CN102404254A

CN102404254A - 多网融合的智能家庭网关装置及系统

Info

Publication number: CN102404254A
Application number: CN2011103899294A
Authority: CN
Inventors: 刘振锋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2012-04-04

Abstract

本发明公开了一种多网融合的智能家庭网关装置及系统，该智能家庭网关装置通过同时支持社区局域网接入、互联网接入、物联网智能设备接口，在防火墙软件的保护下，将物联网、社区局域网、互联网等多网融合，实现以智能家庭网关为中心互联互通的同时又能安全隔离。该系统主要包括家庭智能设备、社区终端、智能家庭网关装置、远程客户端以及服务器平台几大部分，它以智能家庭网关设备和智能家庭网关服务器平台为核心，在服务平台的控制下实现远程客户端通过互联网对家庭物联网智能设备和小区终端的安全访问。

Description

多网融合的智能家庭网关装置及系统

技术领域

本发明涉及一种多网融合的智能家庭网关装置及系统。

背景技术

在现有技术中，家庭中的各种智能设备分别与小区的内部局域网以及宽带互联网相连，两者相互隔离，主要表现为：（1）家中的家庭安防报警设备和数字楼宇对讲室内机接入小区内部网。（2）家中的监控摄像设备等其他智能设备接入宽带互联网。因此现有技术由于家庭的社区网接入和互联网接入相互独立，不能互相通信，导致有如下缺陷：

（1）业主不能通过互联网远程查询和控制家庭安防报警、智能家居等设备。家庭中的智能设备各自独立，缺乏交互和统一的管理，不能形成一个统一的可远程交互的家庭物联网。

（2）当业主不在家时，不能获取物业信息和社区资讯，小区物业不能实时推送通知信息，单元门口机的来访请求不能实时通知业主，安防报警信息不能实时通知业主。

虽然可以在小区内部网中增加宽带互联网接口网关，允许业主通过互联网远程访问小区内部网以及与小区内部网连接的家庭智能设备，但这种解决方案由于小区内所有用户共享带宽和网关资源，会使系统负载过重不稳定，同时也会有业务计费上的问题以及安全隐私问题，这样也不能有效利用业主已有的宽带互联网通道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种多网融合的智能家庭网关装置及系统，它以智能家庭网关设备和智能家庭网关服务器平台为核心，在服务平台的控制下实现远程客户端通过互联网对家庭物联网智能设备和小区终端的安全访问。

本发明所采用的技术方案是：本发明涉及的多网融合的智能家庭网关装置，用于将不同的家庭智能设备组成的物联网与社区局域网以及互联网进行安全隔离，并通过该智能家庭网关装置的转发实现不同网络中的设备间的通讯。所述智能家庭网关装置包括主板，该主板上设置有：

智能设备接口，用于接入所述家庭智能设备并与之通信；

两个相隔离的网络接口，分别用于接入社区局域网和互联网并相应的拥有两个网络层地址；

所述智能家庭网关装置还包括：

加密/解密模块，用于在与社区局域网或互联网通信中发送通信数据时进行加密处理，接收通信数据时进行解密处理；

命令消息的翻译转发模块，用于将一个网络的源终端发送的命令或消息翻译成另一网络中目标终端所能识别的格式并转发出去；

实时数据的转码转发模块，用于将一个网络的源终端发送的音频、视频实时通信数据转码为另一所需格式，再转发给另一网络中的目标终端。

在具体实施中，所述智能家庭网关装置为设置于社区业主家庭中单独的网关设备，或者与楼宇对讲室内机为一体结构。

进一步，在通信中对来自社区局域网和互联网的所有网络数据报文进行网关防火墙过滤。

本发明涉及的多网融合智能家庭网关系统，包括：

上面所述的智能家庭网关装置；以及

与上述智能家庭网关装置相连的各种家庭智能设备，并与该智能家庭网关装置交换实时数据、控制命令和状态消息；

社区终端，通过小区局域网与业主家的智能家庭网关装置交换实时数据、控制命令和状态消息；

远程客户端，通过互联网与所述智能家庭网关装置通信并交换实时数据，通过该智能家庭网关装置来远程访问家庭智能设备和社区终端；

架设于互联网上的网关服务器，用于中转远程客户端与智能家庭网关之间的控制命令和状态消息，对远程客户端与智能家庭网关之间的通信进行控制。

进一步，所述网关服务器可对智能家庭网关或远程客户端的状态进行监控，智能家庭网关或远程客户端在正常运行时，每隔一定时间向服务器报告状态信息。

进一步，当某个目标终端未开机或不在线时，发送给该目标终端的重要消息被缓存在服务器上，等到其开机在线时再发送给它。

在实际应用中，所述家庭智能设备包括有安防报警设备、智能家居设备、视频监控设备以及楼宇对讲室内机。

本发明的有益效果是：本发明以智能家庭网关为核心，以网关服务器平台为依托，将物联网、社区局域网、互联网等多网融合，将原有各自独立的系统功能如智能家居、楼宇对讲、防盗报警、远程监控、物业信息、社区资讯服务等功能集于一身并加以扩展，主要体现在以下三个方面：

1）业主不在家时，无论身处何地，通过智能手机、电脑上网即可与上述各系统功能进行互联互动，从而为业主带来全新的、更加智能、更加安全、方便快捷的生活体验。

l 可以远程查询和控制家庭安防报警装置。

l 可以远程查询和控制智能家居设备。

l 可以远程查看和控制监控摄像头。

l 可以远程查看物业信息和社区资讯。

l 可以远程呼叫小区管理中心。

l 可以远程接听小区单元门口机的来访请求并开锁。

l 可以远程与小区其他业主相互呼叫通话。

l 火警，盗警等安防消息实时通知业主。

2）成为智能家庭物联网的控制中心，让家庭安防及智能化设备统一起来，并充分融入到互联网及移动互联网中，促进智能家庭的普及和发展。

l 安全性：统一管理，网络防火墙隔离，访问权限控制，数据通信加密保护隐私。

l 移动性：随时随地都能监控家中情况。

l 适应性：无论是传统的物理上隔离的社区局域网+ADSL宽带网模式，还是基于三网融合的光纤到户后通过VLAN划分社区网和互联网访问的模式，都能很好的工作。

l 扩展性：增加新的家庭智能设备如智能医疗设备更方便快捷，已有的网关服务器平台和远程客户端通过软件升级即可支持新的设备类型。

3）让社区局域网与互联网融合起来，扩展社区网功能，使社区服务和物业管理更方便快捷高效。

l 即使业主不在家时物业信息和社区资讯也能实时通知业主。

l 即使业主不在家时小区管理中心也可以呼叫业主并实时视频通话。

附图说明

图1是本发明的多网融合智能家庭网关系统的系统结构框图；

图2是本发明的多网融合智能家庭网关系统的通信原理示意图。

具体实施方式

本发明的目的之一是提供一种智能家庭网关装置，它通过同时支持社区网接入、互联网接入、物联网智能设备接口，在防火墙软件的保护下，将物联网、社区局域网、互联网等多网融合，实现以智能家庭网关为中心互联互通的同时又能安全隔离。本发明的另一目的是提供了一种智能家庭网关系统结构，它以上述智能家庭网关设备和智能家庭网关服务器平台为核心，在服务平台的控制下实现远程客户端通过互联网对家庭物联网智能设备和小区终端的安全访问。

下面就以具体实施例对本发明作进一步具体说明：

如图1、图2所示，本发明的智能家庭网关系统包括以下几个部分：

1）远程客户端

业主可以在其智能手机或单位里的电脑上安装客户端软件，作为远程客户端。一个业主家庭允许有多个远程客户端以供多个家庭成员同时使用，每个家庭成员可以设置不同的访问权限。业主不在家时，可以在手机或电脑上运行客户端软件，经过3G移动通信网络或单位的以太网接入互联网，通过智能家庭网关来远程访问家中智能设备和社区终端。远程客户端与智能家庭网关之间直接交换实时数据，而控制命令和状态消息则必须经过服务平台中转。

2）家庭智能设备

安防报警、智能家居、视频监控、楼宇对讲室内机等家庭智能设备通过各自的设备接口直接与智能家庭网关相连，交换实时数据、控制命令和状态消息。它们在智能家庭网关的集中控制下形成一个统一的可远程交互的家庭物联网。

3）社区终端

小区管理中心、楼栋单元门口机、其他业主家的智能家庭网关等小区终端设备可以通过小区局域网与业主家的智能家庭网关交换实时数据、控制命令和状态消息。由于智能家庭网关替代原来的楼宇对讲室内机接入小区局域网，并从功能和信令流程上兼容，因此原有的小区数字楼宇对讲系统及相应终端无需改变。

4）智能家庭网关装置

它是业主家中的网关设备，该设备可以是一个单独的网关，也可以与小区楼宇对讲室内机合为一体。它将家庭智能设备与小区局域网以及互联网进行安全隔离，同时通过网关的转发，可实现不同网络中的设备间的通讯。

该智能家庭网关装置主要包括以下部分：

A) 智能设备接口

具备与数字楼宇对讲室内机、智能家居、安防报警、视频监控等物联网设备的多种控制和通讯接口，并支持相应的通讯协议，能够交换实时数据、控制命令和状态消息。

B) 两个网络接口（双以太网接口）

网关具有两个以太网络接口，分别接入小区局域网和互联网，同时相应地拥有两个网络层地址。这两个网络接口相互隔离，不能直接通讯。网关可以分别与它们交换实时数据、控制命令和状态消息。小区局域网的网线入户后直接接到网关的小区局域网接口上，与家庭内部网络以及互联网出口完全无关联，彻底隔离。网关通过另一个网络接口与家庭的互联网接入设备连接，获得互联网访问能力。

C) 防火墙软件

来自家庭外部的小区局域网和互联网的所有网络数据报文都必须经过网关防火墙软件过滤，以防范非法访问和网络攻击。网络数据报文经过访问规则过滤和安全审查后，将符合通过条件的报文从相应的网络接口取出，而对于那些不符合通过条件的可疑报文则予以拒绝。

D) 通信的加密/解密模块

为保障业主隐私和通讯安全，在与家庭外部的小区局域网和互联网通讯时，实时数据流、消息、注册密码等通信数据经过加密处理，发送时需要加密，接收时需要解密。

E) 命令消息的翻译转发模块

为了兼容数字楼宇对讲系统和家庭智能设备原有的命令和消息格式，网关将另一个网络的源终端发来的命令和消息翻译成目标终端所能识别的格式，然后再转发出去。

F) 实时数据的转码转发模块

网关作为不同网络间通讯的中介，对音频、视频等实时通信数据进行转发。源终端先将实时数据发送到网关，再由网关转发给目标终端。如果某个数据流在不同网络中传输时所需的编码格式不同，网关对其先接收并进行解码，然后重新编码成另一种格式，再将转码后的数据发送出去。

5）智能家庭网关的网关服务器平台

服务器架设于互联网上，对一个或多个小区的所有业主提供服务。它对业主的远程客户端与业主家中相应的智能家庭网关之间的通信进行控制。

服务平台的主要功能包括：

A) 账号维护

服务平台为每个业主家庭建立和维护账号，登记其智能家庭网关设备的ID号及相应密码;登记其多个远程客户端的各自的ID号及相应密码;登记每个远程客户端ID号的访问权限设置。

B) 注册认证

智能家庭网关设备开机，或远程客户端启动客户端软件后，自动向服务器注册，验证ID号及相应密码，认证其身份。未成功注册认证的网关设备和远程客户端不能继续运行。网关关机或客户端停止运行时自动向服务器注销。同一个ID号若已被注册，其他终端不能再使用该ID号。

C) 状态监控

智能家庭网关或远程客户端在正常运行时，每隔一定时间向服务器报告状态信息。若一定时期未报告，则表明因故障处于离线状态；超时过长则视为因故障而强行注销。服务器监视终端状态，并对通信请求做相应处理。

D) 通信控制

智能家庭网关和远程客户端之间的控制命令和状态消息必须经服务平台转发。服务平台对终端的通信请求进行审核：1）同一个业主家的网关和客户端间才可以通信；2）远程客户端必须具有该通信所需的访问权限；3）双方必须已经开机注册认证并且正处于在线状态。只有经服务平台确认后，控制命令和状态消息才能被转发到对方，实时数据通信才能在远程客户端与相应智能家庭网关间成功建立。

E) 消息缓存

当某个ID的终端未开机或不在线时，发送给该ID的重要消息被缓存在服务器上，等到其开机在线时再发送给它。

F) 路由穿透

当智能家庭网关和远程客户端经过路由器接入互联网时，可能会由于路由器的网络地址转换功能而无法获取对方真实的IP网络地址。服务平台通过运行相应软件，作为两者间的中介，协助它们获取对方真实的IP网络地址，从而建立通信，实现路由穿透。

G) 资讯推送

当需要时，服务平台可以向特定业主或所有业主的客户端或网关推送消息，从而发布政务通告、广告等资讯。

Claims

1.一种多网融合的智能家庭网关装置，用于将不同的家庭智能设备组成的物联网与社区局域网以及互联网进行安全隔离，并通过该智能家庭网关装置的转发实现不同网络中的设备间的通讯，其特征在于，所述智能家庭网关装置包括主板，该主板上设置有：

智能设备接口，用于接入所述家庭智能设备并与之通信；

所述智能家庭网关装置还包括：

2. 根据权利要求1所述的多网融合的智能家庭网关装置，其特征在于，所述智能家庭网关装置为设置于社区业主家庭中单独的网关设备，或者与楼宇对讲室内机为一体结构。

3. 根据权利要求1所述的多网融合的智能家庭网关装置，其特征在于，对来自社区局域网和互联网的所有网络数据报文进行网关防火墙过滤。

4. 一种包括权利要求1所述的智能家庭网关装置的多网融合智能家庭网关系统，其特征在于还包括：

与上述智能家庭网关装置相连的各种家庭智能设备，并且与该智能家庭网关装置交换实时数据、控制命令和状态消息；

架设于互联网上的网关服务器，用于中转远程客户端与智能家庭网关装置之间的控制命令和状态消息，对远程客户端与智能家庭网关装置之间的通信进行控制。

5. 根据权利要求4所述的多网融合智能家庭网关系统，其特征在于：所述网关服务器可对智能家庭网关或远程客户端的状态进行监控，智能家庭网关或远程客户端在正常运行时，每隔一定时间向服务器报告状态信息。

6. 根据权利要求4所述的多网融合智能家庭网关系统，其特征在于：当某个目标终端未开机或不在线时，发送给该目标终端的重要消息被缓存在服务器上，等到其开机在线时再发送给它。

7. 根据权利要求4所述的多网融合智能家庭网关系统，其特征在于：所述家庭智能设备包括有安防报警设备、智能家居设备、视频监控设备以及楼宇对讲室内机。