技术摘要：
一种基于VR技术的半实物兼容性智能家居控制系统，属于智能家居技术领域。本发明为了解决当前智能家居存没有将现实和虚拟进行深度融合，实物没有结合VR技术进行设计，导致当前智能家居存在兼容性不好以及受场地限制、用户体验较差的问题。技术要点：本地PC用于提供虚拟  全部
背景技术：
随着时代的发展和科技的进步，智能家居已经开始从概念转变为现实，市面上也 有智能家居的产品陆续出现。但是这些产品都存在一个问题——兼容性，某一家公司开发 的系统只能应用于自家的产品，导致功能单一、碎片化严重，缺少一种能够适用于任何带协 议的智能家居产品的智能家居系统。 目前虽然有很多智能家居的开发，但是由于整套系统设备成本较高，一方面难以 验证方案可行性，另一方面受场地等实际条件限制，无法让用户得到完整的体验感，使得智 能家居真正融入人们的生活还有很长的路要走，而目前还没有较好的解决方案。 虚拟现实系统(Virtual  Reality  System，简称VR是近年来出现的图形图像领域 的高新技术，也被称为灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三度空间 的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般， 可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。现有的一些智能家居系统可通过手机进行 操作，比较方便，但是其仿真程度比较低下。 文献号为CN205809569U的现有技术公开了一种基于VR技术的智能家居系统，包括 VR系统和家庭设备，所述VR系统包括头戴显示器、电脑和动作捕捉设备，所述电脑存储有包 括家庭设备信息在内的房子的立体场景，所述电脑与家庭设备连接，所述头戴显示器用于 显示虚拟场景，所述动作捕捉设备用于感应用户的动作情况，所述电脑用于接收动作捕捉 设备获取的人体现实动作信息，并将相应的虚拟现实图像发送至头戴显示器上，并将动作 命令信息传递给家庭设备进行工作。 文献号为CN208207534U的现有技术公开了一种基于虚拟显示技术的智能家电控 制系统，所述智能家电控制系统包括：虚拟显示设备，与实际家电设备通信，被配置为生成 并向用户呈现与实际家电设备相对应的虚拟家电设备；以及采集装置，佩戴于用户头部，被 配置为采集人脑针对虚拟家电设备产生的脑电波信号，并基于该脑电波信号生成虚拟操作 指令，并将虚拟操作指令发送至虚拟显示设备；其中，虚拟显示设备还被配置为将虚拟操作 指令映射成实际操作指令以控制对应的实际家电设备。用户无需靠近和接触智能家电，即 可对智能家电进行控制，便利了智能家电与用户进行有效交互沟通。 从上述现有技术可看出，对虚拟部分的控制没有具体说明，在虚拟现实部分中对 虚拟对象的控制十分有限，前智能家居没有将现实和虚拟进行深度融合，即实物没有结合 VR技术进行设计导致二者兼容性不好，致使用户体验较差。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题为： 本发明为了解决当前智能家居存在没有将现实和虚拟进行深度融合，实物没有结 5 CN 111580401 A 说　明　书 2/8 页 合VR技术进行设计，导致当前智能家居存在兼容性不好以及受场地限制、用户体验较差的 问题。 本发明要解决上述技术问题采用的技术方案为： 一种基于VR技术的半实物兼容性智能家居控制系统，所述系统包括至少一个电控 柜、一个触控面板(人机界面，现场)、一台包括仿真模块和通讯模块的本地PC、一台包括云 端数据库的云服务器、客户端(网页界面)、一套HTC  Vive  VR设备； 电控柜包含断路器、交流接触器、风扇、电表、24V电源(供电端220V降压得到)、控 制器、云路由器、电流互感器及端子排； 220V交流电引出线路经过电流互感器接入电表，经过总断路器后接到端子排，再 由端子排依次并接风扇、交流接触器、24V电源、控制器，总断路器分接负载断路器和插座断 路器，24V电源为云路由器供电，云路由器与控制器通信，24V电源、负载断路器和插座断路 器均通过端子排为智能家居内的作为实物部分的若干现场外设供电，路由器与智能家居内 的触控面板通过网络连接； 所述本地PC和一套HTC  Vive  VR设备用于虚拟仿真，本地PC用于提供虚拟场景(虚 拟家居场景)，HTC  Vive  VR设备用于将虚拟场景转化为虚拟现实； 客户端操作用户界面通过云服务器、云路由器对控制器进行远程控制，通过控制 器实现对家居的相关设备进行操作；客户端操作用户界面还通过云服务器、云路由器对控 制器进行远程控制，通过控制器对本地PC的虚拟家居场景进行远程控制； 客户端操作管理界面通过电控柜中的云服务器、云路由器对控制器进行远程监 控，以进行维修报警；客户端操作用户界面还通过电控柜中的云服务器、云路由器对本地PC 的虚拟场景进行远程监控，以进行维修报警； 通过OPC协议将若干现场外设(硬件设备)和虚拟家居场景信息存储至本地PC的 MSSQL数据库中，通过云服务器将数据库信息上传到云端，客户可通过外网访问网页端进行 对实物及虚拟家居场景进行操作。 进一步地，将若干现场外设(实物部分)和控制器采用总线相连(增加美观性和简 洁性)，并采取DALI通讯协议或Modbus通讯协议(能满足不同品牌智能家居产品之间的兼容 性，并实现绿色、节能的能耗管理系统)； 由unity  3D引擎呈现虚拟智能家居场景，通过OPC协议和MSSQL数据库实现控制器 对虚拟对象的控制；在控制现场实物设备及虚拟对象的基础上，通过OPC协议与设备通信， 并将获取的数据存储于MSSQL数据库；通过云路由器将数据库信息上传到云端，建立Web网 页端及app端，用户除可使用触摸屏操作外亦可通过远程操作； 所述DALI通讯是通过网关与控制器的关联，控制所属灯的开关、调光及调光时间， 通过主从式结构将信号将指令传输；Modbus通讯，是通过网关与控制器的关联，进而控制下 层所属的部件，Modbus通讯协议可以查询信号中的功能代码并控制下层设备所需执行的功 能，并可附加任务信息； 在通过OPC协议将若干现场外设(硬件设备)和虚拟家居场景信息存储至本地PC的 MSSQL数据库的过程中，通过L-Web管理控制器数据点，并通过OPC协议将数据点信息存储到 MSSQL数据库；利用云路由器搭建隧道，连接云服务器，基于MSSQL数据库进行网页及app端 开发，在移动端实现情景模式、监控管理、故障报修的高级功能。 6 CN 111580401 A 说　明　书 3/8 页 进一步地，所述虚拟智能家居场景，其房屋及家具静态模型由软件Sketch  UP创建 并添加材质贴图，以FBX文件格式导入unity  3D引擎；控制器与虚拟对象的通讯，是以本地 MSSQL数据库作为中间桥梁：使用OPC协议实现控制器与MSSQL数据库的双向通讯，即将控制 器虚拟数据点与数据库内数据相对应；在unity  3D中挂载C#脚本，编写连接语句读取或修 改数据库内数据，以对应虚拟对象状态，从而实现所述实际控制器与虚拟对象的双向通讯。 进一步地，虚拟现实(VR)通过unity  3D引擎及包括手柄、定位器、头盔的HTC  Vive 设备实现；在unity  3D中载入插件Steam  VR，并配置好HTC  Vive设备，使用Steam  VR插件工 具完成用户在虚拟场景中观察、行走、瞬移、触碰操作，实现虚拟场景到虚拟现实的转换。 进一步地，虚拟场景中的灯光系统通过unity  3d的光源(light)实现；环境光选用 区域光(area  light)进行烘焙，为环境添加光照贴图(light)模拟实际环境；照明灯光用点 光源(point  light)或聚光灯光源(spot  light)，其中聚光灯光源主要用于台灯/壁灯，以 本地MSSQL数据库数据作为光源参数，用于显示/隐藏、亮度、颜色，通过OPC协议实现触摸 屏、网页端等对灯光的控制；虚拟场景内添加开关模型，挂载编写好的C#脚本，以VR手柄触 碰可通过碰撞触发修改数据库数据控制灯光，实现在虚拟场景内的直接控制。 进一步地，虚拟场景的家电或家具控制如下：所述家电冰箱，将本地MSSQL数据库 数据作为冰箱状态参数，在unity  3d内为冰箱门模型添加位置变化的动画(animation)表 示打开和闭合，并分别设置动画触发器(Trigger)，挂载编写好的脚本，本地数据库数据(即 冰箱状态参数)为某一值时触发对应触发器(Trigger)，从而控制冰箱门开/关，同时显示/ 隐藏冰箱内点光源表示灯的亮灭，可通过触摸屏、网页端控制。为模型添加碰撞触发脚本， 以VR手柄触碰时修改数据库数据，实现在虚拟场景内的直接控制。 进一步地，虚拟场景中的空调系统为：在unity  3d内搭建空调及空调面板模型，空 调面板模型含有升降温度、模式调整等按钮；编写C#程序，建立接近实际的温度模型并设定 初始室温及模式、风速、设定温度，对应按钮被按下即VR手柄触碰时相应参数改变，从而调 整当前室温随时间变化，将温度参数显示在空调面板，并存储到数据库以同步显示在触摸 屏及网页端，亦可从触摸屏及网页端控制空调系统；所述相应参数包括设定温度、风速、模 式。 进一步地，所述虚拟场景的新风系统为：在unity  3d内搭建新风面板模型，面板模 型含有开关按钮；编写C#程序，建立接近实际的新风模型，设定初始二氧化碳浓度，按钮按 下，新风系统开启时二氧化碳浓度随时间降低并最后趋于一稳定值；再次按下按钮，新风系 统关闭，二氧化碳浓度随时间升高并最后趋于另一稳定值；浓度参数显示在新风面板，并存 储到数据库以同步显示在触摸屏及网页端，亦可从触摸屏及网页端新风系统。 进一步地，所述虚拟场景中的太阳能发电系统为，首先在C#程序建立太阳能发电 模型，设定天气、时间、季节等参数，在场景运行界面添加按钮分别配置天气、时间、季节；不 同天气参数值对应不同天气(如阴天、晴天等)，不同天气参数值为某一值时修改当前天空 盒(Skybox)为对应材质(阴天、晴天等)；时间参数则控制白天/黑夜，优先级高于天气，由此 用户在佩戴VR头盔后可直观感受到不同时间天气时的环境区别；在C#内根据参数根据公式 实时计算出当前太阳能发电功率和总发电量，并存储至数据库，用于显示于触摸屏和网页 端，L-VIS触摸屏上还可显示发电功率曲线。 进一步地，所述系统还包括能耗管理系统，能耗管理系统分为实物部分及虚拟部 7 CN 111580401 A 说　明　书 4/8 页 分：实物部分以台达多功能电表测得系统总功率和能耗，通过OPC存储到数据库，并显示在 触摸屏及网页；虚拟场景部分则建立数学模型，以各耗电器件当前运行状态对应一个功率 值存至数据库，在数据库进行求和以及随时间积分，得到的总功率和功耗显示至触摸屏和 网页端。 本发明具有以下有益技术效果： 本发明在虚拟部分中对虚拟对象进行多种控制，同时将现实和虚拟进行深度融 合，实物部分结合VR技术进行深度设计极大提高二者兼容性不好，增强用户体验。本发明较 好地解决解决了智能家居存在的兼容性差及受场地限制的两个问题。本发明支持多种协议 并能够在数据库和软件网页中应用，同时可在受实际条件限制的情况下让用户以VR设备进 行沉浸式体验。 本