一种智能家居控制系统的制作方法

专利名称：一种智能家居控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电气控制技术，特别涉及一种智能家居控制系统。
背景技术：
智能家居是以住宅为平台，兼备智能建筑、网络通信、信息家电、灯具自动化，集系 统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。智能家居控制系统 正从现行的第二代智能家居控制系统向第三代智能家居控制系统转化，第二代智能家居控 制系统严格意义上并不能称为系统，是一系列单一功能设备的集合，比如安保灯具、可视对 讲、自动窗帘、自动晾衣等，这些都是单一设备，相互之间没有形成通信和联网。第三代智能家居控制系统在第二代智能家居控制系统的基础上，试图把这些第二 代智能家居控制系统的单一系统进行集成，并建立以家庭服务器为核心的一体化智能家居 控制系统。智能家居控制系统需要对家居环境中的多个应用类别的电气设备和装置进行智 能控制，具体的智能控制类别有灯具智能控制、安防智能控制、门窗智能控制、家居仪表控 制、休闲娱乐智能控制、家电设备智能控制等，同时该智能家居控制系统对所有这些控制信 息进行集成管理，实现远程操作和信息回馈。现有智能家居控制系统的缺点是整体化应用设计不足，很难根据家居设备的增进 行相应控制功能的扩展。

发明内容
本发明实施例提供一种智能家居控制系统，用于提高智能家居控制系统的扩展 性。一种智能家居控制系统，用于控制分布在不同房间中的家居设备，包括每一种类型的家居设备控制器，连接所述电力线网络，用于生成家居设备控制指 令并通过所述电力线网络传输，以及接收所述电力线网络传输的家居设备状态更新信息， 并根据该家居设备状态更新信息更新本地保存的家居设备状态信息；每一个家居设备的控制终端，连接所述电力线网络，用于接收所述电力线网络传 输的家居设备控制指令，解析所述家居设备控制指令并根据解析结果控制家居设备状态， 以及在家居设备状态发生变化时通过所述电力线网络传输家居设备状态更新信息。所述的智能家居控制系统还包括所述的智能家居控制系统，还包括至少一个传感中继器，分别设置在不同房间中，连接所述电力线网络，用于接收使 用近距离无线通信技术发送的遥控操作信息并通过所述电力线网络传输；遥控器，所述遥控器使用近距离无线通信技术和所述传感中继器通信，用于接收 用户控制家居设备状态的遥控操作信息并使用近距离无线通信技术发送给传感中继器，所 述传感中继器将接收的遥控操作信息通过电力线网络传输，所述家居设备控制器通过电力 线网络接收遥控操作信息，并根据该遥控操作信息生成相应的家居设备控制指令并通过电力线网络发送；以及所述传感中继器还用于接收电力线网络传输的家居设备状态更新信息，并使用所 述近距离无线通信技术发送给遥控器。所述的家居设备控制系统还包括主控制器，分别连接每一个家居设备控制器，其 中所述主控制器作为远程登录服务器，用于接收通过远程控制网页提交的远程控制 家居设备的远程操作信息并转发给所述家居设备控制器；所述家居设备控制器，还用于根据接收的远程操作信息生成相应的家居设备控制 指令并通过电力线网络发送。所述的家居设备控制系统还包括至少一个传感器，每一个传感器和其中一个传 感中继器相连，用于采集环境状态传感数据并发送给所述传感中继器；所述传感中继器，还用 于通过电力线网络传输所述环境状态传感数据；所述家居设备控制器，还用于接收电力线网络传输的环境状态传感数据，根据环 境状态传感数据以及设定的自动控制模式生成相应的家居设备控制指令并通过所述电力 线网络传输。所述的家居设备控制系统，还包括每一个家居设备的手动物理开关，分别连接 在接地端和相应家居设备控制终端之间，所述家居设备控制终端检测通过手动物理开关输 入的电平值，并当所述电平值发生变化时，生成电平值状态变化信息并通过电力线网络传 输；所述家居设备控制器，还用于接收电力线网络传输的电平值状态变化信息，根据 电平值状态变化信息生成相应的家居设备控制指令并通过所述电力线网络传输。所述遥控器，还用于根据用户的自动控制模式和手动控制模式之间的切换指令， 使用近距离无线通信技术发送控制模式切换指令；所述传感中继器，还用于接收遥控器的控制模式切换指令并通过电力线网络传 输；所述家居设备控制器，还用于接收通过电力线网络传输的控制模式切换指令，并 根据所述控制模式切换指令确定工作在自动控制模式或手动控制模式，并当在工作自动控 制模式时，根据所述环境状态传感数据和设定的自动控制模式生成家居设备控制指令并通 过所述电力线网络传输，当工作在手动控制模式时，根据遥控操作信息、远程操作信息或电 平值状态变化信息生成家居设备控制指令并通过所述电力线网络传输。所述家居设备控制器，还用于当工作在自动控制模式时接收到遥控操作信息、远 程操作信息或电平值状态变化信息时，立即切换到手动控制模式并根据接收到的信息生成 家居设备控制指令并通过所述电力线网络传输。所述的家居设备控制系统还包括每一个家居设备的手动物理开关，分别连接在 接地端和相应家居设备控制终端之间，家居设备控制终端检测通过手动物理开关输入的电 平值，当电平值为高电平时，控制家居设备关闭，反之控制家居设备打开。所述的家居设备控制系统中，所述传感中继器还用于在初始化时使用所述近距离 无线通信技术发送注册请求；所述遥控器接收每一个传感中继器发送的注册请求，根据预先配置的房间分布图以及传感中继器所在房间，为请求注册的传感中继器分配房间号和设备号，生成携带所分 配房间号和设备号的注册响应并使用所述近距离无线通信技术发送；以及将分配结果记录 在设备分布信息中并在设备分布信息有变化时使用所述近距离无线通信技术发送更新后 的设备分布信息；所述传感中继器接收遥控器发送的注册响应，并将其中的房间号和设备号记录在 本地的设备分布信息中，所述传感中继器还接收遥控器设备分布信息并通过电力线网络传 输；
所述家居设备控制器接收电力线网络传输的设备分布信息并保存。所述的家居设备控制系统中，所述每一个家居设备的控制终端还用于在初始化时 分别生成注册请求并通过电力线网络传输；所述传感中继器接收电力线网络传输的注册请求并使用近距离无线通信技术发 送给所述遥控器；所述遥控器接收到每一个家居设备的控制终端注册请求时，根据预先配置的房间 分布图、家居设备类型以及所在房间，为请求注册的控制终端分配房间号和设备号，生成携 带所分配房间号和设备号的相应注册响应并使用所述近距离无线通信技术发送；以及将分 配结果更新到设备分布信息中并使用所述近距离无线通信技术发送更新后的设备分布信 息；所述传感中继器接收遥控器发送的每一个注册响应并通过电力线网络传输；各控制终端通过电力线网络接收自己的注册响应，并将其中的房间号和设备号记 录在本地的设备分布信息中。所述的智能家居控制系统，还包括遥控器，所述遥控器使用近距离无线通信技术和所述传感中继器通信，用于接收 用户遥控家居设备状态的操作信息，根据所述操作信息生成相应的家居设备控制指令并使 用近距离无线通信技术将家居设备控制指令发送给传感中继器；所述家居设备控制器，还用于将设备分布信息和设备状态信息发送给主控制器； 所述主控制器将接收到的设备分布信息和设备状态信息显示到网页上。所述的家居设备为灯具，所述的控制终端为灯具控制终端，该灯具控制终端具体 包括电力线信号耦合模块、电力线信号处理模块、嵌入式微处理器和至少一个开关模 块，其中所述电力线信号耦合模块连接电力线网络，所述电力线信号处理模块和电力线信 号耦合模块相连，并通过串行接口连接嵌入式微处理器的信号输入端，所述嵌入式微处理 器的信号输出端连接每一个开关模块的控制端，每一个开关模块用于控制一个或一组灯具 的供电电路；所述电力线信号耦合用于从电力线网络接收调制有灯具控制命令的电力线载波 信号并转发给电力线信号处理模块；所述电力线信号处理模块用于从电力线信号耦合电路转发的电力线载波信号中 解调出灯具控制命令并通过串行接口发送给嵌入式微处理器的信号输入端；所述嵌入式微处理器根据信号输入端接收的灯具控制命令生成开关模块的控制信号，并通过信号输出端输出给开关模块，用于控制开关模块打开或闭合所控制的供电电路。所述灯具控制终端还包括对应每一个开关模块所控制的供电电路设置的手动开 关，其中每一个手动开关的一端连接接地端，另一端分别连接所述嵌入式微处理器的一个 数据输入端；所述嵌入式微处理器，还用于检测每一个连接有手动开关的数据输入端的电平 值，当电平值为高电平时，控制相应的开关模块断开，反之控制相应的开关模块闭合。所述开关模块为固体继电器，所述灯具控制终端还包括过零检测器，通过电力线 连接所述电力线网络，用于检测交流电的每一个周期的零点，并在检测到零点时向所述嵌 入式微处理器的过零检测信号输入端输入过零触发信号，所述嵌入式微处理器在所述控制 命令为灯具调光指令时，根据过零触发信号控制所述固体继电器在每一个交流电周期中的 导通角度。所述的遥控器包括显示模块，用于显示智能家居控制系统的操作控制界面；近距离无线通信模块，用于实现近距离无线通信；红外信号收发模块，用于接收智能家居设备的遥控器发出不同控制功能的红外编 码信号并转发；第一嵌入式微处理器，通过IXD数据总线连接所述显示模块，并通过信号线连接 所述红外编码信号接收模块，用于根据通过所述模块的操作控制界面输入的红外编码信号 学习指令，检测所述红外信号收发模块接收的红外编码信号中包含的高电平或低电平的上 升沿和下降沿，根据检测结果记录交替出现的高电平和低电平的电平宽度值和出现顺序， 根据记录结果生成各控制功能对应的红外编码信号的编码数据，以及通过所述操作控制界 面接收到遥控家居设备的操作信息时，根据控制功能对应的红外编码信号编码数据，生成 相应的控制指令并输出，其中所述红外编码控制信号中第一次出现的是高电平；第二嵌入式微处理器，分别通过串行接口连接在所述第一嵌入式微处理器和近距 离无线通信模块单元之间，用于接收所述第一嵌入式微处理器输出的控制指令并通过近距 离无线通信模块发送。所述第一嵌入式微处理器具体包括记录子模块，用于通过信号线连接所述红外编码信号接收模块，根据通过所述模 块的操作控制界面输入的红外编码信号学习指令，检测所述红外信号收发模块接收的红外 编码信号中包含的高电平或低电平的上升沿和下降沿，根据检测结果记录交替出现的高电 平和低电平的电平宽度值和出现顺序；编码子模块，用于根据记录结果生成各控制功能对应的红外编码信号的编码数 据；存储子模块，用于存储所述编码子模块的编码结果；还原子模块，通过串行接口连接在所述第二嵌入 式微处理器，用于通过所述操作 控制界面接收到遥控家居设备的操作信息时，从所述存储子模块中获得相应控制功能的红 外编码信号编码数据，生成相应的控制指令并输出给所述第二嵌入式微处理器。所述的编码子模块具体包括
用于根据获得的所有电平宽度值的大小，将其中大小相同的电平宽度值编码为一 个电平宽度编码数据，并将所有电平宽度编码数据组合为电平宽度编码数据串的单元，每 一个电平宽度编码数据占用的字节数为第一设定值，电平宽度码数据串占用的总字节数为 第二设定值；用于根据所述电平宽度编码数据串中各电平宽度编码数据的排列顺序，确定每一 个高电平或低电平的电平宽度值在所述电平宽度编码数据串中对应的排位，将确定出的排 位进行编码并按照各高电平和低电平的出现顺序组合为电平宽度索引编码数据串的单元， 每一个排位的编码数据占用的字节数为第三设定值；用于将载波周期编码为载波周期编码数据的单元，所述载波周期编码数据占用的 字节数为第四设定值；用于根据设定顺序组合所述电平宽度编码数据串、载波周期编码数据以及电平宽 度索引编码数据串，形成遥控器红外编码信号的编码数据的单元；以及所述的还原子模块具体包括用于根据设定的排列顺序、每一个电平宽度编码数据占用的字节数、电平宽度码 数据串占用的总字节数、每一个排位的编码数据占用的字节数，以及所述载波周期编码数 据占用的字节数，从遥控器红外编码信号的编码数据中获得电平宽度编码数据串、载波周 期编码数据以及电平宽度索引编码数据串的单元，其中，所述电平宽度编码数据串包括大 小不相同的多个电平宽度值编码，所述电平宽度索引编码数据串中包括红外编码控制信号 中各高电平和低电平的电平宽度值在所述电平宽度编码数据串中对应的排位的编码数据， 并按照各高电平和低电平在红外编码控制信号中的出现顺序排列；用于根据所述电平宽度索引编码数据串中，按照各高电平和低电平在红外编码控 制信号中的出现顺序排列的电平宽度索引编码数据，以及所述电平宽度编码数据串中相应 排位上的电平宽度编码数据，确定所述红外编码控制信号中各高电平和低电平的电平宽度 以及发射顺序的单元；用于根据所述载波周期编码数据确定发射遥控器红外编码控制信号的载波频率 的单元；用于按照所述红外编码控制信号中各高电平和低电平的电平宽度以及发射顺序， 根据所述载波频率依次输出高电平和低电平的单元。所述的编码子模块具体包括用于当获得的每一个电平宽度值已经全部记录在电平宽度值编码数据与电平宽 度值索引的对应关系表中时进行下一步骤，否则在所述对应关系表中添加未被记录的电平 宽度值的编码数据及其电平宽度值索引后继续下一步骤的单元；用于确定每一个高电平或低电平的电平宽度值在所述对应关系表中对应的电平 宽度值索引并进行编码，按照各高电平和低电平的出现顺序将电平宽度值索引编码数据 组合为电平宽度索引编码数据串的单元，每一个排位的编码数据占用的字节数为第三设定 值；用于将载波周期编码为载波周期编码数据的单元，所述载波周期编码数据占用的 字节数为第四设定值；用于根据设定顺序组合所述载波周期编码数据和电平宽度索引编码数据串，形成遥控器红外编码信号的编码数据的单元；以及所述的还原子模块具体包括用于根据设定的排列顺序、每一个排位的编码数据占用的字节数，以及载波周期 编码数据占用的字节数，从遥控器红外编码信号的编码数据中获得载波周期编码数据和电 平宽度索引编码数据串的单元，其中，所述电平宽度索引编码数据串中包括红外编码控制 信号中各高电平和低电平的电平宽度值的索引，并按照各高电平和低电平在红外编码控制 信号中的出现顺序排列；用于根据所述电平宽度索弓丨编码数据串中，按照各高电平和低电平在红外编码控 制信号中的出现顺序排列的电平宽度索引编码数据，以及电平宽度值编码数据与电平宽度 值索引的对应关系表，确定所述红外编码控制信号中各高电平和低电平的电平宽度值以及 发射顺序的单元；用于根据所述载波周期编码数据确定发射遥控器红外编码控制信号的载波频率 的单元；用于按照所述红外编码控制信号中各高电平和低电平的电平宽度值以及发射顺 序，根据所述载波频率依次发射高电平和低电平的红外编码信号的单元。一种智能家居控制系统中的家居设备控制器，包括电力线信号耦合模块，通过电力线连接电力线网络，用于从所述电力线网络接收 调制有家居设备操作信息的电力线载波信号并转发，以及将接收的电力线载波信号耦合给 所述电力线网络进行传输；电力线信号处理模块，用于从所述电力线信号耦合模块转发的电力线载波信号中 解调出家居设备操作信息并转发，以及将接收的家居设备控制信号调制为电力线载波信号 后转发给所述电力线信号耦合模块；嵌入式微处理器，所述嵌入式微处理器具体包括第一接收单元，通过串行接口连接所述电力线信号处理模块，用于接收所述电力 线信号处理模块转发的遥控家居设备状态的操作信息；第一先入先出FIFO缓存单元，连接第一接收单元，用于存储所述第一接收单元接 收的操作信息；处理单元和第二 FIFO缓存单元，所述处理单元连接在第一 FIFO缓存单元和第二 FIFO缓存单元之间，用于从所述第一 FIFO缓存单元中根据存储顺序依次读取操作信息，根 据所述生成操作信息生成相应的家居设备控制指令并保存到所述第二 FIFO缓存单元中；第一发送单元，用于根据家居设备控制指令的存储顺序，依次从所述第二 FIFO缓 存单元中读取家居设备控制指令并通过串行接口发送给所述电力线信号处理模块。所述的家居设备控制器，还包括第二接收单元，通过串行接口连接智能家居控制系统中的主控制器，用于接收所 述主控制器作为远程登录服务器接收并转发的远程控制家居设备状态的操作信息；
所述第一 FIFO缓存单元，还连接第二接收单元并用于存储所述第二接收单元接 收的操作信息。所述的家居设备控制器，还包括控制模式存储单元，连接所述处理单元，用于存 储家居设备的自动控制模式参数配置信息；
所述第一接收单元，还用于接收所述电力线信号处理模块转发的环境状态传感数据并转发给所述处理单元；所述处理单元进一步根据接收的环境状态传感数据以及控制模式存储单元中存 储的自动控制模式参数配置信息，生成相应的家居设备控制指令并存储到所述第二 FIFO 缓存单元中。所述的家居设备控制器中，所述第一接收单元，还用于接收所述电力线信号处理 模块转发的设备分布信号和设备状态信息，并保存到所述数据存储单元中。所述的家居设备控制器，还包括第二发送单元，连接所述数据存储单元，用于读取所述数据存储单元中存储的数 据并通过串行接口转发给所述主控制器。根据本发明实施例提供的上述系统，每一种类型的家居设备相应有一个家居设备 控制器，对相应类型的家居设备起核心控制作用，传感中继器起到信令和数据的转发功能， 不需要根据家居设备的类型分别设置，因此系统中需要增加新类型家居设备的控制时，只 需要增加相应的家居设备控制器和控制终端，因此具有很好的扩展性，并且系统中的大部 分信号通过电力网络传输，给智能家居控制系统的组网带来极大方便；进一步，可以利用具有学习功能的遥控器学习每一个家居设备的控制信号，从而 可以将所有遥控器的功能集合在一个遥控器上，简化了控制并方便了使用。


图la、lb、Ic和Id为本发明实施例提供的一种智能家居控制系统。家居设备控制 器以及家居设备控制终端的结构示意图；图2a和2b为本发明实施例提供的万能遥控器的实现原理以及结构示意图；图3a、3b、3c为本发明实施例提供的灯具控制系统的实现原理示意图；图4a、4b和4c为本发明实施例提供的灯具控制系统中主控制器的结构示意图；图5a、5b、5c为本发明实施例提供的灯具控制系统中灯具控制器的软件架构示意 图；图6为本发明实施例提供的灯具控制系统中传感中继器的结构示意图；图7为本发明实施例提供的灯具控制系统中灯具控制终端的结构示意图。
具体实施例方式智能家居控制系统本发明实施例提供一种家居设备控制系统，可以用在家居中，也可以用在有多个 工作间的办公场所，用于控制分布在不同房间中的家居设备，家居设备控制方式一般有如 下四种需求■通过手持遥控器的家居设备控制界面对家居设备进行控制；■通过登录远程网页控制界面对家居设备进行控制；■通过物理手动开关对家居设备进行控制；■根据设定的控制模式对家居设备的进行自动控制。其中，前三种需求为手动控制，最后一种需求为自动控制。
如图Ia所示，为实现上述第一种功能，本发明实施例提供的一种智能家居控制系 统，用于控制分布在不同房间中的家居设备，包括每一种类型的家居设备控制器11，连接电力线网络，用于生成家居设备控制指令 并通过电力线网络传输，以及接收电力线网络传输的家居设备状态更新信息并保存；每一个家居设备的控制终端13，连接电力线网络，用于接收电力线网络传输的家 居设备控制指令，解析家居设备控制指令并根据解析结果控制家居设备状态，以及在家居 设备状态发生变化时通过电力线网络传输家居设备状态更新信息。为实现遥控家居设备的功能，智能家居控制系统还包括至少一个传感中继器12，分别设置在不同房间中，连接电力线网络，用于使用近距 离无线通信技术和遥控器10通信；遥控器10，遥控器10使用近距离无线通信技术和传感中继器12通信，用于接收用 户控制家居设备状态的遥控操作信息并使用近距离无线通信技术发送给传感中继器12，传 感中继器12将接收的遥控操作信息通过电力线网络传输，家居设备控制器11通过电力线 网络接收遥控操作信息，并根据该遥控操作信息生成相应的家居设备控制指令并通过电力 线网络发送；以及传感中继器12还用于接收电力线网络传输的家居设备状态更新信息，并使用近 距离无线通信技术发送给遥控器10。为实现通过网络远程控制家居设备的功能，智能家居控制系统，还进一步包括主 控制器14，分别连接每一个家居设备控制器11，其中主控制器14作为远程登录服务器，用于接收通过远程控制网页提交的远程控制 家居设备的远程操作信息并转发给家居设备控制器11 ； 家居设备控制器11，还用于根据接收的远程操作信息生成相应的家居设备控制指 令并通过电力线网络发送。家居设备控制器11可以分别直接连接电力线网络，也可以通过主控制器14连接 电力线网络，图Ia仅是第一种情况的组网结构示意图。后一种组网结构中，家居设备控制 器11必须在主控器启动后才能正常工作。为在家居设备控制系统中实现根据环境状态进行自动控制，还可以进一步包括 至少一个传感器，每一个传感器和其中一个传感中继器12相连，用于采集环境状态传感数 据并发送给传感中继器12 ；传感中继器12，还用于通过电力线网络传输环境状态传感数据；家居设备控制器11，还用于接收电力线网络传输的环境状态传感数据，根据环境 状态传感数据以及设定的自动控制模式生成相应的家居设备控制指令并通过电力线网络 传输。为实现手动开关的传统控制需求，家居 设备控制系统还包括每一个家居设备的 手动物理开关，分别连接在接地端和相应家居设备控制终端13之间，家居设备控制终端13 检测通过手动物理开关输入的电平值，当电平值为高电平时，控制家居设备关闭，反之控制 家居设备打开。或者，家居设备控制终端13检测通过手动物理开关输入的电平值，并当所述电平 值发生变化时，生成电平值状态变化信息并通过电力线网络传输；家居设备控制器11，还用于接收电力线网络传输的电平值状态变化信息，根据电平值状态变化信息生成相应的家 居设备控制指令并通过所述电力线网络传输。这种情况下，家居设备控制终端13并不根据手动物理开关输入的电平值直接控 制开关状态，而是将电平状态变化信息上报给家居设备控制终端13，家居设备控制终端13 再进行集中控制，更加体现了家居设备控制终端13的核心控制地位。 为在家居设备控制系统中实现设备的统一管理，每一个传感中继器12和家居设 备控制终端13需要注册到系统中后才能正常工作，注册过程由遥控器利用控制界面控制 完成，最终在注册过程中收集的设备分布信息需要汇总到各个家居设备控制器11和主控 制器14上，因此传感中继器12还用于在初始化时使用近距离无线通信技术发送注册请求；遥控器10接收每一个传感中继器12发送的注册请求，根据预先配置的房间分布 图以及传感中继器12所在房间，为请求注册的传感中继器12分配房间号和设备号，生成携 带所分配房间号和设备号的注册响应并使用近距离无线通信技术发送；以及将分配结果记 录在设备分布信息中并在设备分布信息有变化时使用近距离无线通信技术发送更新后的 设备分布信息；传感中继器12接收遥控器10发送的注册响应，并将其中的房间号和设备号记录 在本地的设备分布信息中，传感中继器12还接收遥控器10设备分布信息并通过电力线网 络传输；家居设备控制器11接收电力线网络传输的设备分布信息并保存。进一步，每一个家居设备的控制终端13还用于在初始化时分别生成注册请求并 通过电力线网络传输；传感中继器12接收电力线网络传输的注册请求并使用近距离无线通信技术发送 给遥控器10 ；遥控器10接收到每一个家居设备的控制终端13注册请求时，根据预先配置的房 间分布图、家居设备类型以及所在房间，为请求注册的控制终端13分配房间号和设备号， 生成携带所分配房间号和设备号的相应注册响应并使用近距离无线通信技术发送；以及 将分配结果更新到设备分布信息中并使用近距离无线通信技术发送更新后的设备分布信 息；传感中继器12接收遥控器10发送的每一个注册响应并通过电力线网络传输；各控制终端13通过电力线网络接收自己的注册响应，并将其中的房间号和设备 号记录在本地的设备分布信息中。在另外一个实施方式中，遥控器可以直接生成控制指令并发送给传感中继器13， 遥控功能不需要家居设备控制器11参与，具体的遥控器10，遥控器10使用近距离无线通信技术和传感中继器12通信，用于接收用 户遥控家居设备状态的操作信息，根据操作信息生成相应的家居设备控制指令并使用近距 离无线通信技术将家居设备控制指令发送给传感中继器12 ；传感中继器12，还用于将家居设备控制指令通过电力线网络传输。每一个传感中继器12和家居设备控制终端13的删除相当于一个去注册的过程， 具体流程和注册类似，在删除后需要更新设备分布信息，详细技术细节为本领域技术人员所熟知这里不详细赘述。家居设备控制器11接收到所有设备分布信息，设备状态信息都可以同步发送给 主控制器14，主控器14同步刷新到网页上供用户查看。本发明实施例中，还可以通过遥控器10的控制切换控制模式，并将控制模式切换 指令通过传感中继器发送给家居设备控制器11，家居设备控制器11根据切换指令确定工 作模式，并进行相应控制，具体的遥控器10，还用于根据用户的自动控制模式和手动控制模式之间的切换指令，使用近距离无线通信技术发送控制模式切换指令；传感中继器12，还用于接收遥控器的控制模式切换指令并通过电力线网络传输；家居设备控制器11，接收通过电力线网络传输的控制模式切换指令，并根据所述 控制模式切换指令确定工作在自动控制模式或手动控制模式，并当在工作自动控制模式 时，根据所述环境状态传感数据和设定的自动控制模式生成家居设备控制指令并通过所述 电力线网络传输，当工作在手动就控制模式时，根据遥控操作信息、远程操作信息或电平值 状态变化信息生成家居设备控制指令并通过所述电力线网络传输。当然，家居设备控制器11还可以当工作在自动控制模式时，根据接收到的任何一 个遥控操作信息、远程操作信息或电平值状态变化信息，立即切换到手动控制模式并根据 接收到的信息生成家居设备控制指令并通过所述电力线网络传输。根据本发明实施例提供的上述系统，每一种类型的家居设备相应有一个家居设备 控制器，对相应类型的家居设备起核心控制作用，传感中继器起到信令和数据的转发功能， 不需要根据家居设备的类型分别设置，因此系统中需要增加新类型家居设备的控制时，只 需要增加相应的家居设备控制器和控制终端，因此具有很好的扩展性，并且系统中的大部 分信号通过电力网络传输，给组网带来极大方便。根据上述智能家居控制系统，本发明实施例提供的一种智能家居控制系统中的家 居设备控制器11的具体结构如图Ib所示，包括电力线信号耦合模块111，通过电力线连接电力线网络，用于从电力线网络接收调 制有家居设备操作信息的电力线载波信号并转发，以及将接收的电力线载波信号耦合给电 力线网络进行传输；电力线信号处理模块112，用于从电力线信号耦合模块111转发的电力线载波信 号中解调出家居设备操作信息并转发，以及将接收的家居设备控制信号调制为电力线载波 信号后转发给电力线信号耦合模块111 ；如果家居设备控制器11通过主控制器14连接电力线网络，则不包括电力线信号 耦合模块111。如图Ic所述，其中的嵌入式微处理器113的一种具体结构包括第一接收单元1131，通过串行接口连接电力线信号处理模块112，用于接收电力 线信号处理模块112转发的遥控家居设备状态的操作信息；第一先入先出FIFO缓存单元1132，连接第一接收单元1131，用于存储第一接收单 元1131接收的操作信息；处理单元1133和第二FIFO缓存单元1134，处理单元连接在第一 FIFO缓存单元 1132和第二 FIFO缓存单元1134之间，用于从第一 FIFO缓存单元中根据存储顺序依次读取操作信息，根据生成操作信息生成相应的家居设备控制指令并保存到第二 FIFO缓存单元 1134 中；第一发送单元1135，用于根据家居设备控制指令的存储顺序，依次从第二 FIFO缓 存单元1134中读取家居设备控制指令并通过串行接口发送给电力线信号处理模块112。进一步家居设备控制器，还包括第二接收单元1136，通过串行接口连接智能家居控制系统中的主控制器，用于接 收主控制器作为远程登录服务器接收并转发的远程控制家居设备状态的操作信息；第一 FIFO缓存单元1132，还连接第二接收单元1136并用于存储第二接收单元 1136接收的操作信息。进一步家居设备控制器113还包括控制模式存储单元1138，连接处理单元1133， 用于存储家居设备的自动控制模式参数配置信息；第一发送单元1135，还用于接收电力线信号处理模块112转发的环境状态传感数 据并转发给处理单元1133;处理单元1133进一步根据接收的环境状态传感数据以及控制模式存储单元1138 中存储的自动控制模式参数配置信息，生成相应的家居设备控制指令并存储到第二 FIFO 缓存单元1134中。进一步，第一接收单元1131还用于接收电力线信号处理模块112转发的设备分布 信号和设备状态信息，并保存到数据存储单元1139中。更进一步，设备控制器11还包括第二发送单元1137，连接数据存储单元1139，用于读取数据存储单元1139中存储 的数据并通过串行接口转发给主控制器。家居设备控制终端13主要是控制命令的相应执行终端，对家居设备进行开关、调 节、应用模式配置等动作的最终执行机构，如图Id所示，家居设备控制终端13的一种具体 结构包括电力线信号耦合模块131、电力线信号处理模块132、嵌入式微处理器133和至少 一个开关模块134，其中电力线信号耦合模块131连接电力线网络，电力线信号处理模块132和电力线信 号耦合模块131相连，并通过串行接口连接嵌入式微处理器133的信号输入端，嵌入式微处 理器133的信号输出端连接每一个开关模块134的控制端，每一个开关模块134用于控制 一个或一组家居设备的供电电路；电力线信号耦合用于从电力线网络接收调制有家居设备控制命令的电力线载波 信号并转发给电力线信号处理模块132 ；电力线信号处理模块132用于从电力线信号耦合电路转发的电力线载波信号中 解调出家居 设备控制命令并通过串行接口发送给嵌入式微处理器133的信号输入端； 嵌入式微处理器133根据信号输入端接收的家居设备控制命令生成开关模块134 的控制信号，并通过信号输出端输出给开关模块134，用于控制开关模块134打开或闭合所 控制的供电电路。为实现传统的手动控制功能，家居设备控制终端还包括对应每一个开关模块 134所控制的供电电路设置的手动开关135，其中每一个手动开关135的一端连接接地端，另一端分别连接嵌入式微处理器133的一个数据输入端；嵌入式微处理器133，还用于检测 每一个连接有手动开关135的数据输入端的电平值，当电平值为高电平时，控制相应的开 关模块134断开，反之控制相应的开关模块134闭合。进一步，嵌入式微处理器133还用于记录家居设备状态信息，并在家居设备状态 发生变化时，通过串行接口向电力线处理模块132发送家居设备状态和家居设备系统控制 模式更新信息；电力线处理模块132将家居设备状态更新信息调制为电力线载波信号后，通过电 力线信号耦合模块131耦合到电力线网络传输。万能遥控器
对于智能家居控制系统来说，具有学习功能的万能遥控器非常重要，本发明实施 例提供一种具有学习功能的遥控器，可以学习各种遥控器的红外编码信号，并根据学习结 果还原红外编码信号对相应家居设备进行控制，下面先详细介绍一下本发明实施例提供的 万能遥控器的实现原理。如图2a所示，为遥控器发射的红外编码信号的结构示意图，红外编码信号包括由 一系列高低电平组成的方波信号，并以特定的载波频率发射。其中红外编码信号可以包括 红外编码控制信号和导引信号，也可以只包括红外编码控制信号，根据红外编码控制信号 所包含的方波个数以及高低电平的宽度，区别不同的控制功能，导引信号用于通知受控电 器设备准备接受红外编码控制信号，导引信号包括至少两个高电平和低电平。红外编码控 制信号以高电平开始，可以以高电平结束，也可以以低电平结束。学习红外编码信号的基本方法是，记录要学习的红外编码信号的载波周期、所包 含的所有高低电平的宽度以及发射顺序，然后在对相应电器设备进行控制时，根据学习结 果发射与原来一样的红外编码信号，从而达到控制功能。分析图2a所示的红外编码信号可以发现，其中电平6和电平8的宽度一样，电平 7和电平8的宽度一样，这种情况出现的几率非常高，利用四种宽度的高电平和低电平组合 形成的红外编码控制信号，甚至可以满足任何一种电器设备的功能需求。由此，本发明实施例在学习红外编码信号的过程中，为了压缩学习到的红外编码 以减少存储空间，以一个四种宽度电平值形成的总电平数为η的红外编码信号为例，红外 编码信号的学习原理包括i)接收要学习的红外编码信号，检测其载波周期，并根据上升下降沿测出所有高 电平和低电平的电平宽度值，并按照类似下表1的格式记录，其中，根据最大载波周期以及 电平宽度的最大值，载波周期和每一个电平宽度值的编码数据占用16bit，由于前两个电平 可能为红外导引信号，电平宽度有可能很大，因此分别占用32bit 表 1.
权利要求
一种智能家居控制系统，用于控制分布在不同房间中的家居设备，其特征在于，包括每一种类型的家居设备控制器，连接所述电力线网络，用于生成家居设备控制指令并通过所述电力线网络传输，以及接收所述电力线网络传输的家居设备状态更新信息，并根据该家居设备状态更新信息更新本地保存的家居设备状态信息；每一个家居设备的控制终端，连接所述电力线网络，用于接收所述电力线网络传输的家居设备控制指令，解析所述家居设备控制指令并根据解析结果控制家居设备状态，以及在家居设备状态发生变化时通过所述电力线网络传输家居设备状态更新信息。
2.如权利要求1所述的智能家居控制系统，其特征在于，还包括至少一个传感中继器，分别设置在不同房间中，连接所述电力线网络，用于接收使用近 距离无线通信技术发送的遥控操作信息并通过所述电力线网络传输；遥控器，所述遥控器使用近距离无线通信技术和所述传感中继器通信，用于接收用户 控制家居设备状态的遥控操作信息并使用近距离无线通信技术发送给传感中继器，所述传 感中继器将接收的遥控操作信息通过电力线网络传输，所述家居设备控制器通过电力线网 络接收遥控操作信息，并根据该遥控操作信息生成相应的家居设备控制指令并通过电力线 网络发送；以及所述传感中继器还用于接收电力线网络传输的家居设备状态更新信息，并使用所述近 距离无线通信技术发送给遥控器。
3.如权利要求2所述的家居设备控制系统，其特征在于，还包括主控制器，分别连接 每一个家居设备控制器，其中所述主控制器作为远程登录服务器，用于接收通过远程控制网页提交的远程控制家居 设备的远程操作信息并转发给所述家居设备控制器；所述家居设备控制器，还用于根据接收的远程操作信息生成相应的家居设备控制指令 并通过电力线网络发送。
4.如权利要求3所述的家居设备控制系统，其特征在于，每一个家居设备控制器通过 主控制连接所述电力线网络并接收相关信息。
5.如权利要求3所述的家居设备控制系统，其特征在于，还包括至少一个传感器，每 一个传感器和其中一个传感中继器相连，用于采集环境状态传感数据并发送给所述传感中 继器；所述传感中继器，还用于通过电力线网络传输所述环境状态传感数据；所述家居设备控制器，还用于接收电力线网络传输的环境状态传感数据，根据环境状 态传感数据以及设定的自动控制模式生成相应的家居设备控制指令并通过所述电力线网 络传输。
6.如权利要求2、3或5所述的家居设备控制系统，其特征在于，还包括每一个家居设 备的手动物理开关，分别连接在接地端和相应家居设备控制终端之间，所述家居设备控制 终端检测通过手动物理开关输入的电平值，并当所述电平值发生变化时，生成电平值状态 变化信息并通过电力线网络传输；所述家居设备控制器，还用于接收电力线网络传输的电平值状态变化信息，根据电平 值状态变化信息生成相应的家居设备控制指令并通过所述电力线网络传输。
7.如权利要求6所述的家居设备控制系统，其特征在于所述遥控器，还用于根据用户的自动控制模式和手动控制模式之间的切换指令，使用 近距离无线通信技术发送控制模式切换指令；所述传感中继器，还用于接收遥控器的控制模式切换指令并通过电力线网络传输；所述家居设备控制器，还用于接收通过电力线网络传输的控制模式切换指令，并根据 所述控制模式切换指令确定工作在自动控制模式或手动控制模式，并当在工作自动控制模 式时，根据所述环境状态传感数据和设定的自动控制模式生成家居设备控制指令并通过所 述电力线网络传输，当工作在手动控制模式时，根据遥控操作信息、远程操作信息或电平值 状态变化信息生成家居设备控制指令并通过所述电力线网络传输。
8.如权利要求7所述的家居设备控制系统，其特征在于，所述家居设备控制器，还用于 当工作在自动控制模式时接收到遥控操作信息、远程操作信息或电平值状态变化信息时， 立即切换到手动控制模式并根据接收到的信息生成家居设备控制指令并通过所述电力线 网络传输。
9.如权利要求3所述的家居设备控制系统，其特征在于，还包括每一个家居设备的手 动物理开关，分别连接在接地端和相应家居设备控制终端之间，家居设备控制终端检测通 过手动物理开关输入的电平值，当电平值为高电平时，控制家居设备关闭，反之控制家居设 备打开。
10.如权利要求1所述的智能家居控制系统，其特征在于，还包括至少一个传感中继器，分别设置在不同房间中，连接所述电力线网络，用于接收使用近 距离无线通信技术发送的家居设备控制指令并通过电力线网络传输；遥控器，使用近距离无线通信技术和所述传感中继器通信，用于接收用户遥控家居设 备状态的操作信息，根据所述操作信息生成相应的家居设备控制指令并使用近距离无线通 信技术将家居设备控制指令发送给传感中继器。
11.如权利要求3、5、9或10所述的家居设备控制系统，其特征在于，所述传感中继器还 用于在初始化时使用所述近距离无线通信技术发送注册请求；所述遥控器接收每一个传感中继器发送的注册请求，根据预先配置的房间分布图以及 传感中继器所在房间，为请求注册的传感中继器分配房间号和设备号，生成携带所分配房 间号和设备号的注册响应并使用所述近距离无线通信技术发送；以及将分配结果记录在设 备分布信息中并在设备分布信息有变化时使用所述近距离无线通信技术发送更新后的设 备分布信息；所述传感中继器接收遥控器发送的注册响应，并将其中的房间号和设备号记录在本地 的设备分布信息中，所述传感中继器还接收遥控器设备分布信息并通过电力线网络传输；所述家居设备控制器接收电力线网络传输的设备分布信息并保存。
12.如权利要求11所述的家居设备控制系统，其特征在于，所述每一个家居设备的控 制终端还用于在初始化时分别生成注册请求并通过电力线网络传输；所述传感中继器接收电力线网络传输的注册请求并使用近距离无线通信技术发送给 所述遥控器；所述遥控器接收到每一个家居设备的控制终端注册请求时，根据预先配置的房间分布 图、家居设备类型以及所在房间，为请求注册的控制终端分配房间号和设备号，生成携带所分配房间号和设备号的相应注册响应并使用所述近距离无线通信技术发送；以及将分配结 果更新到设备分布信息中并使用所述近距离无线通信技术发送更新后的设备分布信息；所述传感中继器接收遥控器发送的每一个注册响应并通过电力线网络传输；各控制终端通过电力线网络接收自己的注册响应，并将其中的房间号和设备号记录在 本地的设备分布信息中。
13.如权利要求12所述的家居设备控制系统，其特征在于，所述家居设备控制器，还用 于将设备分布信息和设备状态信息发送给主控制器；所述主控制器将接收到的设备分布信息和设备状态信息显示到网页上。
14.如权利要求1所述的智能家居控制系统，其特征在于，所述的家居设备为灯具，所 述的控制终端为灯具控制终端，该灯具控制终端具体包括电力线信号耦合模块、电力线信号处理模块、嵌入式微处理器和至少一个开关模块，其中所述电力线信号耦合模块连接电力线网络，所述电力线信号处理模块和电力线信号耦 合模块相连，并通过串行接口连接嵌入式微处理器的信号输入端，所述嵌入式微处理器的 信号输出端连接每一个开关模块的控制端，每一个开关模块用于控制一个或一组灯具的供 电电路；所述电力线信号耦合用于从电力线网络接收调制有灯具控制命令的电力线载波信号 并转发给电力线信号处理模块；所述电力线信号处理模块用于从电力线信号耦合电路转发的电力线载波信号中解调 出灯具控制命令并通过串行接口发送给嵌入式微处理器的信号输入端；所述嵌入式微处理器根据信号输入端接收的灯具控制命令生成开关模块的控制信号， 并通过信号输出端输出给开关模块，用于控制开关模块打开或闭合所控制的供电电路。
15.如权利要求14所述的智能家居控制系统，其特征在于，所述灯具控制终端还包括 对应每一个开关模块所控制的供电电路设置的手动开关，其中每一个手动开关的一端连 接接地端，另一端分别连接所述嵌入式微处理器的一个数据输入端；所述嵌入式微处理器，还用于检测每一个连接有手动开关的数据输入端的电平值，当 电平值为高电平时，控制相应的开关模块断开，反之控制相应的开关模块闭合。
16.如权利要求14或15所述的智能家居控制系统，其特征在于，所述开关模块为固体 继电器，所述灯具控制终端还包括过零检测器，通过电力线连接所述电力线网络，用于检 测交流电的每一个周期的零点，并在检测到零点时向所述嵌入式微处理器的过零检测信号 输入端输入过零触发信号，所述嵌入式微处理器在所述控制命令为灯具调光指令时，根据 过零触发信号控制所述固体继电器在每一个交流电周期中的导通角度。
17.如权利要求2所述的智能家居控制系统，其特征在于，所述的遥控器包括显示模块，用于显示智能家居控制系统的操作控制界面；近距离无线通信模块，用于实现近距离无线通信；红外信号收发模块，用于接收被学习的家居设备的遥控器发出不同控制功能的红外编 码信号并转发；第一嵌入式微处理器，通过LCD数据总线连接所述显示模块，并通过信号线连接所述 红外编码信号接收模块，用于根据通过所述模块的操作控制界面输入的红外编码信号学习指令，检测所述红外信号收发模块接收的红外编码信号中包含的高电平或低电平的上升沿 和下降沿，根据检测结果记录交替出现的高电平和低电平的电平宽度值和出现顺序，根据 记录结果生成各控制功能对应的红外编码信号的编码数据，以及通过所述操作控制界面接 收到遥控家居设备的操作信息时，根据控制功能对应的红外编码信号编码数据，生成相应 的控制指令并输出，其中所述红外编码控制信号中第一次出现的是高电平；第二嵌入式微处理器，分别通过串行接口连接在所述第一嵌入式微处理器和近距离无 线通信模块单元之间，用于接收所述第一嵌入式微处理器输出的控制指令并通过近距离无 线通信模块发送。
18.如权利要求17所述的智能家居控制系统，其特征在于，所述第一嵌入式微处理器 具体包括记录子模块，用于通过信号线连接所述红外编码信号接收模块，根据通过所述模块的 操作控制界面输入的红外编码信号学习指令，检测所述红外信号收发模块接收的红外编码 信号中包含的高电平或低电平的上升沿和下降沿，根据检测结果记录交替出现的高电平和 低电平的电平宽度值和出现顺序；编码子模块，用于根据记录结果生成各控制功能对应的红外编码信号的编码数据；存储子模块，用于存储所述编码子模块的编码结果；还原子模块，通过串行接口连接在所述第二嵌入式微处理器，用于通过所述操作控制 界面接收到遥控家居设备的操作信息时，从所述存储子模块中获得相应控制功能的红外编 码信号编码数据，生成相应的控制指令并输出给所述第二嵌入式微处理器。
19.如权利要求18所述的智能家居控制系统，其特征在于，所述的编码子模块具体包括用于根据获得的所有电平宽度值的大小，将其中大小相同的电平宽度值编码为一个电 平宽度编码数据，并将所有电平宽度编码数据组合为电平宽度编码数据串的单元，每一个 电平宽度编码数据占用的字节数为第一设定值，电平宽度码数据串占用的总字节数为第二 设定值；用于根据所述电平宽度编码数据串中各电平宽度编码数据的排列顺序，确定每一个高 电平或低电平的电平宽度值在所述电平宽度编码数据串中对应的排位，将确定出的排位进 行编码并按照各高电平和低电平的出现顺序组合为电平宽度索引编码数据串的单元，每一 个排位的编码数据占用的字节数为第三设定值；用于将载波周期编码为载波周期编码数据的单元，所述载波周期编码数据占用的字节 数为第四设定值；用于根据设定顺序组合所述电平宽度编码数据串、载波周期编码数据以及电平宽度索 弓丨编码数据串，形成遥控器红外编码信号的编码数据的单元；以及所述的还原子模块具体包括用于根据设定的排列顺序、每一个电平宽度编码数据占用的字节数、电平宽度码数据 串占用的总字节数、每一个排位的编码数据占用的字节数，以及所述载波周期编码数据占 用的字节数，从遥控器红外编码信号的编码数据中获得电平宽度编码数据串、载波周期编 码数据以及电平宽度索引编码数据串的单元，其中，所述电平宽度编码数据串包括大小不 相同的多个电平宽度值编码，所述电平宽度索引编码数据串中包括红外编码控制信号中各高电平和低电平的电平宽度值在所述电平宽度编码数据串中对应的排位的编码数据，并按 照各高电平和低电平在红外编码控制信号中的出现顺序排列；用于根据所述电平宽度索引编码数据串中，按照各高电平和低电平在红外编码控制信 号中的出现顺序排列的电平宽度索引编码数据，以及所述电平宽度编码数据串中相应排位 上的电平宽度编码数据，确定所述红外编码控制信号中各高电平和低电平的电平宽度以及 发射顺序的单元；用于根据所述载波周期编码数据确定发射遥控器红外编码控制信号的载波频率的单元；用于按照所述红外编码控制信号中各高电平和低电平的电平宽度以及发射顺序，根据 所述载波频率依次输出高电平和低电平的单元。
20.如权利要求19所述的智能家居控制系统，其特征在于，所述的编码子模块具体包括用于当获得的每一个电平宽度值已经全部记录在电平宽度值编码数据与电平宽度值 索引的对应关系表中时进行下一步骤，否则在所述对应关系表中添加未被记录的电平宽度 值的编码数据及其电平宽度值索引后继续下一步骤的单元；用于确定每一个高电平或低电平的电平宽度值在所述对应关系表中对应的电平宽度 值索引并进行编码，按照各高电平和低电平的出现顺序将电平宽度值索引编码数据组合为 电平宽度索引编码数据串的单元，每一个排位的编码数据占用的字节数为第三设定值；用于将载波周期编码为载波周期编码数据的单元，所述载波周期编码数据占用的字节 数为第四设定值；用于根据设定顺序组合所述载波周期编码数据和电平宽度索引编码数据串，形成遥控 器红外编码信号的编码数据的单元；以及 所述的还原子模块具体包括用于根据设定的排列顺序、每一个排位的编码数据占用的字节数，以及载波周期编码 数据占用的字节数，从遥控器红外编码信号的编码数据中获得载波周期编码数据和电平宽 度索引编码数据串的单元，其中，所述电平宽度索引编码数据串中包括红外编码控制信号 中各高电平和低电平的电平宽度值的索引，并按照各高电平和低电平在红外编码控制信号 中的出现顺序排列；用于根据所述电平宽度索弓丨编码数据串中，按照各高电平和低电平在红外编码控制信 号中的出现顺序排列的电平宽度索引编码数据，以及电平宽度值编码数据与电平宽度值索 弓I的对应关系表，确定所述红外编码控制信号中各高电平和低电平的电平宽度值以及发射 顺序的单元；用于根据所述载波周期编码数据确定发射遥控器红外编码控制信号的载波频率的单元；用于按照所述红外编码控制信号中各高电平和低电平的电平宽度值以及发射顺序，根 据所述载波频率依次发射高电平和低电平的红外编码信号的单元。
全文摘要
本发明涉及电气控制技术，特别涉及一种智能家居控制系统及家居设备控制器，用于提高智能家居控制系统的扩展性。本发明实施例提供的智能家居控制系统，每一种类型的家居设备相应有一个家居设备控制器，对相应类型的家居设备起核心控制作用，传感中继器起到信令和数据的转发功能，不需要根据家居设备的类型分别设置，因此系统中需要增加新类型家居设备的控制时，只需要增加相应的家居设备控制器和控制终端，因此具有很好的扩展性，并且系统中的大部分信号通过电力网络传输，给智能家居控制系统的组网带来极大方便。
文档编号G08C17/02GK101989376SQ20091016448
公开日2011年3月23日 申请日期2009年7月31日 优先权日2009年7月31日
发明者鲍向前 申请人:宁波家天下智能系统有限公司