CN1286001C

CN1286001C - 智能家居控制系统

Info

Publication number: CN1286001C
Application number: CN 03144506
Authority: CN
Inventors: 姚志明; 肖开祥; 张晓华; 张明; 高亮; 秦克景; 陈义立; 宗红梅; 文斌
Original assignee: ZHONGHUAN SYSTEM ENGINEERING TIANJIN CITY LLC
Current assignee: ZHONGHUAN SYSTEM ENGINEERING TIANJIN CITY LLC
Priority date: 2003-09-29
Filing date: 2003-09-29
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2023-09-29
Also published as: CN1529230A

Abstract

本发明涉及一种智能家居控制系统，特别是涉及一种适用于对智能化住宅小区的家庭耗能表自动抄表、安防警告设备和家电设备实行集中监控的智能家居控制系统。其采取的技术方案是：将构成系统的家庭网关、家庭智能控制器、交互终端、手持抄表器和计算机分别连接在LonWorks总线、I²C总线和市话网上；家庭网关、家庭智能控制器和交互终端的控制程序配合计算机的监控程序控制所述系统完成系统组网、用户设备对象的创建、启动、删除、监听安防报警消息和设备工作状态，对耗能表数据进行采集校数、电话自动报警和远程访问等功能。其功能强大，性能稳定可靠，为住宅小区的物业管理提供了方便、具有广泛的实用性。

Description

智能家居控制系统

技术领域

本发明涉及一种智能家居控制系统，特别是涉及一种适用于对智能化住宅小区家庭的耗能表自动抄表、安防报警设备和家电设备等实行集中监控的智能家居控制系统。

背景技术

近几年来国内房地产界提出了″智能化住宅″的概念，它将电子技术、自动控制技术、网络通讯技术与计算机技术结合起来，为人们的居住生活和居住环境提供了一个全新的方向。智能化住宅的概念提出以来，市场上陆续出现了相关的产品，综合起来有几类：1.将安防系统与电话自动接入技术相结合；2.远程抄表系统与物业小区管理计算机联网；3.Internet技术与家居智能化的结合。分析以上三类产品，第一类产品缺少物业小区联网，第二类产品缺少安防报警系统，根据国家建设部《全国住宅小区智能化系统示范工程建设要点与技术导则》中描述的智能化家居参考标准，这两类系统均是不成熟、不完善的所谓“智能化”家居系统。第三类产品虽然能达到智能化家居的标准，功能也较为强大，但是由于成本较高，无统一接口标准，功能设定也不尽完善，操作比较复杂，因而尚未进入实用性阶段；除此之外由于Internet是一个高开放、高自由、全连通的网络，本身的安全性较差。虽然智能化住宅对安防等级要求不是很高，但对其安全性有相当高的要求。基于Internet的数据传输和终端设备还存在着管理和使用的安全隐患，用户密码被盗的可能性随时存在。因此对小区住宅智能化采用Internet技术仍存在着一定问题。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的问题，本发明提供一种将家庭水、电、气、热表采集、，家庭安全防范监控和家电控制结合成一体的智能家居控制系统。该系统通过电话网自动报警和远程访问，通过智能家居的通用标准LonWorks网络连接到物业中心。从而实现了对住宅小区家庭的耗能表自动抄表、安防报警设备和家电设备等实行集中监控的目的。

本发明为解决技术问题所采取的技术方案是：智能家居控制系统包括由电源控制单元、数据存储单元、时钟单元、通讯单元构成的家庭网关；由耗能表采集单元、安防监控单元、家电控制单元、通讯单元和数据处理单元构成的家庭智能控制器；由显示单元、键盘操作单元、数据处理单元和通讯单元构成的交互终端；手持抄表器和计算机；其特征是：所述系统的家庭网关、家庭智能控制器、交互终端、手持抄表器和计算机分别连接在LonWorks总线、I²C总线、市话网上；所述的家庭网关中的电源控制单元包括由与非门CD4011芯片、电压比较器LM393芯片、电压基准源M336芯片、三极管、继电器构成的电源保护电路；所述的家庭网关、家庭智能控制器、交互终端中的电源控制单元分别包括由ZS3020芯片构成的电源电压电路；所述的家庭网关中的数据存储单元由FM24C64铁电存储芯片构成；所述的家庭智能控制器中的耗能表采集单元及安防监控单元分别包括由ADC0838芯片构成的信号检测电路；所述的交互终端中的通讯单元包括由ISD25120语音芯片构成的语音控制电路及由MT8888CE芯片构成的电话控制电路。

家庭网关、家庭智能控制器和交互终端的控制程序配合计算机监控程序控制所述系统完成如下功能：如所述系统完成的系统组网是通过家庭网关通讯单元的LonWorks接口，按照添加向导的指示，生成社区结构，并以树式方式显示，同时生成配置文件，将所添加的组网信息存储到数据库中；由所述系统完成的用户设备对象的创建、启动和删除是通过家庭网关通讯单元的LonWorks接口，经CPU转换后，再通过I²C接口和家庭智能控制器的I²C接口与连接在耗能表采集单元I/O接口、安防监控单元I/O接口和家电控制单元I/O接口上的设备进行通讯；由所述系统完成的监听安防报警消息和设备工作状态是通过家庭网关通讯单元的I²C接口、家庭智能控制器通讯单元的I²C接口和安防监控单元I/O接口接收连接在安防监控单元I/O接口上的设备的报警和工作状态信息；由所述系统完成的对耗能表数据进行采集、校数是通过家庭网关通讯单元的LonWorks接口、I²C接口、家庭智能控制器通讯单元的I²C接口对连接在耗能表采集单元I/O接口上的表设备进行采集和校对数据；由所述系统完成的电话自动报警是通过家庭网关通讯单元的I²C接口、家庭智能控制器通讯单元的I²C接口、交互终端通讯单元的I²C接口和电话接口对连接在安防监控单元I/O接口上的安防设备报警信息通过电话网向指定号码话机进行自动拨报；由所述系统完成的电话远程设置、控制和查询是通过家庭网关通讯单元的I²C接口、家庭智能控制器通讯单元的I²C接口、交互终端通讯单元的I²C接口和电话接口对连接在家庭智能控制器I/O接口上的安防设备的布防和撤防状态进行远程设置；对连接在家电控制单元I/O接口上的家电设备进行远程控制；对连接在家庭网关数据存储单元内的安防报警信息和家电控制信息进行远程查询。

LonWorks总线技术用于从上位计算机到智能家居控制系统的通讯，通信速率为78千比特/秒，直接通信距离可达2700米；可将三千多台智能家居控制系统联结成一个网络，由上位计算机统一管理。组网能力非常强大，通讯十分可靠。

I²C总线是用于IC芯片间连接的串行数据传输总线，使用两根线(串行数据线SDA和串行时钟线SCL)即可实现完善的全双工同步数据传送，最高传输速率为100千比特/秒。总线使用软件寻址来识别挂接在总线上的每个器件，完全省去了每个器件的片选线，简化了系统设计和实际线路连接，带有I²C总线接口的器件可方便地将一个或多个单片机及外围器件构成单片机系统；由于连接线和连接引脚少，其构成的系统价格低，器件间连接简单，结构紧凑。

电话远程接入和自动拨出功能使本系统操作非常简单，每个步骤均有友好的语音提示，用户只需在使用前设置好报警电话号码，自动拨出控制就可以使报警信息准确、可靠地通知到相关人员，有效避免报警信息丢失和遗漏。

本发明家庭网关数据存储单元将所有采集到的数据和用户进行的各种设置、用户密码等信息，及时保存到铁电存储器芯片中，该芯片可重复写入100亿次，断电后数据可以保存十年不丢失。为了设备使用上的安全可靠，在家庭网关电源控制单元输入端串联了自恢复保险和极性保护二极管，防止因电源反接、输入电压和电流过高等情况造成设备的损坏。在输出端串联了自恢复保险，用于过流保护。还设置了电源控制单元用于管理电源和保护后备电池；当市电供电中断时，自动切换到后备电池供电，后备电池电压低落时电源控制单元会发出报警信号上传到物业管理中心；为了防止后备电池过量放电而损坏，当后备电池电压过低时电源控制单元会自动切断后备电池，从而起到保护作用；当市电恢复供电时，电源控制单元再向后备电池充电。

家庭智能控制器选择了A/D转换芯片作为输入采集接口，只使用二根信号线就可以既采集数据，又检测耗能表和安防设备的各种状态，如断线、短路、报警、恢复正常等，降低了系统的成本，方便了系统安装、维护和调试。家庭智能控制器可以控制多种设备，如警灯、警号、燃气电控关断阀、排风扇、家用电器等；安防设备的报警与输出控制是联动的，当有报警发生时，相应关联的设备立即开始工作，如发生燃气泄漏，家庭智能控制器会执行接通声光警号，关闭发生泄漏的燃气管道，打开排风扇通风等动作。在继电器线圈控制端，增加了续流二极管；触点输出控制端口，设置了消弧电路。在采集端口，放置了钳位二极管和防瞬间冲击电容。

交互终端的显示单元采用了带有背光的液晶显示屏，以及声音提示，全中文化界面和菜单式操作。电话输入端口，放置了压敏电阻，防止雷击或瞬间电压过高。交互终端的振铃检测电路可以自动检测到电话拨入，如果四次振铃后无人接听，交互终端控制接通电话，同时启动语音芯片，播放要求用户输入密码的语音提示信息，用户通过双音频电话机的按键输入密码，双音频收发芯片会检测用户输入的双音频信号，如果密码不正确，会提示用户重新输入，两次输入均错误则挂机，以保证系统安全。

手持抄表器用于采集、校对耗能表数据、读取安防报警信息、读取校对时钟和日历，极大地方便了整套系统的安装调试和校表等工作，也非常适合无上位机联网的情况。

本发明所有的网络接口都采用标准端子或标准接口。

本发明的有益效果是：在组网、安防、紧急求助、远程控制和集中抄表等方面功能强大，其性能稳定可靠，为住宅小区的物业管理提供了方便，具有广泛的实用性。本发明还具有体积小、重量轻、耗电少、操作简单和安装方便等优点。

附图说明

图1是本发明的构成图并作为摘要附图；

图2是图1的连接示意图；

图3是本发明计算机监控程序功能图；

图4是本发明计算机监控程序结构图；

图5是本发明计算机监控程序中初始化流程图；

图6是本发明计算机监控程序中设备控制流程图；

图7是本发明计算机监控程序中报警消息处理流程图；

图8是本发明家庭网关程序流程图；

图9是本发明家庭智能控制器程序流程图；

图10是本发明交互终端程序流程图；

图11是本发明家庭网关电原理图；

图12是本发明家庭智能控制器电原理图；

图13是本发明交互终端电原理图。

具体实施方式

图1是本发明构成图已在发明内容中作了详细描述。下面结合图2详细描述本发明各个部分的连接关系：计算机是通过LonTalk适配器的LonWorks接口与LonWorks网络相连；家庭网关的直流供电输入端与开关电源相连，后备电池供电输入端与外接后备电池相连，五个I²C接口中的四个接口分别与四台交互终端的一个I²C接口相连，另一个I²C接口与手持抄表器相连，四路直流供电输出端分别与四台交互终端的直流供电输入端相连，通讯单元的LonWorks接口通过双绞线与LonWorks网络相连；家庭智能控制器八个表数据采集接口分别接八块耗能表，八个安防设备接口分别接八台安防设备，八个开关量输出接口分别接八台被控设备，八路直流供电输出端口分别与耗能表和安防设备的供电输入端口相连；交互终端的直流供电输出端口与家庭智能控制器的供电输入端口相连，交互终端的另一个I²C接口与家庭智能控制器的I²C接口相连，交互终端两个电话接口中的一个接口接市话网，另一个接口接室内电话机。

下面结合图3～图7详细描述本发明计算机监控程序的主要功能和流程：本发明计算机监控程序主要是模拟现实中社区与用户设备事物，实现对终端设备的识别与操作，达到远程抄表和实时监控的目的。在系统建立初期，用户通过执行系统初始化任务，完成基础数据定义，建立社区结构，导入网络配置，创建「设备对象」，关联、启用设备，最终将「设备对象」与实际安装设备绑定。在系统运行期间，用户通过对「设备对象」的操作来控制实际安装的耗能表或安防设备，采集耗能表读数，接收处理安防告警消息。系统以「设备对象」的管理为核心，提供完善可靠的小区远程抄表和实时监控解决方案。

LNS组网与系统初始化：预先使用系统外部工具创建并配置LonWorks网络，再启动系统，通过网络工具导入逻辑网络结构，有以下两种实现方式：快速导入：通过「导入网络结构」工具，一次性导入“逻辑网络结构”。配置导入：通过「网络配置」工具同步“逻辑网络结构”与“应用网络结构”，并可对“应用网络结构”进行增、删、改配置，允许与“逻辑网络结构”不同，便于脱机部署「设备对象」。对LNS网络的维护通过外部工具进行，系统利用“网络导入工具”调整对网络的应用，通过『网络服务子系统』实现对节点设备的控制。

系统使用Access数据库存储社区数据，采用DAO技术连接访问数据库。社区数据编码规则：节点键值分为父键+主键两部分，主键用2位数字编码表示00～98；父键由各级主键累计形成；同级节点键值长度保持定长，不存在的层级用数字99填充；健值携带父节点信息，反映预定义的社区组团结构。系统的通讯方式是通过互相发送、接收自定义消息来沟通，协作处理用户事件。发送方通过系统提供的统一方式获得接收方的身份信息，按照调用规范准备输出参数，通过发送函数发送出去。接收方在消息映射函数中接收消息，解析参数，启动预设问题解决方案。系统规定了每一条自定义消息的事件意义、参数传送约定、参数类型、返回值。

系统初始化工作是为了完成基础数据的定义和准备，建立「设备对象」与安装设备的映射关系，为系统正常运行创造条件。应用程序初始化：为「设备对象」的运行创建工作环境。「设备对象」用于模拟实际安装的物理设备，是下位安装设备在用户界面上的图形表示，监视并反映下位设备的运行状态，代表系统支持的设备类型，如水表、电能表、燃气表、热能表、安防设备等。「设备对象」必须经过“创建”、“关联”、“启用”等初始化步骤方能正常运行。在系统初始化阶段，根据设备安装情况，在特定「社区对象」的「部署图」上创建「设备对象」，配置属性。「设备对象」创建之后，执行「网络地址关联」操作，分配对应的下位安装设备的网络逻辑地址。执行「设备启用」操作，将绑定的下位设备的安装端口进行初始化，写入设备类型和通道门限值，设备即能正常工作。当「设备对象」处于正常工作状态时，可以执行“删除”、“修改属性”、“控制附属设备”、“采集数据”等操作。通过『工具栏视图』可以创建特定类型的「设备对象」；删除选定的「设备对象」；修改「设备对象」属性。在「设备对象」的创建、关联、启用、告警等各个执行阶段中，「设备对象」通过「状态条」显示相应的状态。

告警消息包括故障告警和安防告警，当LNS Object Server的监听模块捕获到告警消息时，将告警消息送至界面，由主管模块找出根据“告警网络地址”绑定的「设备对象」，通知「设备对象」改变状态，同时创建「告警窗口」，指向「设备对象」。设备处于“告警状态”时，「设备对象」外观有颜色变化、伴有告警声音。发生「故障告警」时，禁用“控制”、“删除”操作，直至设备复位，恢复正常工作状态。对于所有界面报告的告警消息，均在「告警窗口」中执行确认操作，系统将告警消息的特征、确认情况等信息存为历史数据。

耗能表数据采集有两种方式，单表采集方式：对已关联和启用的耗能表「设备对象」执行数据采集，并可对下位表读数进行初始校对；多表采集方式：对选定耗能表设备，可按社区树视层级分组，进行多表数据采集。用户的控制操作命令经功能窗口传递到「设备对象」上通过调用「设备对象」提供的「控制对象」，将命令要求转换为统一的“设备操作提交格式”，携带“设备标识”、“关联数据”、“预设值”等信息，向「中间操作对象」提出请求，「中间操作对象」负责准备「特定功能码格式化数据」，填写“网络服务计算”结构体，选择特定网络消息发送至「网络服务子系统」，「网络服务子系统」收到消息后启动操作例程：验证参数有效性、创建「节点对象」、执行功能码操作、等待返回值、返回操作结果；「中间操作对象」根据它所了解的「系统设备」的功能码定义细节，解析「网络服务子系统」的操作返回值，填入“设备操作提交格式”的输出参数中，返回执行结果；「控制对象」判断操作成功与否，根据操作类型返回适当变换值，最后在功能窗口中显示操作结果。

数据查询包括耗能表运行数据查询：对给定时间段和特定条件，查询统计在用耗能表的运行数据；安防告警消息查询：按给定时间段和设备类型，分类查询安防告警消息，报告告警消息的特征和确认情况；设备故障告警消息查询：按给定时间段和设备类型，分类查询全体设备的故障告警消息，报告告警消息的特征和确认情况。未确认告警消息查询：查询尚未确认的安防告警消息或故障告警消息。

下面结合图8、9、10详细描述家庭网关、家庭智能控制器和交互终端控制程序流程，图8给出了家庭网关两个CPU程序流程，其中家庭网关神经元芯片程序流程如下：系统上电后，进行变量、函数定义和初始化，开始执行循环程序，首先检查是否有功能码事件发生，如果有则执行相应任务；然后检查是否有io_changes事件发生，如果有则执行相应任务，然后继续执行循环任务。

家庭网关的P87LPC764程序流程如下：系统上电后，对寄存器、数据存储器、堆栈进行初始化，设定并开启看门狗定时器，开始循环任务，首先检测是否已有电池报警，如果有电池报警，则判断电池是否已恢复正常，如果已恢复正常，则通过并口向神经元芯片发送电池恢复正常信息，如果没有电池报警，则检测电池是否有电压低落，如果有电压低落，则通过并口向神经元芯片发送电池报警信息，电池检测完成后，判断是否有并口传来的命令码，如果有，则根据命令码执行相应任务，然后继续执行循环任务。

定时中断程序，按设定的子站数目依次轮询子站，判断是否有回应，无回应时通过并口向Neuron C发送子站断线报警消息，中断返回。串口中断程序，接受命令码和数据，进行校验，如果正确，执行相应任务，中断返回。

图9给出了家庭智能控制器87LPC764程序流程如下：系统上电后，对寄存器、数据存储器、堆栈进行初始化，程序通过P87LPC764的I/O脚读取本机地址，通过P87LPC764的I/O口对家电控制单元的八个输出端复位，设置默认的A/D采样门限值，设定并开启看门狗定时器，通过I²C总线从数据存储单元读取布/撤防状态，通过I²C总线从数据存储单元读取表设备门限值，通过I²C总线从数据存储单元读取安防设备门限值，开始循环任务，通过A/D芯片采集表设备数据，根据设定的表设备门限值判断是否采集到新数据，如果采集到新数据，则通过I²C总线写入数据存储单元，如果没有新数据，则判断是否有故障或恢复信息，如果有故障或恢复信息，则通过I²C总线向家庭网关发送故障或恢复信息，如果无故障或恢复信息，则开始采集安防设备数据，通过A/D芯片采集安防设备状态，根据设定的安防设备门限值判断是否有报警发生，如果有，则判断是否已布防，如果已布防，则通过I²C总线向家庭网关和交互终端发送报警信息，如果是撤防状态，则放弃报警，无报警发生时，则判断是否有故障或恢复信息，如果有故障或恢复信息，则通过I²C总线向家庭网关发送故障或恢复信息，如果无故障或恢复信息，则继续执行循环任务。

图10给出了交互终端两个CPU程序流程，其中交互终端P87LPC764程序流程如下：系统上电后，对寄存器、数据存储器、堆栈进行初始化，程序通过P87LPC764的I/O脚读取本机地址，通过I²C总线从数据存储单元读取当前报警信息，设定并开启看门狗定时器，开始循环任务，判断是否已有报警，有报警时通过串口向89C52传送报警，无报警时查询串口标志位，判断是否收到串口通讯数据，如果是，则根据指令执行相应的任务，无串口数据则继续执行循环任务。I²C中断程序：判断是否是本机地址，如果是，则接受命令码，根据收到的命令码执行相应任务，非本机地址则中断返回。

交互终端89C52程序流程如下：系统上电后，对寄存器、数据存储器、堆栈、DTMF收发芯片MT8888CE进行初始化，LCD显示器通过串口发送指令读取布/撤防状态，通过串口发送指令读取当前新报警数，进行初始显示，开始循环任务，扫描键盘输入端口，调用键盘控制子程序判断是否有键按下，如果有键盘输入，则根据输入及当前状态执行相应控制任务，无输入时查询串口是否有报警信息，如果有，则接收并在LCD液晶屏显示报警信息，判断30秒内是否确认报警，如果报警没有被确认，则通过市话网进行电话自动报警，判断是否报警成功，如果不是，最多报警三次，无报警时，开始检测89C52的电话振铃信号输入端口是否有电话拨入，如果有，则进行语音提示，检测密码，如果密码正确，则执行相应控制任务，如果密码两次输入不正确，则挂机退出，处理完电话拨入任务后，继续执行循环任务。

下面结合图11、12、13详细描述本发明家庭网关、家庭智能控制器和交互终端电路中主要技术特征及其连接方式：

家庭网关的两个CPU分别采用P87LPC764和神经元芯片，P87LPC764通过SDA和SCL引脚连到I²C总线上，神经元芯片通过NU1和NU2引脚连到LonWorks总线上；时钟单元采用时钟芯片PCF8563，该芯片外接一个晶振Y2，并通过SDA和SCL引脚连到I²C总线上；所述的电源控制单元的电源保护电路采用两个电阻R₀₁、R₀₂，其分压输出信号经与非门CD4011芯片反相后连接到由CD4011芯片两个与非门组成的R-S触发器的R端；后备电池极低电压切断保护电路采用两个电阻R₀₈、R₀₉ ，其分压输出信号连接到电压比较器LM393芯片A组的正输入端，该芯片的负输入端连接电压基准源M336芯片，其输出端连到R-S触发器的S端，R-S触发器的输出Q端经缓冲电阻R₁₂连到三极管的B端，三极管的C端连接到继电器线圈的负端，继电器线圈的正端与电源电压的正端相连；后备电池低压报警电路采用两个电阻R₀₆、R₀₇，其分压输出连接到LM393芯片B组的正输入端，该芯片的负输入端连接M336；LM393芯片B组的输出端经电阻R₁₄、稳压二极管D8连接到P87LPC764芯片的I/O口；在直流供电输入端、电源指示灯输入端、后备电池供电输入端，电源电压检测电路输出端分别连接四个极性保护二极管。

家庭智能控制器的CPU采用P87LPC764芯片，耗能表采集单元的表设备和安防监控单元的安防设备的信号输出端分别连接到两个A/D转换芯片ADC0838的模拟信号输入端上，该芯片的模拟信号输入端与电源和地之间连接两个嵌位二极管；每个ADC0838芯片有八个模拟信号输入端，其中一个芯片的八个模拟信号输入端连接耗能表的信号输出端，另一个芯片的八个模拟信号输入端连接安防设备的信号输出端；ADC0838芯片的数据输出端以串行方式连到P87LPC764的I/O口上，ADC0838芯片的 CS端和IN端分别连到P87LPC764的I/O口上；家电控制单元采用八位移位寄存器74HC595芯片和八达林顿阵列ULN2803芯片，74HC595芯片的输入端与P87LPC764的I/O口相连，74HC595芯片的SRCLK、RCLK端分别与P87LPC764芯片的I/O口相连，74HC595芯片的八个输出端分别连接到ULN2803芯片的八个输入端上，ULN2803的八个输出端分别连接到八个继电器的线圈负端，继电器的八个常开触点分别与电阻R₁～R₈和电容C₀₁～C₀₈串联，继电器线圈正端与电源相连。

交互终端两个CPU分别采用89C52芯片和P87LPC764芯片，两个CPU之间通过串口相连，显示单元采用LCM12232ZK液晶显示器，该液晶显示器与89C52的I/O口相连；键盘操作单元采用4×4矩阵与89C52的I/O口相连；通信单元的ISD25120语音芯片的数据地址线与89C52的I/O口相连，控制信号 EOM、PD和 CE分别与89C52的I/O口相连；通讯单元的自动拨号远程接入部分采用DTMF信号收发芯片MT8888CE，该芯片的CS、 RD、 WR、RSO、 IRQ/CP和D₀～D3引脚分别与89C52的I/O口相连；P87LPC764芯片的SDA和SCL引脚分别连到I²C总线上。

家庭网关的数据存储单元的铁电存储芯片FM24C64通过SDA和SCL管脚连接到I²C总线上用于实时存储耗能表数据、安防报警信息和系统信息。

家庭智能控制器的耗能表采集单元和安防监控单元的数据信号输入接口电路采用的ADC0838芯片是通过两根信号线采集耗能表数据或安防设备的状态信号；在耗能表或安防设备内集成两个电阻，其中一个电阻与表设备或安防设备的信号输出端串联，另一个电阻与之并联；利用门限值区分设备的正常状态、报警状态和故障状态。当A/D采集的电压值在0V～0.5V的范围内时表示设备处于短路故障状态；当电压值在0.5V～2.5V范围内时表示安防设备处于正常工作状态或表设备处于有数状态；当电压值在2.5V～4.5V范围内时表示安防设备处于报警状态或表设备处于无数状态；当电压值在4.5V～5V范围内时表示设备处于断路状态。

交互终端通讯单元的电话自动报警是交互终端CPU通过I²C总线接收由家庭智能控制器的CPU采集到的安防设备报警信息后，由交互终端CPU控制MT8888CE芯片将报警信息通过电话网传送到预设的电话上；交互终端CPU通过MT8888CE芯片接收到查询安防信息的远程电话后，通过I²C总线从FM24C64芯片读取存储的安防信息并语音拨报；交互终端CPU通过MT8888CE芯片接收到家电控制或布/撤防设置的远程电话后，通过I²C总线通知家庭智能控制器CPU控制相应的家电设备或设置布/撤防。

家庭网关，家庭智能控制器和交互终端与I²C总线的连接采用P82B715长线驱动芯片，该芯片的I²C接口一端与P87LPC764芯片的I²C接口相连，另一端连到I²C总线上。

家庭网关的电源控制单元、家庭智能控制器和交互终端的电源电压电路中的ZS3020芯片的输入端与外供电源输入端相连，该芯片的电压输出端连接到其它芯片或器件的电压输入管脚；在家庭网关、家庭智能控制器和交互终端的供电输入端连接有用于过流保护的自恢复保险丝。

Claims

1.一种智能家居控制系统，包括：由电源控制单元、数据存储单元、时钟单元、通讯单元构成的家庭网关；由耗能表采集单元、安防监控单元、家电控制单元、通讯单元和数据处理单元构成的家庭智能控制器；由显示单元、键盘操作单元、数据处理单元和通讯单元构成的交互终端；手持抄表器和计算机；其特征是：所述系统的家庭网关、家庭智能控制器、交互终端、手持抄表器和计算机分别连接在LonWorks总线、I²C总线、市话网上；

所述的家庭网关中的电源控制单元包括由与非门CD4011芯片、电压比较器LM393芯片、电压基准源M336芯片、三极管、继电器构成的电源保护电路；

所述的家庭网关、家庭智能控制器、交互终端中的电源控制单元分别包括由ZS3020芯片构成的电源电压电路；

所述的家庭网关中的数据存储单元由FM24C64铁电存储芯片构成；

所述的家庭智能控制器中的耗能表采集单元及安防监控单元分别包括由ADC0838芯片构成的信号检测电路；

所述的交互终端中的通讯单元包括由ISD25120语音芯片构成的语音控制电路及由MT8888CE芯片构成的电话控制电路。

2.如权利要求1所述的智能家居控制系统，其特征是：计算机是通过LonTalk适配器的LonWorks接口与LonWorks网络相连；家庭网关的直流供电输入端与开关电源相连，后备电池供电输入端与外接后备电池相连，五个I²C接口中的四个接口分别与四台交互终端的一个I²C接口相连，另一个I²C接口与手持抄表器相连，四路直流供电输出端分别与四台交互终端的直流供电输入端相连，通讯单元的LonWorks接口通过双绞线与LonWorks网络相连；家庭智能控制器八个表数据采集接口分别接八块耗能表，八个安防设备接口分别接八台安防设备，八个开关量输出接口分别接八台被控设备，八路直流供电输出端口分别与耗能表和安防设备的供电输入端口相连；交互终端的直流供电输出端口与家庭智能控制器的供电输入端口相连，交互终端的另一个I²C接口与家庭智能控制器的I²C接口相连，交互终端两个电话接口中的一个接口接市话网，另一个接口接室内电话机。

3.如权利要求1或2所述的智能家居控制系统，其特征是：家庭网关的两个CPU分别采用P87LPC764和神经元芯片，P87LPC764通过SDA和SCL引脚连到I²C总线上，神经元芯片通过NU1和NU2引脚连到LonWorks总线上；时钟单元采用时钟芯片PCF8563，该芯片外接一个晶振Y2，并通过SDA和SCL引脚连到I²C总线上；所述的电源控制单元的电源保护电路采用两个电阻R₀₁、R₀₂，其分压输出信号经与非门CD4011芯片反相后连接到由CD4011芯片两个与非门组成的R-S触发器的R端；后备电池极低电压切断保护电路采用两个电阻R₀₈、R₀₉，其分压输出信号连接到电压比较器LM393芯片A组的正输入端，该芯片的负输入端连接电压基准源M336，其输出端连到R-S触发器的S端，R-S触发器的输出Q端经缓冲电阻R₁₂连到三极管的B端，三极管的C端连接到继电器线圈的负端，继电器线圈的正端与电源电压的正端相连；后备电池低压报警电路采用两个电阻R₀₆、R₀₇，其分压输出连接到LM393芯片B组的正输入端，该芯片的负输入端连接M336；LM393芯片B组的输出端经电阻R₁₄、稳压二极管D8连接到P87LPC764芯片的I/O口；在直流供电输入端、电源指示灯输入端、后备电池供电输入端，电源电压检测电路输出端分别连接四个极性保护二极管。

4.如权利要求1或2所述的智能家居控制系统，其特征是：家庭智能控制器的CPU采用P87LPC764芯片，耗能表采集单元的表设备和安防监控单元的安防设备的信号输出端分别连接到两个A/D转换芯片ADC0838的模拟信号输入端上，该芯片的模拟信号输入端与电源和地之间连接两个嵌位二极管；每个ADC0838芯片有八个模拟信号输入端，其中一个芯片的八个模拟信号输入端连接耗能表的信号输出端，另一个芯片的八个模拟信号输入端连接安防设备的信号输出端；ADC0838芯片的数据输出端以串行方式连到P87LPC764的I/O口上，ADC0838芯片的CS端和IN端分别连到P87LPC764的I/O口上；家电控制单元采用八位移位寄存器74HC595芯片和八达林顿阵列ULN2803芯片，74HC595芯片的输入端与P87LPC764的I/O口相连，74HC595芯片的SRCLK、RCLK端分别与P87LPC764芯片的I/O口相连，74HC595芯片的八个输出端分别连接到ULN2803芯片的八个输入端上，ULN2803的八个输出端分别连接到八个继电器的线圈负端，继电器的八个常开触点分别与电阻R₁～R₈和电容C₀₁～C₀₈串联，继电器线圈正端与电源相连。

5.如权利要求1或2所述的智能家居控制系统，其特征是：交互终端两个CPU分别采用89C52芯片和P87LPC764芯片，两个CPU之间通过串口相连，显示单元采用LCM12232ZK液晶显示器，该液晶显示器与89C52的I/O口相连；键盘操作单元采用4X4矩阵与89C52的I/O口相连；通信单元的ISD25120语音芯片的数据地址线与89C52的I/O口相连，控制信号 EOM、PD和 CE分别与89C52的I/O口相连；通讯单元的自动拨号远程接入部分采用DTMF信号收发芯片MT8888CE，该芯片的 CS、 RD、 WR、RSO、 IRQ/CP和D₀～D3引脚分别与89C52的I/O口相连；P87LPC764芯片的SDA和SCL引脚分别连到I²C总线上。

6.如权利要求1或2所述的智能家居控制系统，其特征是：家庭网关的数据存储单元的铁电存储芯片FM24C64通过SDA和SCL管脚连接到I²C总线上用于实时存储耗能表数据、安防报警信息和系统信息。

7.如权利要求1或2所述的智能家居控制系统，其特征是：家庭智能控制器的耗能表采集单元和安防监控单元的数据信号输入接口电路采用的ADC0838芯片是通过两根信号线采集耗能表数据或安防设备的状态信号；在耗能表或安防设备内集成两个电阻，其中一个电阻与表设备或安防设备的信号输出端串联，另一个电阻与之并联；利用门限值区分设备的正常状态、报警状态和故障状态。

8.如权利要求1或2所述的智能家居控制系统，其特征是：交互终端通讯单元的电话自动报警是交互终端CPU通过I²C总线接收由家庭智能控制器的CPU采集到的安防设备报警信息后，由交互终端CPU控制MT8888CE芯片将报警信息通过电话网传送到预设的电话上；交互终端CPU通过MT8888CE芯片接收到查询安防信息的远程电话后，通过I²C总线从FM24C64芯片读取存储的安防信息并语音拨报；交互终端CPU通过MT8888CE芯片接收到家电控制或布/撤防设置的远程电话后，通过I²C总线通知家庭智能控制器CPU控制相应的家电设备或设置布/撤防。

9.如权利要求1或2所述的智能家居控制系统，其特征是：家庭网关，家庭智能控制器和交互终端与I²C总线的连接采用P82B715长线驱动芯片，该芯片的I²C接口一端与P87LPC764芯片的I²C接口相连，另一端连到I²C总线上。

10.如权利要求1或2所述的智能家居控制系统，其特征是：家庭网关的电源控制单元、家庭智能控制器和交互终端的电源电压电路中的ZS3020芯片的输入端与外供电源输入端相连，该芯片的电压输出端连接到其它芯片或器件的电压输入管脚；在家庭网关、家庭智能控制器和交互终端的供电输入端连接有用于过流保护的自恢复保险丝。