專利名稱：一種智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種網(wǎng)關(guān)，特別是一種智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)。
背景技術(shù)：
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，智能家居的概念得到了多數(shù)人的接受和認(rèn)可。現(xiàn)代的智能家居系統(tǒng)不僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單的安防報(bào)警系統(tǒng)，更是涵蓋了環(huán)境檢測(cè)、可燃?xì)怏w報(bào)警、智能家電控制、節(jié)能等功能。網(wǎng)關(guān)是智能家居系統(tǒng)的重要組成部分，是底層數(shù)據(jù)傳感和高層廣域網(wǎng)通信的橋梁，網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)的良好與否直接決定了智能家居系統(tǒng)的好壞?，F(xiàn)有智能家居網(wǎng)關(guān)，多采用專用線纜或者ZigBee無(wú)線傳感通信網(wǎng)絡(luò)。采用專用線纜，雖然成本較低，但是布線非常繁瑣，添加或者刪除智能家居監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，都需要較大的工程改造，這對(duì)智能家居的推廣造成了較大的影響?；赯igBee的無(wú)線通訊系統(tǒng)，雖然解決了無(wú)須布線的問(wèn)題，但線通信受障礙物影響較為明顯，在穿越鋼筋混凝土墻體后，信號(hào)大幅度衰減，傳輸距離銳減。雖然可以采用自組網(wǎng)(節(jié)點(diǎn)中繼技術(shù))來(lái)部分解決問(wèn)題，但成本會(huì)急劇上升。為了實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部的覆蓋，需增加節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率。對(duì)于采用ZigBee和藍(lán)牙技術(shù)的節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，一旦增加功率，輻射大幅度上升，超過(guò)安全范圍。電力載波通信技術(shù)很好的解決了這個(gè)問(wèn)題，低壓電力線載波PLC (Power Line Carrier )通信是以低壓配電線(380 V / 220V電力線)作為信息傳輸媒介進(jìn)行數(shù)據(jù)或語(yǔ)音等傳輸?shù)囊环N特殊通信方式。電力線網(wǎng)絡(luò)是目前覆蓋范圍最廣的網(wǎng)絡(luò)，有著巨大的潛在利用價(jià)值。國(guó)外對(duì)此研究已有近百年的歷史，在理論和技術(shù)上有著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。電力載波通信可以很好的解決智能節(jié)能監(jiān)控電力插座的通信傳輸，但是一些傳感器使用電池供電，且擺放位置特殊，不適合經(jīng)過(guò)電力線傳播，需保留無(wú)線通信功能。ZigBee、藍(lán)牙(BlueTooth)技術(shù)、WiFi技術(shù)在無(wú)線智能家居中得到廣泛應(yīng)用，但是其功耗較大且組網(wǎng)協(xié)議復(fù)雜，適合在更高級(jí)場(chǎng)合使用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種布線簡(jiǎn)單、無(wú)線信號(hào)覆蓋強(qiáng)的智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)解決方案為一種智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)，包括核心控制器、內(nèi)部感知通信網(wǎng)模塊和視頻監(jiān)控模塊，所述內(nèi)部感知通信網(wǎng)模塊、視頻監(jiān)控模塊分別與核心控制器相連接，其中核心控制器用于數(shù)據(jù)上行和數(shù)據(jù)下行時(shí)不同協(xié)議數(shù)據(jù)和信號(hào)的轉(zhuǎn)化，內(nèi)部感知通信網(wǎng)模塊通過(guò)RS232標(biāo)準(zhǔn)串口與核心控制器相連，用于連接內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中的家用設(shè)備；視頻監(jiān)控模塊與核心控制器相連，將檢測(cè)到的視頻信號(hào)傳輸給核心控制器，該監(jiān)控模塊還通過(guò)AV同軸電纜線與視頻攝像頭相連接。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為針對(duì)智能家居監(jiān)控通信節(jié)點(diǎn)較少的特殊情況，采用電力載波通信和SimpliCiTI無(wú)線通信協(xié)議結(jié)合的技術(shù)方案，建立一個(gè)布線簡(jiǎn)單、無(wú)線通信信號(hào)強(qiáng)的智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)。精簡(jiǎn)版的SimpliciTI協(xié)議更顯得小巧精悍，易于使用。SimpliciTI協(xié)議最多支持255個(gè)節(jié)點(diǎn)通信，支持星型組網(wǎng)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，專門為智能家居等小規(guī)模組網(wǎng)量身定做。

圖1是本實(shí)用新型智能家居智能控制系統(tǒng)應(yīng)用示意圖。圖2是本實(shí)用新型智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)SimpliciTI無(wú)線通信模塊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實(shí)用新型智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)實(shí)施中網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至新型智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)包格式示意圖。圖5是本實(shí)用新型智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)實(shí)施過(guò)程中返回包格式示意圖。圖6是本實(shí)用新型智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)實(shí)施例示意圖。圖中標(biāo)號(hào)所代表的含義為1、監(jiān)控?cái)z像頭，2、智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)，3、移動(dòng)通信基站。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1、圖2，本實(shí)用新型的一種智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)，包括核心控制器、內(nèi)部感知通信網(wǎng)模塊和視頻監(jiān)控模塊，內(nèi)部感知通信網(wǎng)模塊、視頻監(jiān)控模塊分別與核心控制器相連接，其中核心控制器用于數(shù)據(jù)上行和數(shù)據(jù)下行時(shí)不同協(xié)議數(shù)據(jù)和信號(hào)的轉(zhuǎn)化，內(nèi)部感知通信網(wǎng)模塊通過(guò)RS232標(biāo)準(zhǔn)串口與核心控制器相連，用于連接內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中的家用設(shè)備；視頻監(jiān)控模塊與核心控制器相連，將檢測(cè)到的視頻信號(hào)傳輸給核心控制器，該監(jiān)控模塊還通過(guò) AV同軸電纜線與視頻攝像頭相連接。本實(shí)用新型的智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)還包括公網(wǎng)通信模塊，該模塊通過(guò)RS232標(biāo)準(zhǔn)串口與核心控制器相連，用于對(duì)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部通信網(wǎng)之間的地址轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳送。公網(wǎng)通信模塊包括以太網(wǎng)通信模塊和GSM/GPRS通信模塊。核心控制器包括Cortex-M3系列ARM、擴(kuò)展FLASH和SDRAM存儲(chǔ)器，其中ARM和SDRAM存儲(chǔ)器之間通過(guò)數(shù)據(jù)總線和地址總線連接，ARM和FLASH存儲(chǔ)器之間通過(guò)I2C接口進(jìn)行連接。所述內(nèi)部感知通信網(wǎng)模塊包括無(wú)線傳感通信模塊或電力載波通信模塊或二者的組合模塊。無(wú)線傳感通信模塊網(wǎng)絡(luò)兼容SimpliciTI協(xié)議來(lái)進(jìn)行無(wú)線方式的通信連接，網(wǎng)內(nèi)最多由255個(gè)無(wú)線傳感通訊節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)，無(wú)線傳感通訊節(jié)點(diǎn)通過(guò)智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)組成星型網(wǎng)絡(luò)。電力載波通信模塊采用擴(kuò)頻通信技術(shù)對(duì)電力載波信號(hào)進(jìn)行的傳輸和解調(diào)。電力載波通信模塊通過(guò)電力線與智能節(jié)能電力插座相連接。核心控制器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)上行和數(shù)據(jù)下行時(shí)不同協(xié)議數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化；數(shù)據(jù)上行時(shí)核心控制器接收從無(wú)線傳感通信網(wǎng)絡(luò)和電力載波通信網(wǎng)絡(luò)傳送的溫度、濕度、光照、可燃性氣體濃度、電器實(shí)時(shí)功率等數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換成TCP/IP數(shù)據(jù)包發(fā)送或?qū)⑵浯虬煽梢酝ㄟ^(guò)短信或者GPRS形式的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)；數(shù)據(jù)下行通過(guò)手機(jī)或者PC機(jī)客戶端訪問(wèn)新型智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)接收到GSM\GPRS網(wǎng)絡(luò)或者互聯(lián)網(wǎng)傳送的數(shù)據(jù)，在進(jìn)行解包后，將相應(yīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到無(wú)線傳感通信網(wǎng)絡(luò)或者電力載波通信網(wǎng)絡(luò)，傳感器節(jié)點(diǎn)或者智能節(jié)能電力插座在接收到傳送的數(shù)據(jù)后，執(zhí)行對(duì)應(yīng)命令。網(wǎng)關(guān)通過(guò)AV電纜線外接視頻攝像頭；通過(guò)無(wú)線傳感通信網(wǎng)絡(luò)添加溫度、濕度、可燃性氣體濃度、煙霧濃度等傳感器并實(shí)時(shí)傳送相關(guān)信息；通過(guò)電力載波模塊，利用電力載波通訊技術(shù)添加智能節(jié)能電力插座，可以實(shí)時(shí)反饋當(dāng)前插座電器功率、累積用電量等信息。無(wú)線傳感通信網(wǎng)絡(luò)兼容SimpliciTI協(xié)議，工作于2. 4G頻段，網(wǎng)內(nèi)最多由255節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)，無(wú)線傳感通訊節(jié)點(diǎn)通過(guò)新型智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)組成星型網(wǎng)絡(luò)；溫度、濕度、光照、可燃性氣體濃度、煙霧濃度、報(bào)警信號(hào)等監(jiān)控信息，通過(guò)SimpliciTI無(wú)線傳感通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)叫滦椭悄芗揖忧度胧骄W(wǎng)關(guān)，由網(wǎng)關(guān)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或者短信報(bào)警。電力載波通訊模塊采用擴(kuò)頻通信技術(shù)，將待傳輸信息的頻譜用擴(kuò)頻函數(shù)擴(kuò)展后成為寬帶信號(hào)送入信道中傳輸，再在接收端將該寬帶信號(hào)壓縮；智能節(jié)能電力插座通過(guò)電力載波技術(shù)經(jīng)電力線連接至新型智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)電力載波通信模塊；通過(guò)電力載波技術(shù)，智能節(jié)能電力插座將附著與插座上電器的實(shí)時(shí)用電功率、電流、電壓等信息實(shí)時(shí)的反饋至新型智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)。用戶可以通過(guò)手機(jī)短信、手機(jī)客戶端PC機(jī)客戶端等多種方式和新型智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信；在系統(tǒng)初始化時(shí)，設(shè)定網(wǎng)關(guān)IP地址和報(bào)警電話，同時(shí)可以設(shè)定新型智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)的工作模式自動(dòng)模式或手動(dòng)模式；在自動(dòng)模式下，各類監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳感通信網(wǎng)絡(luò)或電力載波通信網(wǎng)絡(luò)傳送至新型智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至監(jiān)控終端，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)超過(guò)設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)發(fā)出報(bào)警；在手動(dòng)模式下，用戶通過(guò)客戶端主動(dòng)訪問(wèn)新型智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)獲得監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。網(wǎng)關(guān)具有視頻監(jiān)圖像處理匹配功能；其視頻接口安裝有監(jiān)控?cái)z像頭，通過(guò)手機(jī)網(wǎng)絡(luò)或者LAN互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)網(wǎng)關(guān)，可以獲得當(dāng)前最新的監(jiān)控視頻；同時(shí)網(wǎng)關(guān)具有圖像視頻處理功能，在智能家居網(wǎng)關(guān)設(shè)定為監(jiān)控模式時(shí)，監(jiān)控中的圖像有任何變化時(shí)，如有人闖入，會(huì)立即發(fā)出警示，通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)內(nèi)置GSM\GPRS模塊發(fā)送短信至預(yù)設(shè)定的號(hào)碼，同時(shí)通過(guò)LAN互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送警告信息至PC機(jī)客戶端；用戶在收到報(bào)警信息后，可以通過(guò)手機(jī)或者PC機(jī)查看當(dāng)前監(jiān)控視頻，并根據(jù)需要，決定是否忽略或者報(bào)警。通信幀主要分為控制幀、地址幀和數(shù)據(jù)幀；在進(jìn)行任何一次操作之前，通過(guò)GPRS 網(wǎng)絡(luò)或者LAN互聯(lián)網(wǎng)向網(wǎng)關(guān)發(fā)送控制幀，如(系統(tǒng)開/關(guān)、查詢報(bào)表、設(shè)定初值、控制電器)， 在發(fā)送了控制幀后，發(fā)送地址幀和數(shù)據(jù)幀；在接收到地址和數(shù)據(jù)后，根據(jù)地址的不同，網(wǎng)關(guān)決定將相應(yīng)的數(shù)據(jù)廣播到SimpliciTI無(wú)線傳感通信網(wǎng)絡(luò)或者是電力載波通信網(wǎng)絡(luò)。下面對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明(1)新型智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)的接口及實(shí)現(xiàn)如圖1所示，為新型智能家居智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用示意圖，嵌入式網(wǎng)關(guān)通過(guò)AV電纜連接視頻監(jiān)控?cái)z像頭，實(shí)時(shí)監(jiān)控家庭內(nèi)部。無(wú)線傳感通信模塊，包括溫濕度傳感器、一氧化碳傳感器、玻璃破碎傳感器、紅外傳感器等，通過(guò)多跳網(wǎng)絡(luò)的形式連接至新型智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)。無(wú)線傳感通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示。電力載波通信模塊通過(guò)電力線連接至新型智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)電力載波通信模塊。上述新型智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)，核心控制器負(fù)責(zé)跨層協(xié)議的翻譯。在設(shè)計(jì)中，選擇TI Cortex-M3系列低功耗處理器，該平臺(tái)控制器具有高性能的32位運(yùn)算能力，即擁有32 位RISC性能，但價(jià)位和傳統(tǒng)的8位和16位相當(dāng)。同時(shí)，新型智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)需包含 GSM\GPRS通訊模塊、電力載波通訊模塊以及SimpliciTI通訊模塊，擴(kuò)展這些模塊的前提是控制器擁有多個(gè)串口或者空閑I/O可用，Cortex-M3系列至少擁有2個(gè)串口，滿足了這一要求。部分Cortex-M3系列微處理器自帶LAN通訊端口，只需連接上接口即可使用，省去了外接芯片設(shè)計(jì)，縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間同時(shí)降低了系統(tǒng)的整體成本。(2)新型智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)工作流程按照如圖1所示搭建好基于新型智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)的智能家居系統(tǒng)，嵌入式網(wǎng)關(guān)上電后，自動(dòng)初始化無(wú)線傳感通信模塊、電力載波通信模塊、GSM\GPRS通信模塊、LAN通信模塊以及視頻監(jiān)控模塊。初始化成功后，網(wǎng)關(guān)為自己設(shè)定網(wǎng)內(nèi)通信地址編號(hào)為GATE，設(shè)定無(wú)線傳感通信網(wǎng)絡(luò)模塊網(wǎng)內(nèi)通信地址編號(hào)為HUBWO (無(wú)線傳感通信0號(hào)節(jié)點(diǎn)，即無(wú)線傳感通信匯聚節(jié)點(diǎn))，設(shè)定電力載波通信模塊網(wǎng)內(nèi)通信地址編號(hào)為HUBPLC0 (電力載波通信0號(hào)節(jié)點(diǎn)，即電力載波通信匯聚節(jié)點(diǎn))。若系統(tǒng)為第一次啟動(dòng)，則需為系統(tǒng)設(shè)置LAN通信地址，即IP地址，如 172. 18. 130. 1。該IP地址必須為公網(wǎng)可以訪問(wèn)的IP地址。同時(shí)，若系統(tǒng)為第一次啟動(dòng)，還需設(shè)定報(bào)警指向電話，即在監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)超出正常范圍值時(shí)，短信或電話報(bào)警的號(hào)碼。該號(hào)碼可以是110、119或者戶主的手機(jī)或者單位電話。無(wú)線傳感通信網(wǎng)上電后，通過(guò)廣播信號(hào)“獲取地址命令”，網(wǎng)關(guān)板在收到該命令后， 為其分配網(wǎng)內(nèi)通信地址編號(hào)，并返回此編號(hào)，如溫度傳感器為第一個(gè)上電的節(jié)點(diǎn)，則此溫度傳感器獲得編號(hào)HUBW0001。在通信過(guò)程中，若此節(jié)點(diǎn)因電池耗盡而失效，不影響其編號(hào)，網(wǎng)絡(luò)為其保留通信地址編號(hào)。在節(jié)點(diǎn)恢復(fù)供電后，查詢保留的節(jié)點(diǎn)編號(hào)，以原節(jié)點(diǎn)編號(hào)繼續(xù)通
fn °智能電力監(jiān)控插座在上電后通過(guò)廣播信號(hào)“獲取地址命令”，網(wǎng)關(guān)板在收到該命令后，為其分配網(wǎng)內(nèi)通信地址編號(hào)，HUBPLC0返回此編號(hào)。系統(tǒng)初始化完畢后，系統(tǒng)可以工作于自動(dòng)模式和手動(dòng)模式兩種狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)工作于手動(dòng)模式時(shí)，用戶可以通過(guò)手機(jī)或PC機(jī)訪問(wèn)新型智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)，獲得當(dāng)前監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至新型智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)包格式如圖5所示封裝，包括引導(dǎo)碼、包有效長(zhǎng)度、命令碼、命令參數(shù)、目標(biāo)地址、源地址和校驗(yàn)碼。引導(dǎo)碼標(biāo)示一個(gè)新的數(shù)據(jù)包的開始，同時(shí)區(qū)分在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送包的類型，占用1個(gè)固定字節(jié)，規(guī)定發(fā)送時(shí)引導(dǎo)碼固定為40H。包有效長(zhǎng)度，表示整個(gè)數(shù)據(jù)包從包命令碼到校驗(yàn)碼所有字節(jié)的總長(zhǎng)度，占用1個(gè)字節(jié)。命令碼，表示命令類型，占用1個(gè)字節(jié)。命令參數(shù)，其長(zhǎng)度隨命令而變化，可以為命令的執(zhí)行參數(shù)或者命令的數(shù)據(jù)段。目標(biāo)地址，包的最終目的地址，可以為IP地址或者網(wǎng)內(nèi)通信編號(hào)，如是廣播幀，則置為FFH，占用4字節(jié)。源地址，包的發(fā)送方地址，可以為IP地址或者網(wǎng)內(nèi)通信編號(hào)，方便在接收到數(shù)據(jù)包后，按照源地址反饋數(shù)據(jù)信息，占用4字節(jié)。[0047]校驗(yàn)碼，為從引導(dǎo)碼開始到源地址全部字節(jié)綜合、丟棄進(jìn)位后的字節(jié)補(bǔ)碼，占用1字節(jié)。新型智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)在接收到命令或數(shù)據(jù)或，根據(jù)包的內(nèi)容進(jìn)行相關(guān)操作， 并返回?cái)?shù)據(jù)包，返回?cái)?shù)據(jù)包如圖6所示封裝，包括引導(dǎo)碼、包有效長(zhǎng)度、命令碼、返回?cái)?shù)據(jù)、 目標(biāo)地址、源地址和校驗(yàn)碼。引導(dǎo)碼標(biāo)示一個(gè)新的數(shù)據(jù)包的開始，同時(shí)區(qū)分在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送包的類型，占用1個(gè)固定字節(jié)，規(guī)定返回?cái)?shù)據(jù)時(shí)引導(dǎo)碼固定為F4H。包有效長(zhǎng)度，表示整個(gè)數(shù)據(jù)包從包命令碼到校驗(yàn)碼所有字節(jié)的總長(zhǎng)度，占用1個(gè)字節(jié)。命令碼，與接收到命令碼相同，表示該返回包是對(duì)該命令的響應(yīng)，占用1個(gè)字節(jié)。返回?cái)?shù)據(jù)，其長(zhǎng)度隨數(shù)據(jù)的大小而變化。目標(biāo)地址，包的最終目的地址，可以為IP地址或者網(wǎng)內(nèi)通信編號(hào)，如是廣播幀，則置為FFH，占用4字節(jié)。源地址，包的發(fā)送方地址，可以為IP地址或者網(wǎng)內(nèi)通信編號(hào)，方便在接收到數(shù)據(jù)包后，按照源地址反饋數(shù)據(jù)信息，占用4字節(jié)。校驗(yàn)碼，為從引導(dǎo)碼開始到源地址全部字節(jié)總和、丟棄進(jìn)位后的字節(jié)補(bǔ)碼，占用1字節(jié)。當(dāng)命令執(zhí)行失敗后，返回包的引導(dǎo)碼為F4H，其返回?cái)?shù)據(jù)部分為1個(gè)字節(jié)的錯(cuò)誤代碼。手動(dòng)模式下，用戶通過(guò)手機(jī)短信/GPSRS網(wǎng)絡(luò)或者通過(guò)PC機(jī)客戶端通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)新型智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)在接收到數(shù)據(jù)包后，解析數(shù)據(jù)包并根據(jù)其命令執(zhí)行操作， 假設(shè)命令為查詢當(dāng)前室內(nèi)溫度，則新型智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)通過(guò)無(wú)線傳感通信模塊向整個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)廣播“查詢當(dāng)前室內(nèi)溫度”的命令。無(wú)線傳感通信節(jié)點(diǎn)在接收到查詢命令后，計(jì)算當(dāng)前節(jié)點(diǎn)溫度并根據(jù)數(shù)據(jù)包內(nèi)的源地址計(jì)算出當(dāng)前數(shù)據(jù)包的目標(biāo)地址，反饋至新型智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)。若當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)傳送至新型智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)的命令為“關(guān)斷臥室總電源”，新型智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)接收到命令后，通過(guò)電力載波通信模塊，向?qū)?yīng)“臥室總電源”編號(hào)的節(jié)能電力插座發(fā)送指令。對(duì)應(yīng) “臥室總電源”編號(hào)的節(jié)能電力插座接收到關(guān)閉的指令后，關(guān)閉當(dāng)前插座電源，并反饋OK執(zhí)行完畢指令。在自動(dòng)模式下，各類監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳感通信網(wǎng)絡(luò)或電力載波通信網(wǎng)絡(luò)傳送至新型智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至監(jiān)控終端，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)超過(guò)設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)發(fā)出報(bào)警。本網(wǎng)關(guān)主要用于新型智能家居系統(tǒng)之中，主要用于室內(nèi)各類參數(shù)的監(jiān)測(cè)以及家電的智能控制等功能，為了配合實(shí)現(xiàn)此功能，在對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)或者家電上，需加裝兼容于對(duì)應(yīng)協(xié)議的通信模塊，如兼容SimpliciTI協(xié)議的無(wú)線通信模塊或者兼容電力載波通信的節(jié)點(diǎn)模塊。本網(wǎng)關(guān)用于智能家居，環(huán)境參數(shù)監(jiān)控及智能家電控制，采用功耗和成本都很低的 SimpliciTI技術(shù)，同時(shí)，本網(wǎng)關(guān)也通過(guò)混合通信網(wǎng)(SimpliciTI無(wú)線通信技術(shù)或者電力載波通信技術(shù))實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)控、智能家電控制等任務(wù)。[0062]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的描述本實(shí)用新型的智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)通信模塊可以分為兩大類內(nèi)部感知通信網(wǎng)和公網(wǎng)。公網(wǎng)包括以太網(wǎng)通信模塊和GSM/GPRS通信模塊，內(nèi)部感知通信網(wǎng)主要包括 CSimpliciTI無(wú)線監(jiān)控通信模塊和電子載波通信模塊。每個(gè)模塊在設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)為可拆卸的單獨(dú)模塊，其中公網(wǎng)模塊為選配，內(nèi)部感知通信網(wǎng)模塊為必配，如某個(gè)網(wǎng)關(guān)可以只裝配電子載波通信模塊。各個(gè)模塊通過(guò)RS232標(biāo)準(zhǔn)串口與主控MCU相連。只有需要跟外網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)需安裝公網(wǎng)通信模塊。另外，網(wǎng)關(guān)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中可以實(shí)現(xiàn)多跳中繼的角色。如圖6所示房間，房間a中放置了具備電力載波的插座a，上面連接著電腦，房間b 放置有兼容于SimpliciTI協(xié)議的無(wú)線溫度傳感器b，房間c放置有無(wú)線煤氣傳感器c，房間 d裝有空調(diào)d。為了實(shí)現(xiàn)通信的全部過(guò)程，我們可以這樣設(shè)置網(wǎng)關(guān)，a選擇帶有公網(wǎng)模塊的“以外網(wǎng)通信模塊”，a的配置為“以太網(wǎng)通信模塊”，“內(nèi)部感知通信網(wǎng)模塊(無(wú)線和電力載波)”，由于a已經(jīng)設(shè)置了公網(wǎng)通信模塊，b, c，d三個(gè)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)只需將感知或控制數(shù)據(jù)匯集至a網(wǎng)關(guān)即可，所以b，c，d無(wú)需配置公網(wǎng)通信模塊。假設(shè)房間c內(nèi)煤氣泄漏，需向“119”或用戶自動(dòng)發(fā)出報(bào)警，則數(shù)據(jù)傳輸流向如下，煤氣傳感器通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)傳輸給在覆蓋范圍內(nèi)的新型網(wǎng)關(guān)c，網(wǎng)關(guān)c需要傳給網(wǎng)關(guān)a，但網(wǎng)關(guān)a不在網(wǎng)關(guān)c的傳輸范圍內(nèi)，則網(wǎng)關(guān)c可以通過(guò)無(wú)線或者電力載波將報(bào)警信號(hào)傳給網(wǎng)關(guān)b，再由網(wǎng)關(guān)b傳給網(wǎng)關(guān)a，網(wǎng)關(guān)a則通過(guò)公網(wǎng)將報(bào)警信號(hào)傳送出去。由上可知，利用本實(shí)用新型提出的新型智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)組成的智能家居系統(tǒng)，具有布線簡(jiǎn)單，無(wú)線信號(hào)覆蓋強(qiáng)，對(duì)人體輻射小等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一種智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)，其特征在于，包括核心控制器、內(nèi)部感知通信網(wǎng)模塊和視頻監(jiān)控模塊，所述內(nèi)部感知通信網(wǎng)模塊、視頻監(jiān)控模塊分別與核心控制器相連接，其中核心控制器用于數(shù)據(jù)上行和數(shù)據(jù)下行時(shí)不同協(xié)議數(shù)據(jù)和信號(hào)的轉(zhuǎn)化，內(nèi)部感知通信網(wǎng)模塊通過(guò) RS232標(biāo)準(zhǔn)串口與核心控制器相連，用于連接內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中的家用設(shè)備；視頻監(jiān)控模塊與核心控制器相連，將檢測(cè)到的視頻信號(hào)傳輸給核心控制器，該監(jiān)控模塊還通過(guò)AV同軸電纜線與視頻攝像頭相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)，其特征在于，還包括公網(wǎng)通信模塊，該模塊通過(guò)RS232標(biāo)準(zhǔn)串口與核心控制器相連，用于對(duì)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部通信網(wǎng)之間的地址轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳送。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)，其特征在于，所述公網(wǎng)通信模塊包括以太網(wǎng)通信模塊和GSM/GPRS通信模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)，其特征在于，所述核心控制器包括Cortex-M3系列ARM、擴(kuò)展FLASH和SDRAM存儲(chǔ)器，其中ARM和SDRAM存儲(chǔ)器之間通過(guò)數(shù)據(jù)總線和地址總線連接，ARM和FLASH存儲(chǔ)器之間通過(guò)I2C接口進(jìn)行連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)，其特征在于，所述內(nèi)部感知通信網(wǎng)模塊包括無(wú)線傳感通信模塊或電力載波通信模塊或二者的組合模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)，其特征在于，無(wú)線傳感通信模塊網(wǎng)絡(luò)兼容SimpliciTI協(xié)議來(lái)進(jìn)行無(wú)線方式的通信連接，網(wǎng)內(nèi)最多由255個(gè)無(wú)線傳感通訊節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)，所述無(wú)線傳感通訊節(jié)點(diǎn)通過(guò)智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)組成星型網(wǎng)絡(luò)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)，其特征在于，電力載波通信模塊通過(guò)電力線與智能節(jié)能電力插座相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)，其特征在于，無(wú)線傳感通信模塊包括溫濕度傳感器、一氧化碳傳感器、玻璃破碎傳感器、紅外傳感器，上述傳感器通過(guò)多跳網(wǎng)絡(luò)的形式連接至新型智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種智能家居嵌入式網(wǎng)關(guān)，包括GSM\GPRS通信模塊、LAN通信模塊、視頻監(jiān)控模塊、核心控制器、無(wú)線傳感通信模塊和電力載波通信模塊；網(wǎng)關(guān)通過(guò)電纜接視頻攝像頭，通過(guò)無(wú)線傳感通信網(wǎng)絡(luò)添加溫度、濕度、CO傳感器、煙霧濃度等傳感器并實(shí)時(shí)傳送相關(guān)信息，通過(guò)電力載波模塊，利用電力載波通訊技術(shù)添加智能節(jié)能電力插座，反饋插座當(dāng)前實(shí)時(shí)電器功率等信息；通過(guò)手機(jī)短信、PC機(jī)客戶端等多種方式訪問(wèn)網(wǎng)關(guān)；網(wǎng)關(guān)可工作于自動(dòng)模式或手動(dòng)模式，在自動(dòng)模式下，各類監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳感通信網(wǎng)絡(luò)或電力載波通信網(wǎng)絡(luò)傳送至網(wǎng)關(guān)；在手動(dòng)模式下，用戶通過(guò)客戶端主動(dòng)訪問(wèn)網(wǎng)關(guān)獲得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)H04L12/28GK202077056SQ20112012727
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者卜權(quán), 崔益軍, 王心一, 王成華 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)