[发明专利]基于物联网的智能家居系统

说明书

技术领域

本发明属于嵌入式技术领域，具体涉及一种基于智能路由的智能家居系统。

背景技术

新时代的发展让广大业主对掌握家里的实时情况、控制家庭设备提出了新的要求。但我国目前市场上的大部分产品只停留在家庭小范围内通过Zigbee、蓝牙等技术组建的无线个域网（WPAN）控制的水平，没有连接互联网，各产品技术标准也不统一；智能化的家庭监护、远程提醒等还远远没有实现。

在此背景下，急需一个兼容性好的平台来融合互联网和家庭无线个域网（WPAN）。相比于传统路由器，智能路由器具有独立的操作系统，用户可以自主选择安装应用，具有应用市场的支持。它功能的扩展有多种方式，可随时通过WIFI、串口等多种方式共享数据文件，操控家庭设备，实现家庭设备的网络化和智能化。以此为基础的物联网化的智能家居系统具有良好的兼容性和应用前景，正是市场所需要的。兼容性、扩展性极佳的智能家居方案在市场上还是一片空白。

发明内容

本发明提供了一种基于物联网技术的智能家居系统，旨在通过物联网让在外的人员能得到家里的实时情况，控制家中门窗、空调和热水器等设备。并能查看家庭的实时监控视频，获取家中有害气体、室温等参数，拥有异常情况警告功能。

本发明由远程客户端、智能路由器系统、家庭无线个域网（WPAN）三个部分组成。家庭设备之间通过微控制器组建无线个域网，提出了一种新型的工作在2.4g（ISM频段）的射频芯片NRF24L01组合MSP430系列微处理器设计网络节点，构建微型家庭无线个域网的解决方案。并通过搭载Linux系统的智能路由，通过网络封包转串口与互联网相连接，用户通过网页等远程的方式操控。实现安防和智能服务一体化，有良好的发展前景。

所述的家庭无线个域网（WPAN）指的是能在便携式消费电器和通信设备之间进行短距离特别连接的自组织网络，其覆盖范围一般在10米半径以内，网络中的数据传输速率一般在1Mbps以内，这里的特别连接含有两层意思：（1）设备可以承担主控功能，又可以承担被控功能；（2）设备可以很容易地加入或者离开现有网络。现有的个域网技术主要包括：蓝牙、Zigbee、红外、家庭射频（HomeRF）、超宽带（UWB）等。在发明中，无线个域网将主要采用工作在2.4G（ISM频段）的射频芯片NRF24L01结合MSP430系列微处理器设计网络节点，构建微型家庭无线个域网。其具有经济可靠、功耗低、扩展性强的优良特点。

所述的智能路由系统实质上是Linux内核的开源OpenWRT系统，除满足一般的上网功能外，在此Linux平台上还可自主开发各种应用模块，如本发明中的TCP/UDP封包转串口、DDNS软件模块、网络摄像头软件模块等等，这一块的技术点主要是结合各类算法设计贴合智能家居的软件模块。其扩展性能良好，管理起来十分轻松，系统升级也十分方便。

基于本套系统，本发明同时也提供了一种物联网家居系统的操作方法：

步骤一：用户通过网页端从外网对固定域名发送对应信息；

用户通过网页端进行身份信息的确认，确认通过后用户可以通过网页端各各菜单中选择对家居系统的信息获取，并通过架设的智能路由的固定域名向路由发送信息。

步骤二：路由对接受的信息进行抓包处理，将信息转换成串口数据；

智能路由为路由器系统的一部分，路由部分就是用来实现将外网发送来的TCP/UDP协议的信息包转化成串口的数据。智能路由搭载OpenWRT操作系统，无需自己编写程序，可选择性能稳定的TCP/UDP封包转串口软件。安装的抓包软件可以实现TCP/UDP信息转为串口信息；串口信息生成后通过路由上的串口线传递给家庭的移动终端；

步骤三：移动终端接受信息并通过星形网络将信息发送给各功能组；

所述的移动终端是32位单片机搭载了实时操作系统uc/cosII系统，uc/cosII系统是一个可视化并提供触屏功能的片上操作系统。经过人性化的设计，屏幕上有六个鲜明的功能分别对应控制六个从设备。32位终端可以通过接收来自路由的串口数据来对家居进行操作，同样也可以由用户直接通过32位移动终端来进行操作控制。32位终端与从设备间使用的是2.4g模块的星形组网方式，SPI方式的通信方式。32位终端通过2.4g模块将用户的指令信息发送给对应的从设备接收模块。

步骤四：各功能组包括六个从设备，分别控制LED灯、用电器开关、电机、温度传感器、气体传感器、红外控制；