[发明专利]一种基于多控制器的Zigbee智能家居系统

说明书

技术领域

本发明属智能家居控制领域，尤其涉及一种基于多控制器的Zigbee智能家居系统。

背景技术

智能家居系统是一种以住宅为平台，结合通讯技术、自动化技术等技术手段的智能化家居环境。智能家居系统能够为用户提供安防监测、远程控制、多媒体娱乐等诸多服务。传统的智能家居系统存在布线复杂、定制困难等问题，将无线通讯技术运用于智能家居系统已成为趋势，而Zigbee技术作为一种短距离、低速率、低功耗的无线通讯技术，非常适合智能家居系统中的小数据量传输。

中国专利申请号为201020104269.1，名称为《一种基于Zigbee技术的智能家居系统》的文献公开了一种Zigbee智能家居系统，包括家居控制中心、手持控制器、中继控制模块和基于Zigbee技术的控制模块。该专利的家居控制中心是一个基于ARM9的嵌入式控制平台，不具有视频监控功能，并且人机交互界面不够友好；同时，该专利的手持控制器为手持红外遥控器，控制形式单一，缺乏个性，无法定制。

中国专利申请号为201120218940.X，名为《结合视频通道的智能家居语音控制系统》的文献公开了一种语音控制系统，包括手势检测模块、人脸检测模块、识别系统模块等，该系统利用语音识别模块实现语音控制，并利用高速摄像捕捉手势、唇语，提高识别精度，但该系统算法复杂，成本高昂。

发明内容

本发明解决了基于Zigbee的智能家居系统控制手段单一，定制困难，价格高昂等问题，公开一种成本低、灵活性高的智能家居系统。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种基于多控制器的Zigbee智能家居系统，包括智能家居网关、监控节点和四种控制器。智能家居网关安装以太网控制器、红外接收器、Zigbee协调器和视频监控模块，并通过Zigbee与监控节点通信；监控节点设有入侵监控装置、煤气火险报警装置、温度湿度监测装置和灯光家电控制装置，进行人员入侵监控、煤气火险报警、温度湿度监测和灯光家电控制；四种控制器分别是手势控制器、语音控制器、红外遥控器和远程控制端，其通过Zigbee、红外线和以太网与智能家居网关相连。

Zigbee通讯模块可以采用具有处理器内核的Zigbee模块，如Zigbee通讯模块为JN5148，效果更佳。

智能家居网关包括最小系统和外围功能模块。所述最小系统由ARM处理器、复位电路、UART串行接口、Flash存储器和电源模块构成，用于控制外围功能模块和存储数据。所述外围功能模块包括以太网控制模块、视频采集模块、Zigbee通讯模块和红外接收器：以太网控制模块通过并行接口与最小系统连接，提供智能家居的以太网接口，用于传输控制指令和视频数据；视频采集模块通过并行接口与最小体系连接，用于采集图像和视频信息；Zigbee模块是Zigbee星型网络的协调器，通过SPI接口与最小系统连接，用于智能家居网关和监控节点的通讯；红外接收器输出脉冲信号，经PWM脉宽解调被最小系统接收。

监控节点以Zigbee模块作为处理器和Zigbee收发器，结合传感器和执行器，实现监控任务。监控节点按功能分为人员入侵监控节点、煤气火险报警节点、温湿度监测节点和灯光家电控制节点：人员入侵监控节点包含用于提高灵敏度的菲涅尔透镜、用于监测人体红外线的PIR探头和用于处理报警信号的处理电路；煤气火险报警节点既包含用于监测煤气泄漏的气敏传感器，又包含用于监测火灾的烟雾传感器；温湿度监测节点采用数字式温湿度传感器；灯光家电控制节点利用Zigbee模块的IO口控制继电器和场效应管，实现灯光和家电的开关控制。

四种控制器为手势控制器、语音控制器、红外遥控器和远程控制端。

手势控制器采用MEMS数字式加速度传感器，具有戒指式和手套式两种穿戴方案，通过判断右手食指和中指的加速度阈值，实现简单的手势识别。手势控制器可将加速度传感器佩戴于右手食指和中指的第三节处，也可将其佩戴于其他手指。手势控制器可安装多枚加速度传感器，从而提高可识别手势的复杂度；加速度传感器既可以是二轴加速度传感器，也可以是三轴加速度传感器。

语音控制器采用非特定人语音识别模块，通过预先录入语音指令的汉语拼音，实现语音控制。语音控制器由麦克风、放大器、AD转换器和Zigbee模块构成。通过调节放大器的增益系数，可改变语音识别的灵敏度和抗干扰性。

红外遥控器用于家电的手持遥控器控制。