CN105141515A - 智能网关 - Google Patents

Abstract

一种智能网关，包括一壳体，及设于该壳体内的电路板和电源组件，该电路板上设有WiFi模块和ZigBee智能控制组件，该WiFi模块内设有注册登录管理模块、权限管理模块、信息存储及管理模块和控制模块，分别用于注册登录该智能网关，对该智能网关进行权限设置，对该WiFi模块接收的信息进行存储管理，对该智能网关进行控制，该ZigBee智能控制组件设有节点注册器模块、信息管理模块和控制模块，分别用于对家庭设备进行注册、分配设备标识ID，存储及管理家庭设备的注册信息、标识ID信息、家庭设备的状态和属性信息，对家庭设备进行远程唤醒、控制、诊断和升级维护，该WiFi模块与该ZigBee智能控制组件通过串口进行双向数据通讯连接。该智能网关可实现外网与家庭网络的安全通信。

Description

智能网关

技术领域

本发明涉及网络传输处理技术领域，特别涉及一种智能网关。

背景技术

随着网络技术和现代通信技术的发展，家居安防及家庭设备实现智能化已经成为家庭现代化的趋势。人们希望将家庭设备连接起来，构筑舒适、安全、方便的信息化居住空间，从而满足人们在家中生活、工作、娱乐和交流的需要。

在传统的家居应用中，为实现智能安防和智能家电控制，常采用一个中控装置，将家庭内部的家庭设备通过有线方式与该中控装置通讯连接，通过该中控装置对家庭内部的智能化家电设备进行控制。

如上所述，家庭网络作为一种分布式网络，上述采用的中控装置通过有线方式与家庭设备连接而进行控制，由于连接的家庭设备越多，布线越繁琐且影响家庭环境。该主控装置不能实现于外网的通信连接，来实现用户对家庭设备的远程监控及管理，为满足人们对家庭设备的智能化安防及智能化控制，利用现代网络技术和现代通信技术发明一可替代该中控装置的设备，是非常具有现实意义的。

发明内容

基于此，本发明的目的在于提供一种同时具有有线或无线通讯方式连接，可实现对家庭设备进行远程监控的智能网关。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种智能网关，包括一壳体，及设于该壳体内的电路板和电源组件，其特征在于，该电路板上设有WiFi模块和ZigBee智能控制组件，该WiFi模块内设有注册登录管理模块、权限管理模块、信息存储及管理模块和控制模块，该注册登录管理模块设有注册账户，用于注册登录该智能网关，该权限管理模块设有一主账号，通过该主账号对该智能网关进行权限设置，该信息存储及管理模块用于对该WiFi模块接收的信息进行存储及管理，该控制模块用于对该智能网关进行控制，该ZigBee智能控制组件设有节点注册器模块、信息管理模块和控制模块，该信息管理模块分别与该节点注册器模块和该控制模块相连接，该节点注册器模块用于对家庭设备进行注册、分配设备标识ID，该信息管理模块用于存储及管理家庭设备的注册信息、标识ID信息、家庭设备的状态和属性信息，该控制模块用于对家庭设备进行远程唤醒、控制、诊断和升级维护，该WiFi模块与该ZigBee智能控制组件通过串口进行双向数据通讯连接。

上述智能网关，由于设有WiFi模块，使该智能网关可通过有线或无线通讯方式与外部Internet网络连接，同时也可以通过有线或无线通讯方式与外部路由器连接，由于设有ZigBee智能控制组件，使该智能网关可通过有线或无线通讯方式与家庭设备进行连接组成家庭子网，结合该WiFi模块和ZigBee智能控制组件使该智能网关具有路由功能和现有网关的网关功能；该WiFi模块通过串口与该ZigBee智能控制组件连接实现数据双向通信，使得外部客户端可通过该智能网关对家庭设备进行远程控制和管理，实现了外网与家庭内部网络的流畅安全通信。

附图说明

图1为本发明第一实施例智能网关的结构示意图。

图2为本发明第一实施例的智能网关内部组成的结构框图。

图3为本发明第二实施例智能网关的结构示意图。

图4为基于图3的智能网关的体系结构图。

图5为基于图3智能网关的通信流程图。

图6为本发明第三实施例智能网关的结构示意图。

图7为本发明第三实施例智能网关中语音组件的结构框图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的部分优选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1和图2，为本发明第一实施例提供的一种智能网关100和该智能网关100的内部组成结构框图，该智能网关100包括一外壳101，该外壳101内设有一电路板和电源组件130，在该电路板上设有WiFi模块110和ZigBee智能控制组件120，该电源组件130与该WiFi模块110和ZigBee智能控制组件120相连接并为该WiFi模块110和该ZigBee智能控制组件120供电，该WiFi模块110和该ZigBee智能控制组件120通过串口进行双向数据通讯连接。

该外壳101上设有一复位按键102和4个指示灯103，该复位按键102用于复位和恢复出厂设置，该4个指示灯103分别用于指示该智能网关100是否上电、该WiFi模块110和ZigBee智能控制组件120是否正常工作、复位和恢复出厂设置提醒，在该智能网关100上电开机时长按该复位按键102(5秒钟以上)，用于提醒复位和恢复出厂设置的指示灯会一直处于闪烁状态，当该智能网关100完成复位和恢复出厂设置后，该用于提醒复位和恢复出厂设置的指示灯则处于熄灭状态。

可以理解的，在其他实施例中，还可以增设其他的指示灯，如在该智能网关100上当插入TF卡、USB存储设备时显示是否加载成功的指示灯。

在本实施例中，该外壳101上还设有4个RJ45接口、市电电源接口106和USB接口107。该4个RJ45接口分为两类接口，第一类接口104中接口1041可以与该WiFi模块110相连，并与外部的网络线连接后实现与外部的Internet网络通信，为进一步实现局域网间设备的互连，该第一类接口104中接口1042可以与外部的路由器进行有线桥接，从而实现该智能网关100与该外部的路由器相连的设备进行信息通信；第二类接口105可以与该ZigBee智能控制组件相连，该第二类接口105中含有两个子接口，可以与该外部具有RJ45接口的家庭设备有线连接组成一家庭子网。该市电电源接口106与该电源组件130相连，并通过电线直接接市电。该USB接口用于连接3G上网卡或当该智能网关需扩展存储空间时连接USB存储设备。

可以理解的，在其他实施例中，该外壳101上可以设有多于4个RJ接口。

请再参阅图2，该WiFi模块110内设有注册登录管理模块1101、权限管理模块1102、信息存储及管理模块1103和控制模块1104，该信息存储及管理模块1103分别与该注册登录管理模块1101、该权限管理模块1102和该控制模块1104相连接，该注册登录管理模块1101设有注册账户，用于注册登录该智能网关100，该权限管理模块1102设有一主账号，通过该主账号对该智能网关100进行权限设置，该信息存储及管理模块1103用于对该WiFi模块110接收的信息进行存储及管理，该控制模块1104用于对该智能网关100进行相关控制，如状态监控、远程诊断、参数查询和配置、远程控制、远程升级、故障管理、任务管理等。

该ZigBee智能控制组件120设有一节点注册器模块1201、信息管理模块1203和控制模块1202，该信息管理模块1203分别与该节点注册器模块1201和该控制模块1202相连接，该节点注册器模块1201对家庭设备进行注册、分配设备标识ID，该信息管理模块1203用于存储及管理家庭设备的注册信息、标识ID信息、家庭设备的状态和属性信息，以及接受来自该WiFi模块的指令信息，该控制模块1202用于对家庭设备进行远程唤醒、控制、诊断和升级维护。

本实施例中，该电源组件130包含有降压电，整流电路1302和稳压电路1303，在通过市电电源接口106连接市电后，依次通过该降压电路1301，整流电路1302和稳压电路1303将220v的交流市电转变为5v的直流电。

请参阅图3，为本发明第二实施例提供的一种智能网关100a，该智能网关100a与第一实施例中的智能网关100结构类似，不同之处在于本实施例智能网关100a在外壳上进一步设有一WiFi无线收发模块108a和一ZigBee无线收发模块109a。

再结合图2和图4，该WiFi无线收发模块108a与该WiFi模块110相连，该ZigBee无线收发模块109a与该ZigBee智能控制组件120相连，该WiFi无线收发模块108a通过WiFi通讯方式与外部Internet网络进行通信连接，从而实现该智能网关100a与外部客户端(如智能手机和服务器)的数据通信，该ZigBee无线收发模块109a通过ZigBee通讯方式与外部的家庭设备(如电视、电冰箱、空调、洗衣机、热水器等)进行通信连接。该WiFi无线收发模块108a可以通过WiFi通讯方式与外部路由器进行无线通讯，实现与外部路由器(如路由器1、路由器2、...路由器n)的无线桥接。

可以理解的，在其他实施例中，该外部客户端除智能手机和服务器外，还可以为平板、电脑等能够发送与接收信息的设备。

可以理解的，在其他实施例中，该智能网关100a除通过无线通讯方式分别与外部Internet网络、家庭设备和外部路由器进行连接外，还可以通过有线通讯方式分别与外部Internet网络、家庭设备和外部路由器进行连接。

请参阅图5，为本发明智能网关的通信流程图。该智能网关的通讯流程为：该智能网关上电开启，然后进行初始化操作；此时，外部客户端和家庭设备分别发送连接请求到该智能网关中；该智能网关接收到该连接请求后分别向外部客户端及家庭设备返回确认信息，使得外部客户端通过Internet网络与该智能网关建立网络连接，该家庭设备通过ZigBee智能控制组件与该智能网关建立网络连接；外部客户端输入相应的设置信息输送到该智能网关中WiFi模块被存储及进行相应的处理，该智能网关向外部客户端返回确认信息，确认已收到该信息；外部客户端输入相应的控制指令到该智能网关中WiFi模块被存储及进行相应的处理，该智能网关向客户端返回确认信息，该控制指令经串口输送至该智能网关中的该ZigBee智能控制组件进行存储管理，通过组建的家庭子网将该控制指令输送到家庭设备；家庭设备接收到指令后，返回确认信息至该智能网关的该ZigBee智能控制组件，该ZigBee智能控制组件为接到控制指令的家庭设备进行注册及分配相应的设备标识ID，从而控制收到控制指令的家庭设备，收到控制指令的家庭设备做出相应动作后将返回确认信息并经由该智能网关输送至客户端，确认控制指令已收到并得到了执行。

上述本发明的智能网关实施例中，智能网关的WiFi模块可通过有线或无线通讯方式与外部Internet网络连接，同时可以与外部路由器连接，ZigBee智能控制组件可通过有线或无线通讯方式与家庭设备进行连接组成家庭子网，结合该WiFi模块和ZigBee智能控制组件使该智能网关具有路由功能和现有网关的网关功能；该WiFi模块通过串口与该ZigBee智能控制组件连接实现数据双向通信，使得外部客户端可通过该智能网关对家庭设备进行远程控制和管理，实现了外网与家庭内部网络的流畅安全通信。

请参阅图6，为本发明第三实施例提供的一种智能网关100b，该智能网关100b与第二实施例中的智能网关100a结构类似，不同之处在于本实施例智能网关100b在外壳上进一步设有一语音组件140。再参阅图2和图7，该语音组件140与WiFi模块110通讯连接，利用该语音组件140用户可以通过语音对家庭设备进行语音控制，即实现该智能网关100b对家庭设备的语音控制功能。该语音组件140包括一语音采集模块1401，语音处理模块1402和语音播放模块1403。

该语音控制功能的实现流程为：用户对该智能网关100b下达语音指令，该语音采集模块1401采集用户下达的该语音指令，并将该语音指令传送至该语音处理模块1402，该语音处理模块1402处理该语音指令后将处理后的信息传输到该WiFi模块110，该WiFi模块110将处理后的该信息传输到与该WiFi模块110无线通讯连接的网络云端，通过该网络云端将该信息解析出来得到相应的语音含义，该网络云端将解析得到的该语音含义回传至该WiFi模块110，该WiFi模块接收到该语音含义后，通过串口控制该ZigBee智能控制组件120执行相应的命令，如开启空调，空调开启后，该ZigBee智能控制组件120将空调开启后的信息反馈回该WiFi模块110，此时，该WiFi模块110将通过该ZigBee智能控制组件120反馈回来的该信息传输至该语音播放模块1403，通过该语音播放模块1403播放出来，如完成空调开启后，则播放“空调已开启”。

本发明实施例中的智能网关100b，由于设有一语音组件140，使该智能网关100b具有通过语音来连接及控制各家庭设备的功能，使该智能网关更加智能化。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种智能网关，包括一壳体，及设于该壳体内的电路板和电源组件，其特征在于，该电路板上设有WiFi模块和ZigBee智能控制组件，该WiFi模块内设有注册登录管理模块、权限管理模块、信息存储及管理模块和控制模块，该注册登录管理模块设有注册账户，用于注册登录该智能网关，该权限管理模块设有一主账号，通过该主账号对该智能网关进行权限设置，该信息存储及管理模块用于对该WiFi模块接收的信息进行存储及管理，该控制模块用于对该智能网关进行控制，该ZigBee智能控制组件设有节点注册器模块、信息管理模块和控制模块，该节点注册器模块用于对家庭设备进行注册、分配设备标识ID，该信息管理模块用于存储及管理家庭设备的注册信息、标识ID信息、家庭设备的状态和属性信息，该控制模块用于对家庭设备进行远程唤醒、控制、诊断和升级维护，该WiFi模块与该ZigBee智能控制组件通过串口进行双向数据通讯连接。

2.根据权利要求1所述的智能网关，其特征在于，该外壳上设有复位按键和若干指示灯，该复位按键用于复位和恢复出厂设置，该若干指示灯分别用于指示该智能网关是否上电、该WiFi模块和ZigBee智能控制组件是否正常工作、及复位和恢复出厂设置的提醒。

3.根据权利要求1所述的智能网关，其特征在于，该外壳上还设有若干RJ45接口、市电电源接口和USB接口，该市电电源接口与该电源组件相连，并通过电线直接接市电，该USB接口用于连接3G上网卡或USB存储设备。

4.根据权利要求3所述的智能网关，其特征在于，该若干RJ45接口分为两类接口，第一类接口可以与该WiFi模块相连，并与外部的网络线连接后实现与外部的Internet网络通信，第二类接口可以与该ZigBee智能控制组件相连，与外部具有RJ45接口的家庭设备有线连接组成一家庭子网。

5.根据权利要求4所述的智能网关，其特征在于，该若干RJ45接口还可以与外部的路由器进行有线桥接。

6.根据权利要求1所述的智能网关，其特征在于，该外壳上进一步设有一WiFi无线收发模块和一ZigBee无线收发模块，该WiFi无线收发模块与该WiFi模块相连，该ZigBee无线收发模块与该ZigBee智能控制组件电相连，该WiFi无线收发模块通过WiFi通讯方式与外部Internet网络进行通信连接，该ZigBee无线收发模块通过ZigBee通讯方式与外部的家庭设备进行通信连接。

7.根据权利要求6所述的智能网关，其特征在于，该WiFi无线收发模块可以与外部的路由器进行无线通讯，实现与外部的路由器的无线桥接。

8.根据权利要求1所述的智能网关，其特征在于，进一步该外壳上设有一语音组件，该语音组件与该WiFi模块通讯相连，实现对家庭设备的语音控制功能。

9.根据权利要求8所述的智能网关，其特征在于，该语音组件包括一语音采集模块、语音处理模块和语音播放模块，该语音采集模块用于采集用户下达的语音指令，该语音处理模块处理该语音采集模块采集到的语音指令，该语音处理模块将处理后的语音信息发送至该WiFi模块后，经该WiFi模块和外部网络云端处理后，通过ZigBee智能控制组件执行该语音指令，再经过该语音处理模块将执行该语音指令后的信息反馈至该语音播放模块。

10.根据权利要求1所述的智能网关，其特征在于，该电源组件与该WiFi模块和ZigBee智能控制组件相连并进行供电，该电源组件包含有降压电路、整流电路和稳压电路，在连接市电后，依次通过该降压电路、整流电路和稳压电路将市电转变为5v的直流电。