CN104539527A - 智能物联灯网关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能家居领域，公开了一种智能物联灯网关，包含外部接口、PLC模块、CPU、RF通信模块、外设接口、天线及M个驱动输出接口；每个驱动输出接口连接N个受驱设备，受驱设备中至少有一个为照明模块；外部接口包括电力线载波接口，电力线载波接口与PLC模块相连，PLC模块通过外设接口与RF通信模块相连，RF通信模块与天线相连；CPU将PLC模块及RF通信模块接收到的对照明模块的控制信号转换成对照明模块的驱动信号，发送给照明模块。本发明实施方式能自行将电力线载波信号转换为无线网络信号，实现网关的功能，达到插上电源就有无线网络的即插即用的效果，从而实现用网络信号控制照明模块的目的。

Description

智能物联灯网关

技术领域

本发明涉及智能家居领域，特别涉及一种智能物联灯网关。

背景技术

现有的智能灯在工作过程中需要借助于网络，一般情况下要求无线网络，但无线网络受到墙体的阻挡无法覆盖到建筑物内的任意地方，而一旦网络不存在、或不稳定，智能灯便陷入瘫痪状态，给用户的生活造成一定的困扰。同时，现有的智能灯功能比较单一，如灯光亮度调节，并不能同时实现联网、感知、控制、驱动及智能化的目标，即使具备了这些功能，也只是把单一功能的模块进行集成，不仅成本高昂，而且体积巨大、能耗巨大、安装复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能物联灯网关，使得该智能物联灯网关能够自行将电力线载波信号转换为无线网络信号，达到插上电源就有无线网络的即插即用的效果，从而实现用网络信号控制照明模块的开、关、亮度调节及色度调节等目的。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种智能物联灯网关，包含：外部接口、电力线通信(Power Line Communication，简称“PLC”)模块、中央处理器(Central Processing Unit，简称“CPU”)、射频(RadioFrequency，简称“RF”)通信模块、外设接口、天线及M个驱动输出接口；每个驱动输出接口与N个受驱设备相连接，所述M个驱动输出接口连接的受驱设备中至少有一个为照明模块；所述M、N均为自然数；

所述外部接口包括电力线载波接口，所述电力线载波接口与所述PLC模块相连接，所述PLC模块通过所述外设接口与所述RF通信模块相连接，所述RF通信模块与所述天线相连接；

所述PLC模块在通过所述电力线载波接口接收到网络信号时，通过所述CPU，将网络信号发送给所述RF通信模块，并通过所述天线，将网络信号发送给网络接收设备；

所述RF通信模块在通过所述天线接收到网络信号时，通过所述CPU，将网络信号发送给所述PLC模块，并通过电力线载波接口，将网络信号发送给所述电力线网络中的网络接收设备；

所述PLC模块在通过所述电力线载波接口接收到对所述照明模块的控制信号时，将所述对照明模块的控制信号发送给所述CPU；所述RF通信模块在通过所述天线接收到对所述照明模块的控制信号时，将所述对照明模块的控制信号发送给所述CPU；

所述CPU将根据所述控制信号转换得到的对照明模块的驱动信号，通过所述外设接口发送给所述驱动输出接口，所述驱动输出接口将所述驱动信号发送给所述照明模块。

本发明实施方式相对于现有技术而言，将PLC模块与电力线载波接口相连接，再通过外设接口将PLC模块与RF通信模块相连接，RF通信模块与天线相连接；使得PLC模块可以将电力线载波接口输出的电力线载波信号转换成以太网信号；再通过RF通信模块将该以太网信号转换成可以通过天线发射出去的无线网络信号；同时，RF通信模块也可以将通过天线接收到无线网络信号转换成以太网信号，再通过PLC模块将以太网信号转换成可以通过电力线载波接口输出的电力线载波信号，从而完成从电力线载波信号到无线网络信号的双向转换，实现了网关的功能，达到了插上电源就有无线网络的即插即用的效果，从而进一步实现了用网络信号控制照明模块的进行开、关、亮度调节及色度调节等目的。

进一步地，所述智能物联灯网关还包括摄像机；所述摄像机通过所述外设接口与所述CPU相连接，所述摄像机将采集到的视频数据通过所述外设接口传输给所述CPU，所述CPU将所述视频数据转换为通用的网络数据，通过所述外设接口传输至所述PLC模块和RF通信模块。摄像机的配置使得该智能物联灯网关可以随时将采集到的视频数据转换为网络数据，供处于网络中相关设备进行共享。

进一步地，所述智能物联灯网关还包括至少一个传感器；所述传感器通过所述外设接口与所述CPU相连接，并将检测到的外界信息转换为电学信号后通过所述外设接口传输给所述CPU，所述CPU将根据所述电学信号转换得到的对受驱设备的驱动信号，通过所述外设接口发送给所述驱动输出接口，所述驱动输出接口将所述驱动信号发送给所述受驱设备。传感器的设置，使得该智能物联灯网关可以随时根据传感器检测到的外界信息对照明模块的亮度或色彩等进行调节，从而为用户带来更好的视觉感受。

进一步地，所述M个驱动输出接口连接的受驱设备中还包括至少一个马达；

所述PLC模块在通过所述电力线载波接口接收到对所述马达的控制信号时，将所述对马达的控制信号发送给所述CPU；所述RF通信模块在通过所述天线接收到对所述马达的控制信号时，将所述对马达的控制信号发送给所述CPU；

所述CPU将根据所述控制信号转换得到的对马达的驱动信号，通过所述外设接口发送给所述驱动输出接口，所述驱动输出接口将所述驱动信号发送给所述马达。在本发明实施方式中，马达可以是一个机械手的一维运动部件，当驱动输出接口连接有多个马达，且多个马达同时运作时，本发明实施方式就相当于一个具有多维数运动能力的机械手。

进一步地，所述外部接口还包括电网电源接口；所述电网电源接口为以下任意一种接口：

交流电网110v接口、交流电网220v接口或直流电网接口。电网电源接口的多样性，使得本发明实施方式更加灵活，适用性更广。

进一步地，所述智能物联灯网关还包括电源模块；所述电源模块从所述电网电源接口获得电源，并将所述获得的电源转换成不同电压的电源，供应给所述智能物联灯网关的各部件。有利于满足不同部件对电源的需求，保证不同部件的正常工作。

进一步地，所述天线包括以下之一或其任意组合：

无线保真WI-FI天线、蓝牙天线、紫蜂Zigbee天线、Z-Wave天线或RF天线。不同的天线发射出的无线网络信号所支持的通信协议不同，有利于满足用户的不同需求。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式的智能物联灯网关的结构示意图；

图2是根据本发明第三实施方式的不需要提供无线网络的智能物联灯网关的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种智能物联灯网关。如图1所示，该智能物联灯网关包含：外部接口、电力线通信PLC模块、中央处理器CPU、射频RF通信模块、外设接口、天线及M个驱动输出接口；每个驱动输出接口与N个受驱设备相连接，M个驱动输出接口连接的受驱设备中至少有一个为照明模块；M、N均为自然数；

外部接口包括电力线载波接口，电力线载波接口与PLC模块相连接，PLC模块通过外设接口与RF通信模块相连接，RF通信模块与天线相连接；

PLC模块在通过电力线载波接口接收到网络信号时，通过CPU，将网络信号发送给RF通信模块，并通过天线，将网络信号发送给网络接收设备；

RF通信模块在通过天线接收到网络信号时，通过CPU，将网络信号发送给PLC模块，并通过电力线载波接口，将网络信号发送给电力线网络中的网络接收设备；

PLC模块在通过电力线载波接口接收到对照明模块的控制信号时，将对照明模块的控制信号发送给CPU；RF通信模块在通过天线接收到对照明模块的控制信号时，将对照明模块的控制信号发送给CPU；

CPU将根据控制信号转换得到的对照明模块的驱动信号，通过外设接口发送给驱动输出接口，驱动输出接口将所述驱动信号发送给照明模块。

需要说明的是，在本实施方式中，M为大于或等于1的自然数，N为等于1的自然数，也就是说，该智能物联灯网关包括至少一个驱动输出接口；每个驱动输出接口连接一个受驱设备；在驱动输出接口连接的受驱设备中至少有一个为照明模块，该照明模块为一盏灯，如LED灯。

具体地说，该智能物联灯网关还包括存储器、摄像机及至少一个传感器。其中，CPU、存储器、外设接口及RF通信模块统称为该智能物联灯网关的中央处理系统，外设接口为该中央处理系统与其它部件进行交互的接口，也就是说，当智能物联灯网关中的摄像机、传感器、PLC模块等要将其获取的信号传送给中央处理系统中的CPU进行处理时，都需要借助该外设接口，同样地，若CPU需要向中央处理系统以外的其它部件输出信号时，也需要借助该外设接口。

摄像机通过外设接口与CPU相连接，并将采集到的视频数据通过外设接口传输给CPU和存储器；CPU将视频数据转换为通用的网络数据后，通过外设接口传输给PLC模块和RF通信模块，供PLC模块和RF通信模块通过相应的网络将转换后的视频数据传送给相应的网络接收设备进行共享。

本实施方式中，传感器包括以下之一或其任意组合：光传感器、声传感器、震动传感器或化学传感器。传感器能过外设接口与CPU相连接，并将检测到的外界信息转换为电学信号后通过外设接口传输给CPU，CPU再根据该电学信号对受驱设备进行调控。本实施方式以智能物联灯网关连接的传感器为光传感器为例进行说明。

光传感器可以感知周围的光线情况，并将检测到信息以电学信号传送给CPU，CPU再根据该电学信号对受驱设备如照明模块的亮度进行调整，这种做法有利于降低智能物联灯网关的功耗，从而达到节能照明的目的。

另外，本实施方式中的外部接口还包括电网电源接口；其中，电网电源接口可以为以下任意一种接口：交流电网110v接口、交流电网220v接口或直流电网接口。也就是说，外部接口为电力线载波接口与电网电源接口的组合，因此，为了让外部接口中的电力线载波接口输出的电力线载波信号顺利进入到PLC模块中，并将PLC模块与外部接口中的电网电源接口所输入的外部电网电源进行隔离，本实施方式在外部接口与PLC模块之间设置有电源隔离电容器，该电源隔离电容器由电容C1与C2并联组成。值得一提的是，若本实施方式处于电力线载波的电网中，电力线载波接口就可以忽略(即不用设置)。

该智能物联网关还包括电源模块，电源模块从电网电源接口获得电源，并将获得的电源转换成不同电压的电源，供应给该智能物联网关的不同部件，在本实施方式中，电源模块将获得的电源转换成VB1、VB2及V1至V3几种不同电压的电源，其中，VB1用于给PLC模块供电；VB2用于给中央处理系统、摄像机、传感器以及其它的接口如UART接口、I2C接口、MDI接口或USB接口等进行供电；V1至V3分别用于给3个驱动输出接口及与每个驱动输出接口相连接的受驱设备进行供电。

另外，智能物联灯网关还包括至少一个通用输入输出GPIO接口；GPIO接口通过外设接口与CPU相连接。智能物联灯网关可通过该GPIO接口与外部设备进行通信，也就是说，GPIO接口，既可以作为外部设备将信号输入物联网关的信号输入接口，也可以作为物联网关通过输出信号以控制外部设备的信号输出接口。

值得一提的是，在本实施方式中，PLC模块将电力线载波接口输出的电力线载波信号转换成以太网信号，并将以太网信号通过外设接口传送给RF通信模块；RF通信模块将以太网信号转换成通过天线发射出去的无线网络信号。其中，PLC模块将电力线载波接口输出的电力线载波信号转换成以太网信号的同时，也可以将以太网信号转换为电力线载波信号，也就是说，PLC模块可以对电力线载波信号与以太网信号做双向数据转换。同样地，本实施方式最终将电力线载波信号转换为无线网络信号，这种转换也是双向的，即本实施方式同样也可以将无线网络信号转换为电力线载波信号。

本发明第二实施方式涉及一种智能物联灯网关。第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第一实施方式中，每个驱动输出接口只连接一个受驱设备。而在本发明第二实施方式中，每个驱动输出接口至少连接两个受驱设备，这种设计方式有利于该智能物联灯网关连接更多的受驱设备，同时，也有利于用户通过该智能物联灯网关一次性控制多个受驱设备。比如说，可以让多个LED灯并联后连接在同一个驱动输出接口上，这样CPU通过外设接口向该驱动输出接口输出的控制信号，经该驱动输出接口转换后就可以同时作为多个LED灯珠所需要的信号，从而达到一次性控制多个受驱设备的目的。

本发明第三实施方式一种智能物联灯网关。第三实施方式是在第一实施方式或第二实施方式的基础上做的进一步改进，其改进之处在于：在第一实施方式中，提出了将电力线载波信号转换为无线网络信号。而在本发明第三实施方式中，进一步提出，该智能网关的天线包括以下之一或其任意组合：无线保真WI-FI天线、蓝牙天线、紫蜂Zigbee天线、Z-Wave天线或RF天线。也就是说，该无线网络信号可以是WI-FI信号、蓝牙信号、Zigbee信号、Z-Wave信号或RF信号等，无线网络信号的多样性，使得用户可以根据实际需要自行选择，从而增强了本发明实施方式的灵活性与适用性。

需要说明的是，若在实际应用中，用户不需要该智能物联灯网关主动提供无线网络，则本实施方式中的PLC模块、电源隔离电容器(即电容C1与C2)以及电源VB1就可以不再设置，此时，物联网关装置仍能够正常工作(如图2所示)。

另外，值得一提的是，在本实施方式中，摄像机、传感器以及驱动输出接口等均可以内置在该智能物联灯网关中，也可以通过外接的方式与该智能物联网关相连接。

本发明第四实施方式涉及一种智能物联灯网关。第四实施方式是在第一实施方式的基础上做的进一步改进，其改进之处在于：在本发明第四实施方式中，M个驱动输出接口连接的受驱设备中还包括至少一个马达。

具体地说，PLC模块在通过电力线载波接口接收到对马达的控制信号时，将对马达的控制信号发送给CPU；RF通信模块在通过天线接收到对马达的控制信号时，将对马达的控制信号发送给所述CPU；CPU将根据控制信号转换得到的对马达的驱动信号，通过外设接口发送给驱动输出接口，驱动输出接口将驱动信号发送给马达，从而控制马达进行相关操作。

在本实施方式中，马达可以是一个机械手的一维运动部件，当驱动输出接口连接有多个马达，且多个马达同时运作时，该智能物联灯网关就相当于一个具有多维数运动能力的机械手，从而使得用户可以利用该智能物联灯网关代替人工进行相关操作，如搬运物件或操作工具等。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (11)

1.一种智能物联灯网关，其特征在于，包含：外部接口、电力线通信PLC模块、中央处理器CPU、射频RF通信模块、外设接口、天线及M个驱动输出接口；每个驱动输出接口与N个受驱设备相连接，所述M个驱动输出接口连接的受驱设备中至少有一个为照明模块；所述M、N均为自然数；

所述外部接口包括电力线载波接口，所述电力线载波接口与所述PLC模块相连接，所述PLC模块通过所述外设接口与所述RF通信模块相连接，所述RF通信模块与所述天线相连接；

所述PLC模块在通过所述电力线载波接口接收到网络信号时，通过所述CPU，将网络信号发送给所述RF通信模块，并通过所述天线，将网络信号发送给网络接收设备；

所述RF通信模块在通过所述天线接收到网络信号时，通过所述CPU，将网络信号发送给所述PLC模块，并通过电力线载波接口，将网络信号发送给所述电力线网络中的网络接收设备；

所述PLC模块在通过所述电力线载波接口接收到对所述照明模块的控制信号时，将所述对照明模块的控制信号发送给所述CPU；所述RF通信模块在通过所述天线接收到对所述照明模块的控制信号时，将所述对照明模块的控制信号发送给所述CPU；

所述CPU将根据所述控制信号转换得到的对照明模块的驱动信号，通过所述外设接口发送给所述驱动输出接口，所述驱动输出接口将所述驱动信号发送给所述照明模块。

2.根据权利要求1所述的智能物联灯网关，其特征在于，所述智能物联灯网关还包括摄像机；所述摄像机通过所述外设接口与所述CPU相连接，所述摄像机将采集到的视频数据通过所述外设接口传输给所述CPU，所述CPU将所述视频数据转换为通用的网络数据，通过所述外设接口传输至所述PLC模块和RF通信模块。

3.根据权利要求1所述的智能物联灯网关，其特征在于，所述智能物联灯网关还包括至少一个传感器；所述传感器通过所述外设接口与所述CPU相连接，并将检测到的外界信息转换为电学信号后通过所述外设接口传输给所述CPU，所述CPU将根据所述电学信号转换得到的对受驱设备的驱动信号，通过所述外设接口发送给所述驱动输出接口，所述驱动输出接口将所述驱动信号发送给所述受驱设备。

4.根据权利要求1所述的智能物联灯网关，其特征在于，所述M个驱动输出接口连接的受驱设备中还包括至少一个马达；

所述PLC模块在通过所述电力线载波接口接收到对所述马达的控制信号时，将所述对马达的控制信号发送给所述CPU；所述RF通信模块在通过所述天线接收到对所述马达的控制信号时，将所述对马达的控制信号发送给所述CPU；

所述CPU将根据所述控制信号转换得到的对马达的驱动信号，通过所述外设接口发送给所述驱动输出接口，所述驱动输出接口将所述驱动信号发送给所述马达。

5.根据权利要求1所述的智能物联灯网关，其特征在于，所述外部接口还包括电网电源接口；所述电网电源接口为以下任意一种接口：

交流电网110v接口、交流电网220v接口或直流电网接口。

6.根据权利要求5所述的智能物联灯网关，其特征在于，所述智能物联灯网关还包括电源模块；所述电源模块从所述电网电源接口获得电源，并将所述获得的电源转换成不同电压的电源，供应给所述智能物联灯网关的各部件。

7.根据权利要求5所述的智能物联灯网关，其特征在于，所述电力线载波接口通过电源隔离电容器与所述PLC模块相连接；

所述电源隔离电容器将所述PLC模块与所述电网电源接口输入的电网电源隔离，并将所述电力线载波接口输出的电力线载波信号输入到所述PLC模块。

8.根据权利要求7所述的智能物联灯网关，其特征在于，所述电源隔离电容器由电容C1与C2组成。

9.根据权利要求1所述的智能物联灯网关，其特征在于，所述天线包括以下之一或其任意组合：

无线保真WI-FI天线、蓝牙天线、紫蜂Zigbee天线、Z-Wave天线或RF天线。

10.根据权利要求1所述的智能物联灯网关，其特征在于，所述传感器包括以下之一或其任意组合：

光传感器、声传感器、震动传感器或化学传感器。

11.根据权利要求1所述的智能物联灯网关，其特征在于，所述智能物联灯网关还包括以下之一或其任意组合的接口：

UART接口、I2C接口、MDI接口或USB接口。