CN104243295A - 基于双网络混合通信的智能网关装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于双网络混合通信的智能网关装置，它由单片机、电源、电力线载波通信模块、载波电路、RF通信模块、RF匹配电路、天线模块、存储器、网口电路、串口电路、时钟、外壳等十二部分组成。装置通过电力线载波通信模块和RF通信模块与被控设备通过电力线建立通信连接，不仅能够管理家庭中各种智能用电器，而且可以接收智能电表数据，并通过Internet接口与互联网有线连接，或者通过串口通信与PC连接，实现家用电器的远程智能化管理。

Description

基于双网络混合通信的智能网关装置

技术领域

本发明涉及一种将电力线通信网络、无线近距离通信网络与互联网进行融合的网关装置，尤其是涉及一种基于双网络混合通信的智能网关装置。 

背景技术

随着智能电网和智能家居技术的发展和逐步应用，家庭电能管理作为智能电网用电管理中重要的一环发挥着越来越大的作用。一方面，家庭用电需要适应弹性电价，对家用电器实施远程通断控制和用电数据实时监测，在高电价时段断开大功率用电器，反之则开通大功率用电器；另一方面，用户需要实时获取智能电表数据，并在云端形成数据分析文档，进而优化用电模式，提高电能使用效率。

目前，智能家居网关主要针对RF、红外、电力线载波通信等近距离通信网络将终端数据上传至互联网服务器或者家用PC。一方面，无线近场通信网络易受家居建筑格局及自然环境的影响，这种网关难以同目前普遍安装的电力线载波智能电表进行通信，获取家庭用电数据；另一方面，单纯电力线通信方式，易受用电条件等因素影响，制约通信成功率的提高。这就需要一种同时规避近场无线通信和电力线通信的智能网关装置，既能方便利用现有电力线组建性可靠通信网络，又能与智能电表连接获取用电数据。 

发明内容

为解决背景技术中的问题，本发明提供一种基于双网络混合通信的智能网关装置，通过该装置将智能插座、智能电表等智能终端的数据上传至互联网服务器，从而实现用户利用PC、手机、平板电脑等网络终端对家庭用电设备的远程智能管理。

本发明所述的智能网关装置由单片机、电源、电力线载波通信模块、载波电路、RF通信模块、RF匹配电路、天线模块、存储器、网口电路、串口电路、时钟、外壳等十二部分组成。其中，单片机连接电源、电力线载波通信模块、RF通信模块、时钟、存储器、网口电路、串口电路，电力线载波通信模块分别与电源和载波电路连接，RF通信模块与RF匹配电路和电源连接，RF匹配电路与天线模块连接，外壳将其他十一个部分有机结合形成保护。单片机（MCU）负责对来自互联网服务器、智能电表、智能插座的信息进行收集、处理和分析，一方面通过网络接口与互联网服务器进行数据交换，执行服务器的管理命令和数据请求，另一方面通过电力线载波通信和RF通信模块与智能电表和智能插座连接，发送服务器的指令，接收所连接设备发送的数据，处理后通过网络接口反馈至服务器；时钟记录并提供当前时间给单片机；存储器存储并提供对应的智能电表和智能插座配置信息、设备状态信息、时间表信息等；电源提供网关所需的各种电源；电力线载波通讯模块的主要作用是使单片机与智能电表和智能插座进行数据交换，以实现智能家居网关各种功能；RF通信模块结合RF匹配电路和天线模块，基于射频通信的方式实现网关与智能终端的数据交换；串口电路用于实现单片机与PC串行通信电平转换，实现设备的本地设置与控制；网口电路用于实现网关设备接入互联网；载波电路为载波信号的输出和输入通路，并起隔离220V/50Hz工频的作用，分为发射和接收两部分；外壳用于将各部分装配成一个整体，并对各部分形成保护。

单片机芯片采用AVR单片机芯片，AVR单片机芯片集成了电力线通信的调制解调器，采用了多载波调制解调技术，芯片内置了数字信号处理、模数转换和数模转换电路，能直接和模拟前端电路接口，同时，芯片与控制器之间的数据交互方式灵活，能简单嵌入智能系统。AVR 8-Bit MCU 最大的特点是： 哈佛结构，具备1MIPS / MHz 的高速运行处理能力； 超功能精简指令集（RISC），具有32 个通用工作寄存器，克服了如8051 MCU 采用单一ACC 进行处理造成的瓶颈现象； 快速的存取寄存器组、单周期指令系统，大大优化了目标代码的大小、执行效率，部分型号FLASH 非常大，特别适用于使用高级语言进行开发； 作输出时与PIC 的HI/LOW 相同，可输出40mA（单一输出），作输入时可设置为三态高阻抗输入或带上拉电阻输入，具备10mA-20mA 灌电流的能力； 片内集成多种频率的RC 振荡器、上电自动复位、看门狗、启动延时等功能，外围电路更加简单，系统更加稳定可靠； 大部分AVR片上资源丰富：带E2PROM，PWM，RTC，SPI，UART，TWI，ISP，AD，Analog Comparator，WDT 等；电力解调器内置UART 口直接接AVR 单片机，或通过RS232电平转换直接接到PC，以实现对芯片的控制和数据传输。

载波电路具有发送电路和接收电路两部分，发送电路由低通滤波器和功率放大器构成，滤波器滤除了高频信号成分并平滑DAC 输出信号的波形，功率放大器的输出通过一个简单的耦合变压器连接到电源线上,滤波器的带宽由使用的载波频率所决定。

接收回路由带通滤波器、隔离、并联谐振回路组成，直接滤除了电源线上的干扰信号。滤波器的带宽由使用的载波频率决定。过零检测电路跟踪电源线上的频率，输出50Hz 的方波信号。

震荡电路为芯片提供时钟，在芯片并联1M 电阻。

在与三表（水电煤）进行信息交互以收集相应的数据信息，如电能表，电能表主要由信号耦合电路、滤波调理电路、扩频通信芯片、开入开出单元、电源单元、显示单元、扩展接口、存储器、电能计量模块、输出接口等组成。

电能计量芯片从家用220 V/50 Hz交流电线路上采集电压、电流信号,经处理后进行乘积运算,运算的结果通过功率-频率转换器转换成与平均功率成正比的脉冲信号从引脚输出,单片机接收传过来的高频脉冲并在一个计数周期内进行计数,然后转换为功率传给外扩存储器和LCD 进行显示。

当集中器要获取某一时间段的用电记录时,下发相应的指令后,单片机立即从存储器里取出相关数据并进行累加,并将结果返回给集中器。当用户的缴费用尽时,电能表会自动驱动火线上的继电器断开,集中器也可以发送断开指令,强制关闭用户的用电。同时也为其他系统提供了RS485 通信接口,方便系统的扩展。

电能计量模块具有双通道采样电路,通道1 由锰铜分流器的全差分采样电路获取用户的电流参数,其差分电压最大输入时为±470 mV;通道2 由电压采样电路获取,其最大全差分输入时为±500 mV的电压参量。引脚输出的脉冲正比于即时功率,该脉冲通过高速光耦传到单片机的计数器进行累加,并计算出电能计量信息。电能计量模块只在ADC 和基准源中使用模拟电路,所有其他信号处理都使用数字电路, 具有极高的准确度和长期稳定性。

电力载波通信单元采用扩频通信芯片能够实现基于电力线通信网络的电子终端设备之间可靠的数据交换,数据链路层通信协议遵循高级数据链路控制通信协议,应用层通信协议完全兼容于DL/T645-1 997 规范和DL/T645-2007 规范,在保证DL/T645 协议完整性的前提下,扩充了DL/T645 对网络数据通信的支持。

信号耦合电路是将载波通信单元与电力线连接的关键单元,主要的作用是滤除220 VAC/50 Hz的交流信号和抑制瞬时电压冲击,也能够高效率地将发射信号注入电力线,保证在电力线上的有效信号功率,对来自电力线上的有用信号实现最小的衰减和最佳接收,最大限度地抑制来自电力线上的噪声干扰。

智能电能表终端上电后,首先单片机进行系统初始化,包括对控制器各寄存器状态、电能计量及扩频通信芯片的工作方式、显示屏和存储器等的配置。根据计数器计算用电量信息,将数据存到存储器里并刷新显示屏;然后监听是否收到了从集中器发出的指令,如果没有收到继续计算用电量;如监听到指令,解析指令并执行。指令一般包括:系统权限管理、上传用电量、设置自动抄表周期、负荷越限设置和远程断电等操作,执行完毕后,智能电能表终端需要将执行结果和状态数据打包并上传至集中器。最后,根据管理系统的设置,选择程序的延时时间,再次进入下次的循环。

利用低压电力线上网时，先通过专业的电力调制解调器，采用正交频分复用(OFDM)或高斯滤波最小频移键控(GMSK)调将该电力信号，然后将该电力信号通过电力线传送到PLC设备中，利用该设备将电力信号转换(解调等处理)成原来的数据信号，然后通过交换机、路由器等设备直接进入Intemet，从而实现电力上网的功能。

抄表系统主要由终端水表(或电表、气表等)、终端采集器、集中器以及中央主控计算机组成。终端采集器分别通过采集器采集终端表数据，做相应处理后利用直接序列扩频或OFDM调制技术将其调制成适合在电力线上传输的电力信号。

智能家庭网关是智能家庭局域网的核心部分，各个不同协议子网之间的互连和信息共享都需要通过网关进行，而且网关还负责家庭局域网的Internet的接入。为适用于普通的家庭用户，网关一般设计嵌入式设备，采用TCP／IP技术和高性能微处理器实现。家庭嵌入式网关是能完成CAN现场总线、RS485、Zigbee、电力线等等之间的协议转换，同时具有Internet、GPRS、GSM等接口，支持各类数据的传输。用户可通过有线和无线的以太网、手机短信可授权远程浏览和控制家庭智能设备。

电力线数字载波通信原理为，输入信号经信源及输入变换器后，输入到信源编码器，再经信源编码器输入到信道编码器，经信道编码器输入给数字调制器，信号调制完成后经电力线信道传输，在接收侧经过数字解调器解调，解调后传输给信道译码器，再传输给信源译码器，其后经过输出变换器输出信号。

智能网关装置可以分为三层架构，其主要如下：驱动层：主要是针对各个硬件模块的驱动程序，如以太网MAC层驱动，串口驱动，CAN通信驱动等等，它主要是为了向中间层提供服务接口。中间层：实现中间层对底层不同设备的兼容和向上层提供各类应用程序开发的统一接口，使不同的中间服务能够有效的合作，同时可以更好的管理。应用层：通过调用中间层提供的接口，实现对家庭用电器的远程控制。其中包括internet远程通信的程序、通过电力线控制子设备的程序、通过ZigBee模块读取各传感器的程序，通过CAN模块读取三表装置数据的程序等等。

首先，智能网关装置需要对家庭用电器以及水、电、气表等进行设备编码，该设备编码具有唯一性，并存储在存储器中，在设备发送请求或采样数据时，对设备编码进行识别，从而调用存储器中存储的设备的运行方式、操作方式及控制指令，其中设备发送的请求包括：开机、关机、待机、唤醒、增加运行级别、减小运行级别、启用节能模式等，采样的数据包括：设备各部件的运行状态、电压、电流、能耗、温度等信息。智能网关装置在接收到设备发送的请求或采样数据后，可以通过PC机预设的工作方式进行工作，也可以通过射频通信模块与用户的移动终端进行信息交互，根据用户的指令进行操作。

本发明的有益结果是提供了一种基于双网络混合通信的智能家居网关装置，它利用低压电力线载波通信技术和RF通信技术构建家庭电力线通信网络，连接智能插座、智能电表等终端设备，在于智能终端数据交换过程中，同时进行电力线和RF通信，规避单一通信方式的不足，实现单个用电器及整个家庭的能耗数据获取，并将这些数据转换后上传至互联网服务器，与此同时，将互联网服务器的远程指令发送至所连接的各智能终端，实现能耗数据的实时采集和智能负荷控制，使用户能够及时调整用电模式，提高电能使用效率。 

附图说明

图1 本发明智能网关装置的原理框图

图2 本发明智能网关装置内单片机程序流程图

图3 本发明智能网关装置交互的电能表的结构图

图4 本发明智能网关装置发送电路的结构图

图5 本发明智能网关装置接收电路的结构图

图6 本发明智能网关装置接收设备请求工作流程图

图7 本发明智能网关装置接收采样数据工作流程图。

具体实施方式

本发明在应用中，首先将所述装置与电力网、互联网和PC连接，然后将智能电表和所有智能插座接入电力网，通过PC设置网关基本配置信息，并添加终端设备，完成后即可通过手机等网络终端设备实现电器的控制与用电信息的查询。

如图1所示，本实施例所述的智能网关装置由单片机、电源、电力线载波通信模块、载波电路、RF通信模块、RF匹配电路、天线模块、存储器、网口电路、串口电路、时钟、外壳等十二部分组成。其中，单片机连接电源、电力线载波通信模块、RF通信模块、时钟、存储器、网口电路、串口电路，电力线载波通信模块分别与电源和载波电路连接，RF通信模块与RF匹配电路和电源连接，RF匹配电路与天线模块连接，外壳将其他十一个部分有机结合形成保护。

本发明中采用AVR单片机。在实际智能家居网关装置设计中，具备类似功能的芯片或电路系统均可应用，其运行和操作方法是，将编写的软件固化在硬件中，此技术属于现有公知技术。单片机与其他元件的联接及制造均为公知技术，在此不作具体描述。

如图2所示，单片机的工作流程包括：

步骤201：程序开始，实现时钟等的初始化；

步骤202：主程序初始化串口、网络通信及载波通信；

步骤203：连接网络服务器；

步骤204：若步骤203中服务器连接成功，则定时采集智能插座、智能电表等终端数据；

步骤205：将步骤204中采集到终端数据上传至服务器；

步骤206：若步骤205中数据上传不成功，则重复步骤205，若成功则执行步骤204，等待下次数据采集；

步骤207：若收到串口中断，则执行中断程序；

步骤208：接收串口配置数据；

步骤209：校验串口数据，成功则进入下一步骤，否则返回主程序；

步骤210：将数据存入FLASH存储器；

步骤211：返回主程序；

步骤212：单片机监听到服务器数据；

步骤213：判断用户名和相应的密码是否正确，成功则进入下一步骤，否则返回主程序；

步骤214：解析服务器下发的数据；

步骤215：根据解析结果，将读数据、通断控制等指令发送至相应的终端设备；

步骤216：判断终端的回执，若终端接收成功则进入下一步骤，否则重复执行步骤215；

步骤217：返回主程序。

 本发明采用了电力线通信技术和RF通信技术，大大方便了用户对家庭负荷的远程控制和能耗信息的查询，成为家庭电能管理的有效手段，发明中所述的装置成本较低，适合大规模应用，市场应用前景大。

如图3所示，电能表主要由信号耦合电路、滤波调理电路、扩频通信芯片、开入开出单元、电源单元、显示单元、扩展接口、存储器、电能计量模块、输出接口等组成。信号耦合电路与滤波调理电路双向连接，滤波调理电路与扩频通信芯片双向连接，扩频通信芯片与微控制器双向连接，微控制器的输出接开入开出单元、显示单元、电源单元、扩展接口、电能计量模块，输出接口，电能计量模块与存储器双向连接。

电能计量芯片从家用220 V/50 Hz交流电线路上采集电压、电流信号,经处理后进行乘积运算,运算的结果通过功率-频率转换器转换成与平均功率成正比的脉冲信号从引脚输出,单片机接收传过来的高频脉冲并在一个计数周期内进行计数,然后转换为功率传给外扩存储器和LCD 进行显示。

当集中器要获取某一时间段的用电记录时,下发相应的指令后,单片机立即从存储器里取出相关数据并进行累加,并将结果返回给集中器。当用户的缴费用尽时,电能表会自动驱动火线上的继电器断开,集中器也可以发送断开指令,强制关闭用户的用电。同时也为其他系统提供了RS485 通信接口,方便系统的扩展。

电能计量模块具有双通道采样电路,通道1 由锰铜分流器的全差分采样电路获取用户的电流参数,其差分电压最大输入时为±470 mV;通道2 由电压采样电路获取,其最大全差分输入时为±500 mV的电压参量。引脚输出的脉冲正比于即时功率,该脉冲通过高速光耦传到单片机的计数器进行累加,并计算出电能计量信息。电能计量模块只在ADC 和基准源中使用模拟电路,所有其他信号处理都使用数字电路, 具有极高的准确度和长期稳定性。

电力载波通信单元采用扩频通信芯片能够实现基于电力线通信网络的电子终端设备之间可靠的数据交换,数据链路层通信协议遵循高级数据链路控制通信协议,应用层通信协议完全兼容于DL/T645-1 997 规范和DL/T645-2007 规范,在保证DL/T645 协议完整性的前提下,扩充了DL/T645 对网络数据通信的支持。

信号耦合电路是将载波通信单元与电力线连接的关键单元,主要的作用是滤除220 VAC/50 Hz的交流信号和抑制瞬时电压冲击,也能够高效率地将发射信号注入电力线,保证在电力线上的有效信号功率,对来自电力线上的有用信号实现最小的衰减和最佳接收,最大限度地抑制来自电力线上的噪声干扰。

智能电能表终端上电后,首先单片机进行系统初始化,包括对控制器各寄存器状态、电能计量及扩频通信芯片的工作方式、显示屏和存储器等的配置。根据计数器计算用电量信息,将数据存到存储器里并刷新显示屏;然后监听是否收到了从集中器发出的指令,如果没有收到继续计算用电量;如监听到指令,解析指令并执行。指令一般包括:系统权限管理、上传用电量、设置自动抄表周期、负荷越限设置和远程断电等操作,执行完毕后,智能电能表终端需要将执行结果和状态数据打包并上传至集中器。最后,根据管理系统的设置,选择程序的延时时间,再次进入下次的循环。

如图4所示，发送电路具有电容、电阻、稳压二极管、三极管、二极管以及变压器构成，实现载波信号的发送。滤波器滤除了高频信号成分并平滑DAC 输出信号的波形，功率放大器的输出通过一个简单的耦合变压器连接到电源线上,滤波器的带宽由使用的载波频率所决定。

如图5所示，接收回路由电容、电阻、电感二极管构成，实现载波信号的接收。直接滤除了电源线上的干扰信号。滤波器的带宽由使用的载波频率决定。

如图6、7所示，智能网关装置工作流程包括：

步骤301：智能网关装置启动/开机；

步骤302：在启动/开机后进行装置的自检；

步骤303：初始化串口、网口、电力载波通信/RF通信接口；

步骤304：识别用电设备，若能识别，则进入步骤305，否则，进入步骤311；    

步骤305：建立通信连接，调用设备控制指令，若接收的为设备请求信号，进入步骤306，若接收的为采样数据，进入步骤401；

步骤306：接收设备请求；

步骤307：PC机分析设备请求，若请求合理，则进入步骤308，若请求不合理，进入步骤312；

步骤308：调用预设设备控制指令；

步骤309：发送设备控制指令及允许信号；

步骤310：执行操作；

步骤311：发送RF信号与用户移动终端确认，若用户允许，则进行重新编码并返回步骤304，若用户不允许，则放弃识别该设备；

步骤312：发送RF信号与用户移动终端确认，若用户允许，进入步骤308，若用户不允许，则维持设备当前装置，不进行操作；

步骤401：分析采样数据，若数据正常，则极润步骤402，若数据越限，则进入步骤406；

步骤402：调用/更换预设工作方式/电力分配模式；

步骤403：执行操作；

步骤404：再次接收采样数据并分析，若正常，则进入步骤405，若越限，则进入步骤406；

步骤405：评估耗能及电价计算，核算用电成本，若用电成本低于预设值，则进入步骤406，若用电成本高于预设值，则返回步骤402；

步骤406：启用保护。

Claims (9)

1.一种基于双网络混合通信的智能网关装置，其特征在于：装置由单片机、电源、电力线载波通信模块、载波电路、RF通信模块、RF匹配电路、天线模块、存储器、网口电路、串口电路、时钟、外壳十二部分组成，其中，单片机连接电源、电力线载波通信模块、RF通信模块、时钟、存储器、网口电路、串口电路，电力线载波通信模块分别与电源和载波电路连接，RF通信模块与RF匹配电路和电源连接，RF匹配电路与天线模块连接，外壳将其他十一个部分有机结合形成保护。

2.根据权利要求1所述的智能网关装置，其特征在于，所述智能网关装置能够与电能表进行数据交互，电能表主要由信号耦合电路、滤波调理电路、扩频通信芯片、开入开出单元、电源单元、显示单元、扩展接口、存储器、电能计量模块、输出接口等组成。

3.根据权利要求2所述的智能网关装置，其特征在于，电能计量模块从家用220 V/50 Hz交流电线路上采集电压、电流信号,经处理后进行乘积运算,运算的结果通过功率-频率转换器转换成与平均功率成正比的脉冲信号从引脚输出,单片机接收传过来的高频脉冲并在一个计数周期内进行计数,然后转换为功率传给存储器和显示单元进行显示，当集中器要获取某一时间段的用电记录时,下发相应的指令后,单片机立即从存储器里取出相关数据并进行累加,并将结果返回给集中器，当用户的缴费用尽时,电能表会自动驱动火线上的开关断开,集中器也可以发送断开指令,强制关闭用户的用电，同时也为其他系统提供了RS485 通信接口,方便系统的扩展，电能计量模块具有双通道采样电路,通道1 由锰铜分流器的全差分采样电路获取用户的电流参数,其差分电压最大输入时为±470 mV;通道2 由电压采样电路获取,其最大全差分输入时为±500 mV的电压参量，引脚输出的脉冲正比于即时功率,该脉冲通过高速光耦传到单片机的计数器进行累加,并计算出电能计量信息，电能计量模块只在ADC 和基准源中使用模拟电路,所有其他信号处理都使用数字电路, 具有极高的准确度和长期稳定性，扩频通信芯片能够实现基于电力线通信网络的电子终端设备之间可靠的数据交换,数据链路层通信协议遵循高级数据链路控制通信协议,应用层通信协议完全兼容于DL/T645-1 997 规范和DL/T645-2007 规范,在保证DL/T645 协议完整性的前提下,扩充了DL/T645 对网络数据通信的支持，信号耦合电路是将载波通信单元与电力线连接的关键单元,主要的作用是滤除220 VAC/50 Hz的交流信号和抑制瞬时电压冲击,也能够将发射信号注入电力线,保证在电力线上的有效信号功率。

4.根据权利要求3所述的智能网关装置，其特征在于：智能网关单片机芯片采用AVR单片机芯片，AVR单片机芯片集成了电力线通信的调制解调器，采用了多载波调制解调技术，芯片内置了数字信号处理、模数转换和数模转换电路，能直接和模拟前端电路接口，同时，芯片与控制器之间的数据交互方式灵活，能简单嵌入智能系统，片内集成多种频率的RC 振荡器、上电自动复位、看门狗、启动延时功能，片上资源丰富：带E2PROM，PWM，RTC，SPI，UART，TWI，ISP，AD，Analog Comparator，WDT；电力解调器内置UART口直接接AVR 单片机，或通过RS232电平转换直接接到PC，以实现对芯片的控制和数据传输。

5.根据权利要求4所述的智能网关装置，其特征在于：载波电路具有发送电路和接收电路两部分，发送电路由低通滤波器和功率放大器构成，滤波器滤除了高频信号成分并平滑DAC 输出信号的波形，功率放大器的输出通过一个简单的耦合变压器连接到电源线上,滤波器的带宽由使用的载波频率所决定，接收回路由带通滤波器、隔离、并联谐振回路组成，直接滤除了电源线上的干扰信号，滤波器的带宽由使用的载波频率决定。

6.根据权利要求5所述的智能网关装置，其特征在于：载波电路采用电力载波通信方式，输入信号经信源及输入变换器后，输入到信源编码器，再经信源编码器输入到信道编码器，经信道编码器输入给数字调制器，信号调制完成后经电力线信道传输，在接收侧经过数字解调器解调，解调后传输给信道译码器，再传输给信源译码器，其后经过输出变换器输出信号。

7.根据权利要求6所述的智能网关装置，其特征在于：智能网关装置对家庭用电器以及水、电、气表进行设备编码，所述设备编码具有唯一性，并存储在存储器中，在设备发送请求或采样数据时，对设备编码进行识别，从而调用存储器中存储的设备的运行方式、操作方式及控制指令，其中设备发送的请求包括：开机、关机、待机、唤醒、增加运行级别、减小运行级别、启用节能模式，采样的数据包括：设备各部件的运行状态、电压、电流、能耗、温度信息，智能网关装置在接收到设备发送的请求或采样数据后，可以通过PC机预设的工作方式进行工作，也可以通过射频通信模块与用户的移动终端进行信息交互，根据用户的指令进行操作。

8.一种应用如权利要求1-7中任一项所述的智能网关装置的控制方法，其特征在于：单片机的工作流程包括：

步骤201：程序开始，实现时钟等的初始化；

步骤202：主程序初始化串口、网络通信及载波通信；

步骤203：连接网络服务器；

步骤204：若步骤203中服务器连接成功，则定时采集智能插座、智能电表终端数据；

步骤205：将步骤204中采集到终端数据上传至服务器；

步骤206：若步骤205中数据上传不成功，则重复步骤205，若成功则执行步骤204，等待下次数据采集；

步骤207：若收到串口中断，则执行中断程序；

步骤208：接收串口配置数据；

步骤209：校验串口数据，成功则进入下一步骤，否则返回主程序；

步骤210：将数据存入FLASH存储器；

步骤211：返回主程序；

步骤212：单片机监听到服务器数据；

步骤213：判断用户名和相应的密码是否正确，成功则进入下一步骤，否则返回主程序；

步骤214：解析服务器下发的数据；

步骤215：根据解析结果，将读数据、通断控制等指令发送至相应的终端设备；

步骤216：判断终端的回执，若终端接收成功则进入下一步骤，否则重复执行步骤215；

步骤217：返回主程序。

9.根据权利要求8所述的智能网关装置的控制方法，其特征在于：智能网关装置工作流程包括：

步骤301：智能网关装置启动/开机；

步骤302：在启动/开机后进行装置的自检；

步骤303：初始化串口、网口、电力载波通信/RF通信接口；

步骤304：识别用电设备，若能识别，则进入步骤305，否则，进入步骤311；    

步骤305：建立通信连接，调用设备控制指令，若接收的为设备请求信号，进入步骤306，若接收的为采样数据，进入步骤401；

步骤306：接收设备请求；

步骤307：PC机分析设备请求，若请求合理，则进入步骤308，若请求不合理，进入步骤312；

步骤308：调用预设设备控制指令；

步骤309：发送设备控制指令及允许信号；

步骤310：执行操作；

步骤311：发送RF信号与用户移动终端确认，若用户允许，则进行重新编码并返回步骤304，若用户不允许，则放弃识别该设备；

步骤312：发送RF信号与用户移动终端确认，若用户允许，进入步骤308，若用户不允许，则维持设备当前装置，不进行操作；

步骤401：分析采样数据，若数据正常，则进入步骤402，若数据越限，则进入步骤406；

步骤402：调用/更换预设工作方式/电力分配模式；

步骤403：执行操作；

步骤404：再次接收采样数据并分析，若正常，则进入步骤405，若越限，则进入步骤406；

步骤405：评估耗能及电价计算，核算用电成本，若用电成本低于预设值，则进入步骤406，若用电成本高于预设值，则返回步骤402；

步骤406：启用保护。