一种基于物联网智能家具控制的通信协调系统及其工作方法

摘要

本发明公开了一种基于物联网智能家具控制的通信协调系统及其工作方法，属于智能家居领域；一种基于物联网智能家具控制的通信协调系统，包括：电源管理单元、系统控制单元、通信协调单元、信号收发单元、以及信号处理单元；其中系统控制单元还包括：数据存储模块和指令存储单元；本发明通过对智能家居在进行接收到用户多个工作指令和查看指令时，利用通信协调单元进行建立通信网路，同时设置一个协调节点对各个转接节点进行控制，通过需要工作设备的数量进行分支转发，从而可以将根据指令要求进行分类传输至各个工作设备，从而可以有效的防止通信中存在的通信中断和传输数据不准确问题。

说明书

技术领域

本发明公开了一种基于物联网智能家具控制的通信协调系统及其工作方法，属于智能家居领域。

背景技术

随着人们生活水平的不断改善，现代化的智能小区逐渐增多，越来越多的数据和业务需要小区物业管理中心来处理，住户对于小区的环境、文化、生活条件、通信方式、智能水平以及管理效率等也提出了更高的要求，因此智能小区系统管理软件有着广阔的市场需求和应用前景。

智能家居远程监控子系统作为智能小区系统的重要组成部分，它的设计和实施能提高住宅智能化水平，极大地影响着人们的家庭生活方式，使人们可以享受更舒适、方便、安全的家居生活，让生活环境更加符合节能环保的要求。该系统是由底层的传感和执行设备、通信网络、网络网关、信息处理系统以及系统管理软件组成，以住宅内各种信息的集中统一管理为核心，以“住宅智能化、生活科技化、网络互联化、设备自动化、环境舒适化”为目标，与物联网技术、无线通信技术和软件技术相结合而设计开发的。系统需要满足界面布局合理美观以及用户操作简单方便的基本要求，另外随着人们对生活品质的不断追求以及住宅智能化技术的不断发展，该系统还应将资源进行整合，以实现家庭安防、智能家电、远程抄表、收费管理等功能的远程监控，系统的配置也越来越高。

现有技术中的物联网智能家具在进行多个控制指令信号进行传输时，无法在第一时间内传输至到各个工作设备中，且对于同一指令的信号在进行多次传输时，需要进行从新选择工作设备，这样大大增加了工作时间；同时由于多个不同指令的传输，对通信网络的传输增大网络资源的消耗。

发明内容

发明目的：提供一种基于物联网智能家具控制的通信协调系统及其工作方法，以解决上述问题。

技术方案：一种基于物联网智能家具控制的通信协调系统包括：

电源管理单元，用于进行各个工作单元之间的供电，同时对输入各个单元中和负载中的电压进行调节管理，且进行对工作电路的过压过流、短路、以及欠压保护；

系统控制单元，用于通过物联网对智能家具发出控制信号，同时对传感器采集的外部环境信号进行存储以及分析；

信号处理单元，对采集信号进行处理，保证信号的准确性；

通信协调单元，通过物联网传输，对执行多个控制信号时，进行信号通信网路之间的相互协调，从而保证传输稳定；

信号收发单元，进行用户发出的指令信号接收，以及对智能家居发出的控制信号的发送。

优选的，信号收发单元包括：单片机U4、晶振管X1、电容C1、电容C2、LED二极管D1、LED二极管D2、按钮S1、电阻R2、二极管D4、场效应管Q1、场效应管Q2、二极管D3、电阻R7、电阻R1、晶振管X2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、集成电路U5；

所述单片机U4的24号引脚同时与所述电阻R2的一端和所述按钮S1的一端连接，所述电阻R2的另一端输入3V电压，所述按钮S1的另一端接地，所述单片机U4的23号引脚与所述LED二极管D1的正极连接，所述LED二极管D1的负极接地，所述单片机U4的22号引脚与所述LED二极管D2的正极连接，所述LED二极管D2的负极接地，所述单片机U4的19号引脚输入信号，所述单片机U4的9号引脚同时与所述晶振管X1的1号引脚和所述电容C1的一端连接，所述单片机U4的8号引脚同时与所述晶振管X1的2号引脚和所述电容C2的一端连接，所述电阻R6的一端同时与所述电容C1的另一端和所述电容C2的另一端连接且接地，所述单片机U4的1号引脚、2号引脚、28号引脚连接且输入信号，所述单片机U4的5号引脚与所述电阻R1的一端连接，所述电阻R1的另一端连接且接地，所述单片机U4的10号引脚输入信号，所述单片机U4的11号引脚同时与所述电阻R3的一端和所述集成电路U5的12号引脚连接且输入信号，所述单片机U4的12号引脚同时与所述电阻R4的一端和所述集成电路U5的13号引脚连接，所述单片机U4的17号引脚、18号引脚连接且输出信号，所述单片机U4的26号引脚同时与所述二极管D4的负极和所述场效应管Q1的源极连接，所述场效应管Q1的栅极同时与所述二极管D3的正极和所述场效应管Q2的源极连接，所述场效应管Q2的漏极接地，所述二极管D3的负极同时与所述电阻R7的一端和所述场效应管Q1的漏极连接且输入3V电压，所述场效应管Q2的栅极同时与所述电阻R7的另一端和所述二极管D4的正极连接，所述集成电路U5的11号引脚与所述晶振管X1的1号引脚连接，所述集成电路U5的10号引脚与所述晶振管X1的2号引脚连接，所述集成电路U5的14号引脚输入3V电压，所述电阻R3的另一端和所述电阻4的另一端连接且输入3V电压，所述集成电路U5的9号引脚同时与所述电阻R6的另一端和所述电阻R5的一端连接，所述集成电路U5的8号引脚与所述电阻R5的另一端连接且输入3V电压，所述集成电路U5的6号引脚输入3V电压，所述集成电路U5的1号引脚、2号引脚、3号引脚、4号引脚、7号引脚连接且接地。

优选的，系统控制单元包括：地址编码模块；其中，所述地址编码模块包括：电阻排RN1、接口J1、编码器U1、地址编码器U2、地址编码器U3；

所述编码器U1的3号引脚同时与所述电阻排RN1的8号引脚和所述接口J1的9号引脚连接，所述编码器U1的5号引脚同时与所述电阻排RN1的7号引脚和所述接口J1的8号引脚连接，所述编码器U1的7号引脚同时与所述电阻排RN1的6号引脚和所述接口J1的7号引脚连接，所述编码器U1的9号引脚同时与所述电阻排RN1的5号引脚和所述接口J1的6号引脚连接，所述编码器U1的12号引脚同时与所述电阻排RN1的4号引脚和所述接口J1的5号引脚连接，所述编码器U1的14号引脚同时与所述电阻排RN1的3号引脚和所述接口J1的4号引脚连接，所述编码器U1的16号引脚同时与所述电阻排RN1的2号引脚和所述接口J1的3号引脚连接，所述编码器U1的18号引脚同时与所述电阻排RN1的1号引脚和所述接口J1的2号引脚连接，所述电阻排RN1的9号引脚、10号引脚、11号引脚、12号引脚、13号引脚、14号引脚、15号引脚、1号引脚连接且输入电压，所述接口J1的1号引脚接地，所述编码器U1的19号引脚同时与所述地址编码器U2的5号引脚、6号引脚和所述地址编码器U3的5号引脚、6号引脚连接，所述地址编码器U2的4号引脚输入，所述地址编码器U2的1号引脚与所述地址编码器U3的1号引脚连接且输入，所述地址编码器U2的2号引脚与所述地址编码器U3的2号引脚连接且输入，所述地址编码器U2的3号引脚与所述地址编码器U3的3号引脚连接且输入，所述地址编码器U2的15号引脚、114号引脚、13号引脚和所述地址编码器U3的13号引脚输出。

优选的，所述单片机U4的型号为LPC932,所述集成电路U5的型号为FM31256；所述编码器U1的型号为74HC688，所述地址编码器U2和地址编码器U3的型号均为74HCT238。

优选的，所述系统控制单元包括：数据存储模块和指令存储单元。

一种基于物联网智能家具控制的通信协调系统的工作方法，当用户在远程进行一个或多个指令发出时，住户的智能家居需要进行中系统控制单元需要对这些指令进行分析，随后通过通信协调单元进行组成多个通信通道进行与智能家居进行建成网路连接，从而进行此时智能家居此时状态的查看和控制，具体步骤如下：

步骤1、首先系统控制单元通过与物联网进行连接，从而建立用户控制查看设备与住户中的系统控制单元进行连接，进行实时通信；

步骤11、用户发出控制指令至系统控制单元；

步骤12、信号收发单元中进行接收用户发出的控制指令，且传输至系统控制单元；

步骤13、系统控制单元进行控制指令的分析，同时进行存储到指令存储模块中；

步骤14、对控制指令进行地址编码和传输通道编码

步骤15、首先进行提取控制指令中的地址，且通过地址编码进行编写3个读取通道和1个写入通道；

步骤16、其中3个读取通道为第一缓存通道、第二缓存通道和第一回读通道，1个写入通道为第三缓存通道；

步骤17、当系统控制单元需要读取控制指令信号时，通过将信号写入第一缓存通道和第二缓存通道进行读取；同时写入第二缓存通道的数据信号还可以通过回读地址将其读回，回读地址与写地址相同；

步骤2、系统控制单元进行解读完控制指令，同时进行对智能家居发出启动指令和检测指令；

步骤21、当多个启动指令和检测指令进行发送时，通信协调单元会进行通信协调；

步骤22、首先通信协调单元设定一个总协调节点、多个转接节点、以及若干个输出子节点；

步骤22、进行总协调节点与转接节点连接，转接节点与输出子节点连接；

步骤23、进行建立通信网络，同时进行总协调节点和转接节点、以及输出子节点通信初始化；

步骤24、信号收发单元通过将控制指令和启动指令发送至总协调节点；且总协调节点发送传输确认信号至各个转接节点；

步骤25、转接节点进行确认此信号能够被接入网络中任何输出子节点收到；

步骤26、当输出子节点接收传输确认信号时，将进行检测此输出子节点是否存在多个工作设备，当工作设备为零时，则直接不进行分支转发；否则将根据工作设备的数量进行分支转发；

步骤27、根据步骤26确认通信网络的输出子节点个数；

步骤28、进行发送控制指令和启动指令至各个工作设备；

步骤29、同时工作设备进行反馈智能家居情况时，则将数据进行分批依次通过反馈通信网络传输至用户设备和系统控制单元中的数据存储模块，从而用于可以进行查看此时智能家居的情况和屋内情况。

优选的，系统控制单元在进行地址编码时，会进行编码地址与指令存储单元中的存储地址进行比较，如果比较结果相同，则之间进行指控制号和指令信号的传输，反之则进行重新存储。

优选的，通信网络中的每个转接节点都有可能会多次接收转发指令，为了减少网络资源的消耗，系统需对转发进行控制，即不是所有的转接节点都需进行转发，而仅是将更新了转接节点工作设备数量进行转发。

优选的，在进行住户屋内环境采集时，通信网络能够将传感器每隔一段周期时间采集到的数据进行周期性数据采样传输，将它们通过合适的数据链路层传输到网络网关，在网络网关汇集后传输到系统控制单元；且能够将突发产生的事件消息或报警信息进行突发性采样传输，选用高速的通信信道实现紧急传输至用户设备；在网络网关能够将数据进行汇集和处理，从而降低整体数据交换次数以提高网络性能，进行数据汇聚传输。

有益效果：本发明通过对智能家居在进行接收到用户多个工作指令和查看指令时，利用通信协调单元进行建立通信网路，同时设置一个协调节点对各个转接节点进行控制，通过需要工作设备的数量进行分支转发，从而可以将根据指令要求进行分类传输至各个工作设备，从而可以有效的防止通信中存在的通信中断和传输数据不准确问题；同时利用设置数据存储模块和指令存储单元，可以进行采集数据信号的存储和对指令地址的编码存储，从而可以有效的进行周期性数据采样传输，且在进行一会的指令输出时，会先进行地址比较，从而检测编码时间。

附图说明

图1是本发明的工作流程图。

图2是本发明的通信协调示意图。

图3是本发明的信号收发单元电路图。

图4是本发明的地址编码模块电路图。

图5是本发明的通信转发工作流程图。

具体实施方式

如图1所示，在该实施例中，一种基于物联网智能家具控制的通信协调系统及其工作方法，包括：电源管理单元、系统控制单元、通信协调单元、信号收发单元、以及信号处理单元；其中系统控制单元还包括：数据存储模块和指令存储单元。

在进一步的实施例中，信号收发单元包括：单片机U4、晶振管X1、电容C1、电容C2、LED二极管D1、LED二极管D2、按钮S1、电阻R2、二极管D4、场效应管Q1、场效应管Q2、二极管D3、电阻R7、电阻R1、晶振管X2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、集成电路U5。

在更进一步的实施例中，所述单片机U4的24号引脚同时与所述电阻R2的一端和所述按钮S1的一端连接，所述电阻R2的另一端输入3V电压，所述按钮S1的另一端接地，所述单片机U4的23号引脚与所述LED二极管D1的正极连接，所述LED二极管D1的负极接地，所述单片机U4的22号引脚与所述LED二极管D2的正极连接，所述LED二极管D2的负极接地，所述单片机U4的19号引脚输入信号，所述单片机U4的9号引脚同时与所述晶振管X1的1号引脚和所述电容C1的一端连接，所述单片机U4的8号引脚同时与所述晶振管X1的2号引脚和所述电容C2的一端连接，所述电阻R6的一端同时与所述电容C1的另一端和所述电容C2的另一端连接且接地，所述单片机U4的1号引脚、2号引脚、28号引脚连接且输入信号，所述单片机U4的5号引脚与所述电阻R1的一端连接，所述电阻R1的另一端连接且接地，所述单片机U4的10号引脚输入信号，所述单片机U4的11号引脚同时与所述电阻R3的一端和所述集成电路U5的12号引脚连接且输入信号，所述单片机U4的12号引脚同时与所述电阻R4的一端和所述集成电路U5的13号引脚连接，所述单片机U4的17号引脚、18号引脚连接且输出信号，所述单片机U4的26号引脚同时与所述二极管D4的负极和所述场效应管Q1的源极连接，所述场效应管Q1的栅极同时与所述二极管D3的正极和所述场效应管Q2的源极连接，所述场效应管Q2的漏极接地，所述二极管D3的负极同时与所述电阻R7的一端和所述场效应管Q1的漏极连接且输入3V电压，所述场效应管Q2的栅极同时与所述电阻R7的另一端和所述二极管D4的正极连接，所述集成电路U5的11号引脚与所述晶振管X1的1号引脚连接，所述集成电路U5的10号引脚与所述晶振管X1的2号引脚连接，所述集成电路U5的14号引脚输入3V电压，所述电阻R3的另一端和所述电阻4的另一端连接且输入3V电压，所述集成电路U5的9号引脚同时与所述电阻R6的另一端和所述电阻R5的一端连接，所述集成电路U5的8号引脚与所述电阻R5的另一端连接且输入3V电压，所述集成电路U5的6号引脚输入3V电压，所述集成电路U5的1号引脚、2号引脚、3号引脚、4号引脚、7号引脚连接且接地。

在进一步的实施例中，系统控制单元包括：地址编码模块；其中，所述地址编码模块包括：电阻排RN1、接口J1、编码器U1、地址编码器U2、地址编码器U3。

在更进一步的实施例中，所述编码器U1的3号引脚同时与所述电阻排RN1的8号引脚和所述接口J1的9号引脚连接，所述编码器U1的5号引脚同时与所述电阻排RN1的7号引脚和所述接口J1的8号引脚连接，所述编码器U1的7号引脚同时与所述电阻排RN1的6号引脚和所述接口J1的7号引脚连接，所述编码器U1的9号引脚同时与所述电阻排RN1的5号引脚和所述接口J1的6号引脚连接，所述编码器U1的12号引脚同时与所述电阻排RN1的4号引脚和所述接口J1的5号引脚连接，所述编码器U1的14号引脚同时与所述电阻排RN1的3号引脚和所述接口J1的4号引脚连接，所述编码器U1的16号引脚同时与所述电阻排RN1的2号引脚和所述接口J1的3号引脚连接，所述编码器U1的18号引脚同时与所述电阻排RN1的1号引脚和所述接口J1的2号引脚连接，所述电阻排RN1的9号引脚、10号引脚、11号引脚、12号引脚、13号引脚、14号引脚、15号引脚、1号引脚连接且输入电压，所述接口J1的1号引脚接地，所述编码器U1的19号引脚同时与所述地址编码器U2的5号引脚、6号引脚和所述地址编码器U3的5号引脚、6号引脚连接，所述地址编码器U2的4号引脚输入，所述地址编码器U2的1号引脚与所述地址编码器U3的1号引脚连接且输入，所述地址编码器U2的2号引脚与所述地址编码器U3的2号引脚连接且输入，所述地址编码器U2的3号引脚与所述地址编码器U3的3号引脚连接且输入，所述地址编码器U2的15号引脚、114号引脚、13号引脚和所述地址编码器U3的13号引脚输出。

在进一步的实施例中，在进行住户屋内环境采集时，通信网络能够将传感器每隔一段周期时间采集到的数据进行周期性数据采样传输，将它们通过合适的数据链路层传输到网络网关，在网络网关汇集后传输到系统控制单元；且能够将突发产生的事件消息或报警信息进行突发性采样传输，选用高速的通信信道实现紧急传输至用户设备；在网络网关能够将数据进行汇集和处理，从而降低整体数据交换次数以提高网络性能，进行数据汇聚传输。

在进一步的实施例中，通信网络中的每个转接节点都有可能会多次接收转发指令，为了减少网络资源的消耗，系统需对转发进行控制，即不是所有的转接节点都需进行转发，而仅是将更新了转接节点工作设备数量进行转发。

工作原理：当用户在远程进行一个或多个指令发出时，住户的智能家居需要进行中系统控制单元需要对这些指令进行分析，随后通过通信协调单元进行组成多个通信通道进行与智能家居进行建成网路连接，从而进行此时智能家居此时状态的查看和控制，首先系统控制单元通过与物联网进行连接，从而建立用户控制查看设备与住户中的系统控制单元进行连接，进行实时通信；用户发出控制指令至系统控制单元；信号收发单元中进行接收用户发出的控制指令，且传输至系统控制单元；系统控制单元进行控制指令的分析，同时进行存储到指令存储模块中；对控制指令进行地址编码和传输通道编码首先进行提取控制指令中的地址，且通过地址编码进行编写3个读取通道和1个写入通道；其中3个读取通道为第一缓存通道、第二缓存通道和第一回读通道，1个写入通道为第三缓存通道；当系统控制单元需要读取控制指令信号时，通过将信号写入第一缓存通道和第二缓存通道进行读取；同时写入第二缓存通道的数据信号还可以通过回读地址将其读回，回读地址与写地址相同；系统控制单元进行解读完控制指令，同时进行对智能家居发出启动指令和检测指令；当多个启动指令和检测指令进行发送时，通信协调单元会进行通信协调；

首先通信协调单元设定一个总协调节点、多个转接节点、以及若干个输出子节点；进行总协调节点与转接节点连接，转接节点与输出子节点连接；进行建立通信网络，同时进行总协调节点和转接节点、以及输出子节点通信初始化；信号收发单元通过将控制指令和启动指令发送至总协调节点；且总协调节点发送传输确认信号至各个转接节点；转接节点进行确认此信号能够被接入网络中任何输出子节点收到；当输出子节点接收传输确认信号时，将进行检测此输出子节点是否存在多个工作设备，当工作设备为零时，则直接不进行分支转发；否则将根据工作设备的数量进行分支转发；确认通信网络的输出子节点个数；进行发送控制指令和启动指令至各个工作设备；同时工作设备进行反馈智能家居情况时，则将数据进行分批依次通过反馈通信网络传输至用户设备和系统控制单元中的数据存储模块，从而用于可以进行查看此时智能家居的情况和屋内情况。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。