一种电器虚拟数字开关装置、系统及方法

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技术领域\n本发明涉及一种电器虚拟数字开关装置，尤其涉及一种在触摸显示屏上显示 电器虚拟数字开关面板以供用户操作的装置。\n背景技术\n传统的控制电器设备的装置是安装在墙壁上的ON/OFF开关或功能旋钮，或者 是电器的红外遥控器。这些ON/OFF开关在安装完成后，开关的位置、外形、结构 等就无法再做更改。\n此外，由于现在家庭中的家用电器数量很大，这就意味着需要大量的控制开 关或者红外遥控器，因此在装潢施工、家居美观等方面造成一定的困扰。并且，这 些开关的功能较为单一，只能控制单一的电器，也无法做到智能控制。\n发明内容\n本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种电器虚拟数字开关装置，取代 传统的墙壁电器开关，在使用上更加人性化和智能化。\n本发明的另一目的在于提供了一种电器虚拟数字开关系统，使用触摸显示屏 这一人机交互界面来替代传统的墙壁开关的机械开关或旋钮，在使用上更加人性化 和智能化。\n本发明的再一目的在于提供了一种电器虚拟数字开关的控制方法，取代了原 来的墙壁电器开关的控制模式，更加人性化和智能化。\n本发明的技术方案为：本发明揭示了一种电器虚拟数字开关装置，包括：\n触摸显示屏，作为人机交互界面，在该显示屏上显示电器开关以及接收用户 的操作；\n处理器，包括：\n显示驱动单元，在该触摸显示屏上显示电器开关的图案；\n触摸信号接收单元，接收在该触摸显示屏上操作的信号；\n开关信号指令确定单元，根据在该触摸显示屏上操作的坐标位置确定相 应的开关信号指令；\n电力线载波调制解调器，接收该处理器的开关信号指令确定单元输出的开关信 号指令数据，经过调制处理后通过电力线发送给终端电器设备，其中每个终端电器 设备都有一个唯一的地址，该电力线载波调制解调器与终端电器设备之间的数据交 互是通过该唯一的地址进行识别的；\n电源处理模块，将接入的市电转换成装置所需的电源，将该电力线载波调制解 调器调制后的信号加载到市电线路上。\n上述的电器虚拟数字开关装置，其中，该显示驱动单元在该触摸屏上显示的 是墙壁机械开关或旋钮的图案。\n上述的电器虚拟数字开关装置，其中，该电源处理模块接收该些终端电器设 备经市电线路发送来的载波信号，经过该电力线载波调制解调器的信号解调，将输 出送至处理器处理。\n上述的电器虚拟数字开关装置，其中，该装置还包括：\n红外线收发器，接收一家电电器设备的红外遥控器的信号；\n该处理器还包括：\n红外线遥控代码复制单元，将该红外线收发器接收到的红外遥控器信号 解调后处理并存储，实现红外线遥控代码的复制，完成红外遥控器的学习；\n且，由该显示驱动单元在该触摸显示屏上显示该家电电器设备的红外遥控器 的按钮组合图案，在该触摸显示屏的按钮组合图案上操作的信号经过该触摸信号接 收单元的接收和该开关信号指令确定单元的计算，由该红外线收发器向对应的家电 电器设备发送相应的红外遥控信号。\n上述的电器虚拟数字开关装置，其中，该装置还包括：\n光线亮度传感器，检测当前环境下光线的亮度，将光线亮度的变化信息传给 该处理器；\n该处理器还包括：\n背光亮度调节单元，根据该光线亮度传感器输出的光线亮度变化信息调 节该触摸显示屏的背光亮度。\n上述的电器虚拟数字开关装置，其中，该装置还包括：\n热释电人体感应器，检测人体释放的热释红外信号的有无来判断周围是否有 人以及根据检测到的强度判断人与该开关装置之间的距离；\n该处理器还包括：\n背光提前点亮单元，通过该热释电人体感应器输出的检测距离提前点亮 该触摸显示屏的背光。\n上述的电器虚拟数字开关装置，其中，该装置还包括：\n声波检测器，通过检测周围有无声音响起输出一信号；\n该处理器还包括：\n语音控制单元，根据该声波检测器送来的信号进行语音分析来识别语音 指令并输出一开关信号，经过该电力线载波调制解调器的调制处理后通过电力线发 送给终端电器设备，其中每个终端电器设备都有一个唯一的地址，该电力线载波调 制解调器与终端电器设备之间的数据交互是通过该唯一的地址进行识别的。\n上述的电器虚拟数字开关装置，其中，该装置还包括：\n喇叭或蜂鸣器，操作虚拟开关时发出声音以增强逼真度，或者发出执行操作 时相应的提示音及语音以便用户操作和使用。\n上述的电器虚拟数字开关装置，其中，该装置还包括：\n实时时钟模块，为该开关装置提供系统实时时钟，通过该时钟在该触摸显示 屏上显示时间、日期信息；\n该处理器还包括：\n定时操作单元，结合该实时时钟模块进行定时操作；\n预约服务单元，结合该实时时钟模块进行预约服务。\n本发明还揭示了一种电器虚拟数字开关系统，包括：\n电器虚拟数字开关装置，包括：\n触摸显示屏，作为人机交互界面，在该显示屏上显示电器开关以及接收 用户的操作；\n处理器，包括：\n显示驱动单元，在该触摸显示屏上显示电器开关的图案；\n触摸信号接收单元，接收在该触摸显示屏上操作的信号；\n开关信号指令确定单元，根据在该触摸显示屏上操作的坐标位置确 定相应的开关信号指令；\n电力线载波调制解调器，接收该处理器的开关信号指令确定单元输出的开 关信号指令数据，经过调制处理后通过电力线发送给终端电器设备，其中每个终端 电器设备都有一个唯一的地址，该电力线载波调制解调器与终端电器设备之间的数 据交互是通过该唯一的地址进行识别的；\n电源处理模块，将接入的市电转换成装置所需的电源，将该电力线载波 调制解调器调制后的信号加载到市电线路上；\n终端装置，包括：\n服务器模块，连接摄像头、PSTN公用电话网络、互联网以及计算机的其 中任意组合；\n终端控制模块，包括：\n电力线载波调制解调器，接收来自该电器虚拟数字开关装置的该电力 线载波调制解调器的调制处理后的开关信号，对该信号进行解调；\n处理单元，根据解调后的开关信号指令该终端电器设备进行相应的动 作。\n上述的电器虚拟数字开关系统，其中，该终端控制模块包括以下的任意一种组 合：\n调光模块，其中的处理单元根据指令执行无级调光操作，以实现灯饰的调光控 制；\n调速模块，其中的处理单元根据指令执行无级调速操作，以实现电机的调速控 制；\n窗帘模块，其中的处理单元根据指令执行打开、关闭的操作，以实现电动窗帘 的自动操作；\n电源通断模块，其中的处理单元根据指令执行通、断电源的操作，以实现电源 插座的通、断控制；\n保安、门禁模块，连接用于安全监控的监测、门禁或者物业报警系统，配合在 一起共同实现安全管理；\n水电煤抄表模块，通过在水表、电度表、煤气表上安装的数据读取装置读取到 的数据，在该电器虚拟数字开关装置的处理器中查阅数据、设定单价以及计算指定 时段的使用情况和消费金额，并在该触摸显示屏上显示。\n上述的电器虚拟数字开关系统，其中，该显示驱动单元在该触摸屏上显示的 是墙壁机械开关或旋钮的图案。\n上述的电器虚拟数字开关系统，其中，该电源处理模块接收该些终端电器设 备经市电线路发送来的载波信号，经过该电力线载波调制解调器的信号解调，将输 出送至处理器处理。\n上述的电器虚拟数字开关系统，其中，该系统的该电器虚拟数字开关装置还 包括：\n红外线收发器，接收一家电电器设备的红外遥控器的信号；\n该处理器还包括：\n红外线遥控代码复制单元，将该红外线收发器接收到的红外遥控器信号 解调后处理并存储，实现红外线遥控代码的复制，完成红外遥控器的学习；\n且，由该显示驱动单元在该触摸显示屏上显示该家电电器设备的红外遥控器 的按钮组合图案，在该触摸显示屏的按钮组合图案上操作的信号经过该触摸信号接 收单元的接收和该开关信号指令确定单元的计算，由该红外线收发器向对应的家电 电器设备发送相应的红外遥控信号。\n上述的电器虚拟数字开关系统，其中，该系统的该电器虚拟数字开关装置还 包括：\n光线亮度传感器，检测当前环境下光线的亮度，将光线亮度的变化信息传给 该处理器；\n热释电人体感应器，检测人体释放的热释红外信号的有无来判断周围是否有 人以及根据检测到的强度判断人与该开关装置之间的距离；\n声波检测器，通过检测周围有无声音响起输出一信号；\n喇叭或蜂鸣器，操作虚拟开关时发出声音以增强逼真度，或者发出执行操作 时相应的提示音及语音以便用户操作和使用；\n实时时钟模块，为该开关装置提供系统实时时钟，通过该时钟在该触摸显示 屏上显示时间、日期信息；\n该处理器还包括：\n背光亮度调节单元，根据该光线亮度传感器输出的光线亮度变化信息调 节该触摸显示屏的背光亮度。\n背光提前点亮单元，通过该热释电人体感应器输出的检测距离提前点亮 该触摸显示屏的背光。\n语音控制单元，根据该声波检测器送来的信号进行语音分析来识别语音 指令并输出一开关信号，经过该电力线载波调制解调器的调制处理后通过电力线发 送给终端电器设备，其中每个终端电器设备都有一个唯一的地址，该电力线载波调 制解调器与终端电器设备之间的数据交互是通过该唯一的地址进行识别的。\n定时操作单元，结合该实时时钟模块进行定时操作；\n预约服务单元，结合该实时时钟模块进行预约服务。\n本发明另外揭示了一种电器虚拟数字开关的控制方法，包括：\n在触摸显示屏上显示电器开关的图案；\n接收在该触摸显示屏上的操作信号；\n根据在该触摸显示屏上操作的坐标位置确定相应的开关信号指令；\n确定的开关信号指令经过电力线载波调制处理后通过电力线发送给终端电器 设备，其中每个终端电器设备都有一个唯一的地址，电力线载波调制解调器和终端 电器设备之间的数据交互是通过该唯一的地址进行识别的；\n终端电器设备在接收到调制的开关信号指令后，经电力线载波解调后，通过 IO驱动器对相关设备进行控制。\n上述的电器虚拟数字开关的控制方法，其中，该控制方法还包括终端设备之间 传输信号或终端设备上传信号的过程：\n终端设备将采集到的信号经电力线载波调制后通过电力线传输至其他的终端 设备或该电器虚拟数字开关。\n本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明的电器虚拟数字开关装置在 触摸显示屏上显示电器开关的图案，接收用户在触摸显示屏上的操作信号，根据操 作的坐标位置确定出对应的开关信号指令，经电力线载波调制后通过电力线传输给 终端电器设备。这种装置能够替代传统的用于家居电器设备功率调节(如调光、调 速)、通断控制等功能的传统墙壁开关的机械开关或旋钮，更可智能化的对虚拟数 字开关进行自动调整或控制，是智能家居中最核心的部件，也是未来数字化家庭最 坚实的基础，改变了人们的生活方式，提高了生活质量。\n附图说明\n图1是本发明的电器虚拟数字开关装置的较佳实施例的框图。\n图2是本发明的位于电器虚拟数字开关装置周边的终端电器设备的示意图。\n图3是本发明的电器虚拟数字开关装置的触摸显示屏上显示传统ON/OFF开关 的示意图。\n图4是本发明的电器虚拟数字开关装置读取发送指令的原理示意图。\n图5是本发明的终端设备接收指令完成控制的原理示意图。\n图6是本发明的电器虚拟数字开关的控制方法的较佳实施例的流程图。\n具体实施方式\n下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。\n图1示出了本发明的电器虚拟数字开关装置的原理。请参见图1，电器虚拟数 字开关装置1包括：处理器10、LCD触摸显示屏11、红外线收发器12、热释电人 体感应器13、光线亮度传感器14、声波检测器15、电源处理模块16、电力线载波 调制解调器17、喇叭或蜂鸣器18、实时时钟模块19。\n处理器10进一步包括显示驱动单元100、触摸信号接收单元101、开关信号 指令确定单元102、红外线遥控代码复制单元103、背光亮度调节单元104、背光 提前点亮单元105、语音控制单元106、定时操作单元107和预约服务单元108。\n下面介绍图1所示的电器虚拟数字开关装置的工作原理。\nLCD触摸显示屏11有背光支持，可作为人机交互界面。处理器10中的显示驱 动单元100在LCD触摸显示屏11上显示电器开关的图案。通过显示驱动单元100 的程序设定，可以将LCD触摸显示屏11显示窗口的全部区域虚拟成传统电器开关 的功能旋钮或开关，也可以将LCD触摸显示屏11显示窗口的部分区域虚拟成传统 电器开关的功能旋钮或开关。这样，用户就可以保持与传统墙壁电器开关相同的操 作习惯及方式来完成所需要的操作。显示驱动单元100也可以通过程序设定将显示 屏11显示窗口的全部或部分区域虚拟成家用电器设备的红外遥控器(如空调、电 视等)，可以通过该LCD触摸显示屏11实现家电原配遥控器的所有功能。\n以LCD触摸显示屏11显示传统电器开关的功能旋钮或开关为例，结合图3， 用户在显示的传统电器开关上进行操作。处理器10的触摸信号接收单元101接收 在LCD触摸显示屏11上操作的信号。开关信号指令确定单元102根据在LCD触摸 显示屏11上操作的坐标位置，确定相应的开关信号指令。具体的说，在图3所示 的触摸显示屏11上显示了一个ON/OFF开关，程序设定了ON区域的坐标范围和OFF 区域的坐标范围。当用户在触摸显示屏11上操作时，在显示屏11上接触的坐标位 置传入开关信号指令确定单元102。开关信号指令确定单元102可以根据这一坐标 位置落入ON开关的坐标范围还是落入OFF开关的坐标范围来判断开关信号的指令 (是ON开操作还是OFF关操作)。当然，上述的开关通断操作仅为示例，开关信 号指令不仅仅是开关通断的指令，还包括任何的控制指令，例如连续的模拟量控制。\n经过开关信号指令确定单元102处理的开关信号指令继续被送入电力线载波 调制解调器17。电力线载波调制解调器17接收确定出的开关信号指令，将其调制 处理，然后通过电力线发送给终端电器设备。每个终端电器设备都会有一个唯一的 地址，具体将开关信号指令发送给对应的那个终端电器设备，是由这个唯一地址来 确定的。换句话说，电力线载波调制解调器17与终端电器设备之间的数据交互是 通过这个唯一的地址来进行识别的。利用电力线传输，无需另外铺设线路，因此具 有扩展能力强、施工简单等优点。\n电力线载波调制解调器17调制后的信号通过电源处理模块16加载到市电线 路上。同时，电源处理模块16将接入的市电转换成装置所需的电源。\n上述是以LCD触摸显示屏11显示传统电器开关的功能旋钮或开关来举例说明 的，下面以LCD触摸显示屏11显示家电红外遥控器为例来说明。\n用户将家电配套的红外线遥控器对着装置的红外线收发器12并按下按钮，红 外线收发器12会将外部的红外线遥控器信号接收下来，经过红外线遥控代码复制 单元103的解调、程序处理和存储，就实现了红外线遥控器代码的复制，从而完成 了红外线遥控器的学习功能。\n在红外线遥控器学习完成后，由显示驱动单元100在LCD触摸显示屏11上显 示红外线遥控器的按钮组合图案。用户在触摸显示屏11的按钮组合图案上操作的 信号经过触摸信号接收单元101的接收和开关信号指令确定单元102的确定，由红 外线收发器12向对应的家电电器设备发送相应的红外遥控信号，从而完成与手持 式红外遥控器相同的遥控控制功能，对家电电器设备进行相应的控制。\n本发明的电器虚拟数字开关装置1中，数据的传输是双向的。具体的说，终 端设备(比如光线亮度传感器14、声波检测器15等)采集信号，将信号电力线载 波调制后经市电线路发送载波信号。这一载波信号可以经过电力线载波调制解调器 17的信号解调后传输至处理器10，也可以传输至其他的终端设备。\n本发明开关装置1中的光线亮度传感器14检测当前环境下光线的亮度，将光 线亮度的变化信息传给处理器10，可配合背光亮度调节单元104实现更多智能化、 人性化的功能。例如：在合适的光线条件下由背光亮度调节单元104关闭、打开或 者调整到合适的显示屏背光亮度，以方便用户操作或使用户不会感觉到耀眼，以增 加操作的舒适度。又可以通过模式预设模块(未图示)完成夜间、白天等不同模式 的预设以及自动切换的功能。\n热释电人体感应器13通过检测人体释放的热释红外信号的有无判断周围释放 有人以及根据检测到的强度判断人与开关装置1之间的距离。处理器10中的背光 提前点亮单元105通过接收到的检测距离，在用户操作触摸显示屏11之前点亮柔 和的显示屏背光以方便用户操作。\n声波检测器15检测周围有无声音，据此输出一信号。语音控制单元106根据 声波检测器15送来的信号进行语音分析来识别语音指令并输出一开关信号，同样 的，也需要经过电力线载波调制解调器17的调制处理后，通过电源处理模块16 及其外接的电力线发送给终端设备。声波检测器15一般来说有2种工作模式，其 中一种简单模式是通过识别有无声响或间隔(如击掌的声音频率及次数、口哨)来 输出指令，另一种模式是通过语音控制单元106识别语音的内容来输出指令。\n另外，开关装置1中的喇叭或者蜂鸣器18，在操作虚拟开关时发出声音以增 强逼真度，或者发出执行操作时相应的提示音及语音，以便用户操作和使用。实时 时钟模块19为开关装置1提供系统实时时钟，通过系统实时时钟在LCD触摸显示 屏11上显示系统时间和日期信息。借助系统实时时钟，定时操作模块107完成定 时操作，预约服务模块108完成预约服务。\n上述的电器虚拟数字开关装置1结合图2所示的终端装置2，一起构成电器虚 拟数字开关系统。请参见图2，终端装置2包括服务器模块20和终端控制模块。\n服务器模块20可以连接摄像头、PSTN公用电话网络、互联网络以及计算机。 利用PSTN公用电话网络，可以通过手机、固定电话等方式对所有电器设备进行工 作状态的查询、设置等操作；利用互联网，可以通过计算机进行远程控制，比如监 控摄像头所拍到的实时画面，对家居中的任何一台设备进行状态查询、设置等所有 操作。利用计算机可以通过本地计算机对家用电器进行状态查询、设置等操作。\n终端控制模块可以是以下模块的任意一种组合：调光模块210、调速模块220、 窗帘模块230、电源通断模块240、保安门禁模块250和水电煤抄表模块260。对 于其中的每一个模块，都包括电力线载波调制解调器和处理单元，接收来自电器虚 拟数字开关装置的电力线载波调制解调器的调制处理后的开关信号，对这一开关信 号进行解调。处理单元根据解调后的开关信号指令终端电器设备(比如灯饰211、 电机221等)进行相应的动作。\n具体对上述例举的模块，其工作原理如下。调光模块210中的处理单元根据 指令执行无级调光操作，以实现灯饰211的调光控制。调速模块220中的处理单元 根据指令执行无级调速操作，以实现电机221的调速控制。窗帘模块230中的处理 单元根据指令执行打开、关闭的操作，以实现电动窗帘231的自动操作。电源通断 模块240中的处理单元根据指令执行通、断电源的操作，以实现电源插座241的通、 断控制。保安门禁模块250连接用于安全监控的如红外线报警器等监测装置、门禁 系统、物业的报警系统，与整套系统配合在一起实现家居内的全面的安全管理。\n水电煤抄表模块260通过安装在水表、电度表、煤气表上安装的数据读取装 置，可不必进行实地抄表，通过开关装置1直接查阅数据，设定单价以及计算指定 时段的使用情况和消费金额等数据。\n图6示出了本发明的电器虚拟数字开关的控制方法，图4和图5分别示出了 在电器虚拟数字开关装置端以及终端设备端的处理流程。\n步骤S10：在触摸显示屏上显示电器开关的图案。\n参见图4，这一步通过显示驱动单元100在LCD触摸屏11上的显示来实现。\n步骤S12：接收在触摸显示屏上的操作信号。\n这一步通过LCD触摸屏11上的操作信号传递给处理器10来实现。\n步骤S14：根据触摸显示屏上操作的坐标位置确定相应的开关信号指令。\n具体的说，就是根据操作的坐标位置确定是否落入一开关信号指令设置的坐 标范围，据此确定相应的开关信号指令。\n步骤S16：确定的开关信号指令经过电力线载波调制处理后发送给终端设备。\n每一个终端设备都有一个唯一的地址，电力线载波调制解调器和终端设备之 间的交互是通过这个唯一的地址进行识别的。\n开关信号指令从处理器10中传递给电力线载波调制解调器17，处理后通过外 界电力线传送出去。\n步骤S18：终端设备在接收到调制的开关信号后，经电力线载波解调后，通过 IO驱动器对相关设备进行控制。\n参见图5，电力线载波调制解调器30通过外界电力线接收开关信号，解调后 通过处理单元31和IO驱动器32对相关设备进行控制，例如可连接到电机通断、 电灯调光、电机调速、电灯通断、警报探头等设备。\n此外，控制方法中的信号传输是双向的。终端设备可以将采集到的信号经电 力线载波调制后通过电力线传输至其他的终端设备。或者终端设备将采集到的信号 经电力线载波调制后通过电力线传输至电器虚拟数字开关。\n上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本发明的，本领域普 通技术人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或 变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提 到的创新性特征的最大范围。