CN103067492A

CN103067492A - 基于网络的通信控制装置、电器设备及其网络控制方法

Info

Publication number: CN103067492A
Application number: CN2012105752890A
Authority: CN
Inventors: 张武雄; 魏坤; 杨旸; 贾兆; 侯自强; 钱骅; 王育兵
Original assignee: Shanghai Research Center for Wireless Communications
Current assignee: Shanghai Research Center for Wireless Communications
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2013-04-24
Also published as: WO2014101321A1

Abstract

本发明提供一种基于网络的通信控制装置、电器设备及其网络控制方法，所述电器设备通过配置的通信控制装置而具有网络智能配置功能，可使得电器设备能自动获取无线接入点用户名、密码，并通过与无线接入点的交互与配置以建立端口映射，穿透至少一层无线接入点，从而与外网建立网络通信连接，相比于现有技术中基于WLAN通信应用中WLAN接入点用户名密码置为空、提前烧制用户名密码到设备中、提供键盘输入等方法中出现的各种问题，实现设备的安全、灵活与体积小型化。

Description

基于网络的通信控制装置、电器设备及其网络控制方法

技术领域

本发明涉及一种电器设备的网络控制技术，特别涉及一种基于网络的通信控制装置、电器设备及其网络控制方法。

背景技术

目前，随着社会的进步和经济生活水平的提到，家庭或办公区域内的电器设备越来越多，而相应的遥控设备也越来越多。一般，电器设备会配置相应的遥控设备，遥控设备存在诸多问题，例如人工控制麻烦，而且遥控设备的存放和保管难度也很大；另外，电器设备都是独立工作，在实现其本身功能之外不能进行其它的工作。在日益智能化的现代生活中，经常会出现需要用户远程对家中的电器进行控制，例如：空调开机、饭煲启动煮饭、机顶盒录制节目等。尽管现在有一些家电具有定时功能，但需要用户事先知道隔多长时间后在电器上进行相应的定时设置，不仅设置非常地不方便，并且也很不灵活（设置好后不能再变更或变更繁琐），也不具有随机性。

随着信息通信技术、计算机技术、控制技术及应用的普及和发展，人们需要越来越多地利用这些技术实现对电器设备的远程监测与控制，以获得电器设备的运行状态并实现对其进行远程控制。例如：电视机会将主人喜爱的节目预存下来并在适当的时候自动播放；室内空调会在主人回家之前就启动以制冷或制暖；室内灯光可以根据时间自动调节亮度；窗帘可以根据时间自动拉起或落下；等。

现有的基于WLAN通信的技术中，一般需要提供WLAN用户名和密码。如果将用户名和密码置为空，则会带来安全隐患；如果将用户名和密码预先烧制到传感器或执行器等电器设备中，则又不便于后期维护时进行相应的修改；如果在电器设备上设置键盘进行输入，则会造成电器设备体积庞大而不便于使用。

另外，网络通信中路由设备的映射表等往往需要提前进行人工配置，不便于大规模应用推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于网络的通信控制装置、电器设备及其网络控制方法，用于解决现有技术中电器产品在利用网络实现远程控制过程中WLAN用户名和密码设置所出现的操作繁琐、安全性低等问题。

为解决上述问题及及其他相关问题，本发明在一方面提供一种基于网络的通信控制装置，所述通信控制装置内置于一电器设备中，包括：数据处理单元，无线通信单元，交流直流转换单元，电平转换单元，串口通信单元，存储单元，以及继电器；电器设备的外部交流电源输入通过所述交流直流转换单元转换为第一直流电压提供给所述数据处理单元；所述第一直流电压通过所述电平转换单元转换为第二直流电压提供给所述无线通信单元；所述串口通信单元与所述数据处理单元通信连接，用于提供网络通信所需的用户名和密码的配置，以供所述数据处理单元将所述用户名和密码存储至所述存储单元以及根据所述用户名和密码配置所述无线通信单元；所述无线通信单元用于根据配置的用户名和密码与无线接入点建立网络通信连接；所述无线通信单元在接收来自远程的控制指令后将所述控制指令发送至所述数据处理单元，由所述数据处理单元对所述控制指令进行解析以获取与所述控制指令所对应的开关指令并将其输出至所述继电器，控制所述继电器执行与所述开关指令相应的开关切换动作，实现控制电器的交流电源输出的功能。

可选地，所述存储单元为FLASH存储器。

可选地，所述数据处理单元和所述无线通信单元之间通过串行外设接口SPI进行数据交换的。

可选地，所述无线通信单元为Wi-Fi芯片。

可选地，所述第一直流电压为5V，所述第二直流电压为3.3V。

本发明在另一方面提供一种包括如上所述的通信控制装置的电器设备。

本发明在又一方面提供一种如上所述的电器设备的网络控制方法，包括：网络配置过程：用于对电器设备进行网络配置，以获得接入无线局域网的用户名和密码；接入外网通信连接的工作过程：在网络配置过程中完成网络配置的所述电器设备在获取内网IP地址以后，通过与无线接入点的交互与配置，穿透至少一层无线接入点，以与外网建立网络通信连接，以供所述电器设备接收来自远程的控制指令并执行相应的开关切换动作。

可选地，在所述网络配置过程中，包括：将所述电器设备置为网络配置模式；利用一网络通信终端进行设备搜索并在搜索到所述电器设备后与所述电器设备建立网络通信连接；在所述网络通信终端上设置所述电器设备接入无线局域网的用户名和密码。

可选地，在所述网络通信终端上设置所述电器设备接入无线局域网的用户名和密码包括：打开所述网络通信终端的浏览器，输入所述用电设备的设备IP地址进入设置页面；在所述设置页面输入为所述电器设备接入无线局域网所需的用户名和密码。

可选地，所述电器设备在获取内网IP地址以后通过与无线接入点的交互与配置，包括：将所述电器设备置为网络工作模式；所述电器设备从所述无线接入点处获取一个内网IP地址；所述电器设备在获取内网IP地址之后，向所述无线接入点发送端口映射请求；所述无线接入点响应所述端口映射请求，将所述电器设备的内网IP地址与一个端口号建立映射，将所述端口映射信息记录在所述无线接入点的IP地址映射表中，并将所述端口映射信息发送至外网服务器，从而实现所述电器设备与外网的网络通信连接。

如上所述，本发明通过智能配置功能，使得电器设备能自动获取用户名、密码，并通过与无线接入点的交互与配置以建立端口映射，穿透至少一层无线接入点，从而与外网建立网络通信连接，相比于现有技术中基于WLAN通信应用中WLAN接入点用户名密码置为空、提前烧制用户名密码到设备中、提供键盘输入等方法中出现的各种问题，实现设备的安全、灵活与体积小型化。

附图说明

图1为本发明基于网络的通信控制装置的结构示意图。

图2为本发明电器设备的网络控制方法在一个实施例中的流程示意图。

图3为图2中网络配置过程的状态示意图。

图4为图2中通过无线接入点接入外网通信连接的工作过程的状态示意图。

图5为图4在一个具体实例中的状态示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明人发现在现有技术中基于WLAN通信应用中电器设备在WLAN接入时将用户名和密码置为空、提前烧制用户名和密码、提供键盘输入等方法中出现诸多问题。有鉴于此，本发明提供了一种基于网络的基于网络的通信控制装置、电器设备及其网络控制方法，使得电器设备能自动获取用户名、密码，并通过与无线接入点的交互与配置，穿透至少一层无线接入点，以与外网建立网络通信连接。

图1显示了本发明基于网络的通信控制装置的结构示意图。需说明的是，所述通信控制装置内置于一电器设备中，所述电器设备利用所述通信控制装置可实现接入无线局域网WLAN或外网Internet，从而实现远程控制。具体地，所述电器设备可以例如是普通的室内家用电器或办公电器。

如图1所示，所述通信控制装置包括：数据处理单元11，无线通信单元12，交流直流转换单元13，电平转换单元14，串口通信单元15，存储单元16，以及继电器17。

以下对上述各个单元进行详细说明：

交流直流转换单元13用于进行直流-交流的转换。具体地，电器设备的外部交流电源输入通过交流直流转换单元13后将所述外部交流电源输入转换为第一直流电压提供给数据处理单元11。在本实施例中，外部交流电源输入使用的例如是220V的交流电，所述第一直流电压例如为5V，即：交流直流转换单元13可以将所述220V的交流电转换为5V的直流电，用于给数据处理单元11供电。

数据处理单元11用于进行数据的收发、解析等处理，在具体实现上，可以是一单片机芯片，例如ATmega328单片机。

电平转换单元14与交流直流转换单元13连接，用于将交流直流转换单元13输出的第一直流电压进行电平转换为第二直流电压以给无线通信单元12供电。在本实施例中，所述第二直流电压例如为3.3V，如此，电平转换单元14实际上即为一5V转3.3V电平转换器。

无线通信单元12用于根据配置的用户名和密码与无线接入点建立通信连接。在本实施例中，无线通信单元12可以例如为MRF24WBOMA的Wi-Fi收发器。另外，无线通信单元12与数据处理单元11之间通过串行外设接口（Serial Peripheral Interface，SPI）进行数据交换的。

串口通信单元15与数据处理单元11通信连接，用于提供网络通信所需的用户名和密码的配置。在本实施例中，串口通信单元15可以例如为FT232芯片，用于实现USB到串行UART接口的转换，以与数据处理单元11进行串行通信。

存储单元16用于存储经由串口通信单元15配置的用户名和密码。当然，在实际应用中，存储单元16还可以存储其他相关信息，例如：信息更新频率等参数。在本实施例中，存储单元16可以例如为非易失性的FLASH存储器。

继电器，与电器设备的外部交流电源输入和数据处理单元11连接，用于根据数据处理单元11的开关指令执行与所述开关指令相应的开关切换动作，实现控制电器的交流电源输出的功能。

利用本发明的基于网络的通信控制装置，可实现电器设备的网络配置及入网工作。在实际应用中，通过串口通信单元15，获得用户名和密码的配置，并将配置的用户名和密码发送至数据处理单元11；数据处理单元11一方面将所述用户名和密码存储至存储单元16，另一方面则根据所述用户名和密码配置无线通信单元12以与通信网络（无线局域网WLAN或外网Internet）建立网络通信连接；之后，无线通信单元12在接收来自远程的控制指令后将所述控制指令发送至数据处理单元11，由数据处理单元11对所述控制指令进行解析以获取与所述控制指令所对应的开关指令并将其输出至继电器17，控制继电器17执行与所述开关指令相应的开关切换动作，实现控制电器的交流电源输出的功能。

本发明还提供了一种电器设备的网络控制方法。图2即显示了本发明电器设备的网络控制方法在一个实施例中的流程示意图。

如图2所示，所述网络控制方法包括：网络配置过程1和接入外网通信连接的工作过程2。

所述网络配置过程1包括：用于对电器设备进行网络配置，以获得接入无线局域网的用户名和密码。

所述接入外网通信连接的工作过程2包括：在网络配置过程中完成网络配置的所述电器设备在获取内网IP地址以后，通过与无线接入点的交互与配置，穿透无线接入点（无线接入点为一层或多层），以与外网建立网络通信连接，以供所述电器设备接收来自远程的控制指令并执行相应的开关切换动作。

以下对上述两个过程进行详细描述：

图3即显示了所述网络配置过程1的状态示意图。结合图2和图3，所述网络配置过程1具体包括：

步骤S101，将所述电器设备置为网络配置模式。在本实施例中，所述电器设备具有网络配置模式和网络工作模式，在实际应用中，所述电器设备配置有一个按钮，可以通过触动或拨动所述按钮使得所述电器设备在这两个模式间进行切换。

步骤S103，利用一网络通信终端进行设备搜索并在搜索到所述电器设备后与所述电器设备建立网络通信连接。在本实施例中，利用电脑或者手机等终端进行WLAN搜索，并在搜索到这一电器设备时，根据所述电器设备提供的一组密钥（该组密钥可以是印刷在所述电器设备上或其附带的说明书中）与所述电器设备进行连接。

步骤S105，在所述网络通信终端上设置所述电器设备接入无线局域网所需的用户名和密码。在本实施例中，在与所述电器设备建立连接后，打开电脑或者手机等终端的浏览器，输入所述用电设备的设备IP地址（该设备IP地址可以是印刷在所述电器设备上或其附带的说明书中）进入设置页面；在所述设置页面输入为所述电器设备接入无线局域网所需的用户名和密码。后续，所述电器设备即将设置的用户名和密码予以存储，从而完成网络配置。

图4即显示了所述接入外网通信连接的工作过程2的状态示意图。结合图2和图4，所述接入外网通信连接的工作过程2具体包括：

步骤S201，将所述电器设备置为网络工作模式。

步骤S203，所述电器设备从所述无线接入点处获取一个内网IP地址。在本实施例中，所述无线接入点AP可以例如为无线路由器，但并不以此为限。

步骤S205，所述电器设备在获取内网IP地址之后，向所述无线接入点发送端口映射请求。

步骤S207，所述无线接入点响应所述端口映射请求，将所述电器设备的内网IP地址与一个端口号建立映射，将所述端口映射信息记录在所述无线接入点的IP地址映射表中，并将所述端口映射信息发送至外网服务器，从而实现所述电器设备与外网的网络通信连接。后续，所述电器设备就可以通过所述无线路由器连接到外网Internet，利用自身的WEB服务器和公共服务平台服务器进行交互，达到用户可以远程WEB控制的功能。

另外，需特别说明的是，在上述描述中，针对所述接入外网通信连接的工作过程2是以穿透一层无线接入点进行说明的，但并不以此为限，在实际应用中，当存在多层无线接入点时，可进行多层穿透。例如：当进行二层穿透时，第一层无线接入点同样发射端口映射请求给第二层无线接入点，由第二层路由器配置一个内网IP地址与相应的端口号，并将所述绑定信息记录在所述第二层无线接入点的IP地址映射表中；依次类推，直到最后一层无线接入点；最后，将端口映射信息发送给外网Internet服务器，从而实现最内层电器设备到外网Internet的网络通信链路的通畅。

以下针对上述电器设备的网络控制方法以一个具体实例进行具体说明。

如图5所示，在本具体实例中，现存在一个电器设备1，要通过一个无线路由器2将电气设备1连接至外网服务器3。假设，该电器设备1已完成了网络配置，获得了用户名和密码，并与无线路由器2建立了内网连接。假设，无线路由器2的LAN内网IP地址为：192.168.1.1，无线路由器2的WAN外网IP地址为：202.120.2.1，服务器3的IP地址为：202.127.23.80。当电器设备1根据配置的用户名和密码以想要与无线路由器2建立网络通信连接时，无线路由器2可为电器设备1分配一个LAN内网IP地址：192.168.1.2，从而完成电器设备1与无线路由器2的网络通信连接。进一步地，当电器设备1想通过穿透无线路由器2而与服务器3建立网络通信连接时，电器设备1向所述无线路由器2发送端口映射请求，无线路由器2响应所述端口映射请求，将电器设备1的LAN内网IP地址（192.168.1.2）与无线路由器2中的一端口（例如：7002端口）建立映射，并将所述端口映射信息发送至外网服务器3，根据所述端口映射信息，实现电器设备1与外网服务器3的网络通信连接。这样，当外网服务器3要给电器设备1传送控制指令时，就可通过无线路由器2传输，最终传到最内层的电器设备1，由电器设备1据此控制指令执行相应的开关切换动作，实现与所述控制指令相应的操作。

综上所述，本发明通过智能配置功能，使得电器设备能自动获取用户名、密码，并通过与无线接入点的交互与配置以建立端口映射，穿透至少一层无线接入点，从而与外网建立网络通信连接，相比于现有技术中基于WLAN通信应用中WLAN接入点用户名密码置为空、提前烧制用户名密码到设备中、提供键盘输入等方法中出现的各种问题，实现设备的安全、灵活与体积小型化。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种基于网络的通信控制装置，所述通信控制装置内置于一电器设备中，其特征在于，

所述通信控制装置包括：数据处理单元，无线通信单元，交流直流转换单元，电平转换单元，串口通信单元，存储单元，以及继电器；

电器设备的外部交流电源输入通过所述交流直流转换单元转换为第一直流电压提供给所述数据处理单元；

所述第一直流电压通过所述电平转换单元转换为第二直流电压提供给所述无线通信单元；

所述串口通信单元与所述数据处理单元通信连接，用于提供网络通信所需的用户名和密码的配置，以供所述数据处理单元将所述用户名和密码存储至所述存储单元以及根据所述用户名和密码配置所述无线通信单元；

所述无线通信单元用于根据配置的用户名和密码与无线接入点建立网络通信连接；

所述无线通信单元在接收来自远程的控制指令后将所述控制指令发送至所述数据处理单元，由所述数据处理单元对所述控制指令进行解析以获取与所述控制指令所对应的开关指令并将其输出至所述继电器，控制所述继电器执行与所述开关指令相应的开关切换动作，实现控制电器的交流电源输出的功能。

2.根据权利要求1所述的基于网络的通信控制装置，其特征在于，所述存储单元为FLASH存储器。

3.根据权利要求1所述的基于网络的通信控制装置，其特征在于，所述数据处理单元和所述无线通信单元之间通过串行外设接口SPI进行数据交换的。

4.根据权利要求1或3所述的基于网络的通信控制装置，其特征在于，所述无线通信单元为Wi-Fi芯片。

5.根据权利要求1所述的基于网络的通信控制装置，其特征在于，所述第一直流电压为5V，所述第二直流电压为3.3V。

6.一种基于网络的电器设备，其特征在于，包括：如权利要求1至5中任一项所述的通信控制装置。

7.一种如权利要求6所示的电器设备的网络控制方法，其特征在于，所述网络控制方法包括：

网络配置过程：用于对电器设备进行网络配置，以获得接入无线局域网的用户名和密码；

接入外网通信连接的工作过程：在网络配置过程中完成网络配置的所述电器设备在获取内网IP地址以后，通过与无线接入点的交互与配置，穿透至少一层无线接入点，以与外网建立网络通信连接，以供所述电器设备接收来自远程的控制指令并执行相应的开关切换动作。

8.根据权利要求7所述的电器设备的网络控制方法，其特征在于，在所述网络配置过程中，包括：

将所述电器设备置为网络配置模式；

利用一网络通信终端进行设备搜索并在搜索到所述电器设备后与所述电器设备建立网络通信连接；

在所述网络通信终端上设置所述电器设备接入无线局域网的用户名和密码。

9.根据权利要求8所述的电器设备的网络控制方法，其特征在于，在所述网络通信终端上设置所述电器设备接入无线局域网的用户名和密码包括：

打开所述网络通信终端的浏览器，输入所述用电设备的设备IP地址进入设置页面；

在所述设置页面输入为所述电器设备接入无线局域网所需的用户名和密码。

10.根据权利要求7所述的电器设备的网络控制方法，其特征在于，所述电器设备在获取内网IP地址以后通过与无线接入点的交互与配置，包括：

将所述电器设备置为网络工作模式；

所述电器设备从所述无线接入点处获取一个内网IP地址；

所述电器设备在获取内网IP地址之后，向所述无线接入点发送端口映射请求；

所述无线接入点响应所述端口映射请求，将所述电器设备的内网IP地址与一个端口号建立映射，将所述端口映射信息记录在所述无线接入点的IP地址映射表中，并将所述端口映射信息发送至外网服务器，从而实现所述电器设备与外网的网络通信连接。