数据传输模块21与终端天线模块20连接；

终端微控制器17通过ADC模块25、信号调制单元26与智能传感单元27连接，所述智能传感单元27包括传感器单元28以及命令执行单元29。

本发明实施例中，终端微控制器17具体可以采用本技术领域常用的微处理，如单片机等，具体可以根据需要进行选择，此处不再赘述。终端微控制器7通过终端ZigBee数据传输模块21以及终端天线模块20与ZibBee网络协调器1连接，从而实现对应信息的传输。传感器单元28可以为温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器等形式，具体可以根据需要进行选择确定，命令执行单元29可以为电磁阀、开关或电机等能够执行相关命令的形式，具体可以根据需要进行选择，此处不再赘述。所述终端微控制器17还与终端时钟模块18以及终端LCD模块19连接。

本发明实施例中，组建一个完整的Zigbee网络分为两步：第一步是ZigBee网络协调器1初始化一个网络；第二步是路由器或ZigBee终端设备7加入ZigBee网络。加入网络又有两种方法，一种是通过使用MAC层的连接进程加入网络，另一种是通过与一个先前指定的父设备直接加入网络。

ZigBee网络协调器1选定了网络地址后，就开始接受新的ZigBee终端设备7加入其网络。当一个ZigBee终端设备7希望加入该网络时，它首先会通过信道扫描来搜索它周围存在的网络，如果找到了一个网络，它就会进行关联过程加入网络，只有具备路由功能的ZigBee终端设备7可以允许别的ZigBee终端设备7通过它关联网络。如果ZibBee网络中的一个ZigBee终端设备7与网络失去联系后想要重新加入网络，它可以进行孤立通知过程重新加入网络，具体过程可以采用本技术领域常用的技术手段实现，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。

具体实施时，Zigbee网络采用三种拓扑结构：星型结构，网状型结构和树形结构。从网络配置上看，网络中有三种类型的节点：一是Zigbee网络协调器1、二是Zigbee路由器节点和最后一个Zigbee终端设备7。Zigbee网络协调器1就是网络组织的管理者，管理其网络中的其他节点。针对一般的应用模式，在一个Zigbee网络形成之后，Zigbee网络协调器1不是必须的，它最主要的作用是，依据扫描情况，选择一些合适参数建立一个网络。

Zigbee路由器，其主要是起路由的作用，搜索区域中可用的网络，作为潜在的父节点允许更多的设备加入网络，传输数据以及向Zigbee协调器请求数据等。通常，是希望路由器一直处于活动状态，因此它必须使用主电源供电。但是当使用树状网络拓扑结构的时候，允许路由间隔一定的周期才操作一次，这样就可以使用电池给其供电。路由器也属于全功能设备。

Zigbee终端设备7一般是作为边缘设备使用，负责与实际的监控对象相连，在网络中扮演从属的角色，大多数时间是属于休眠状态。ZigBee终端设备7按照设计的程序实现的功能，以温度采集来进行解释，Zigbee终端设备采集到空中信息时，接下来对数据解读和判断，一旦确定命令为温度采集则立马调用相应的温度采集程序对温度进行采集和控制，然后将温度传感器来收集要处理的信息被发送到适当的管理接口发送到的Zigbee网络协调器1。

本发明利用ZigBee网络协调器1组建并管理ZigBee网络，家居设备作为ZigBee终端设备7加入到ZigBee网络中，ZigBee终端设备7通过ZigBee网络与ZigBee网络协调器1无线连接后，能实现所需信息的传输，ZigBee网络协调器1与家居网关2连接，外部设备通过互联网与家居网关2连接后能实现对ZigBee网络的工作情况进行有效管理，能实现对家居的有效关联与控制，智能化程度高，安全可靠。