CN106411666A - 一种物联网家电系统及其通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种物联网家电系统及其通信方法，旨在定位于互联网提供者与管理者的角色，同时不需要额外布设网线，通过电力线方式组建了家庭空调统一网络，移动设备能够通过智能空调实现上网，同时也可以实现传统智能空调技术中移动设备对空调的无线管理和控制，实现了WIFI网络、互联网、电力线网的融合。

Description

一种物联网家电系统及其通信方法
技术领域
本发明涉及物联网家电设备的技术领域，具体来说，涉及智能空调。
背景技术
目前的物联网家电通过在家电上设置无线通信模块，使得家电具备联网能力。文献1（CN102481110A）公开了一种物联网家电设备，通过在家电上插接无线通信装置，而使家电连接至物联网，实现物联网功能。
PLC（电力线载波通信）是另一种家电联网的现有技术。采用PLC技术的最大优点是不需要布设其他网络，只采用原有电力线就能实现数据传输。对比文献2（CN102938729A）公开了一种智能家电，多个电器通过电力线网络连接至电力线载波网关组网，电力线载波网关通过与路由器连接，从而接入物联网。
但传统的物联网家电的功能设计仅局限于使家电连接至无线通信模块或路由器，使之能够用手机等远程设备进行操纵，这种设计思想仅仅使空调具备了智能家居基础接入功能，定位于互联网参与者的角色。此外，仍需布设网线接入路由器以接入物联网。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
本发明目的在于提供一种物联网家电系统，包括：智能手机，布置在多个房间内的多个智能空调，PLC网络和以太网转换模块；每个智能空调包括WIFI路由模块和PLC通信模块；智能空调通过PLC通信模块接入PLC网络，利用PLC网络对多个智能空调进行组网；PLC网络经由以太网转换模块连接互联网；智能手机以无线方式接入WIFI路由模块，从而实现智能手机与互联网之间的数据传输。
进一步的，智能空调还包括中央处理器和温湿度传感器，温湿度传感器用于采集室内的温度和湿度，将采集数据传送给中央处理器，中央处理器将采集到的温度和湿度与目标温湿度对比，生成温控指令。
进一步的，PLC通信模块包括通信电路、载波控制电路、载波发送电路、载波接收电路、模拟调制电路以及信号耦合电路；其中，
通信电路为串口通信电路，与中央处理器和载波控制电路连接，完成中央处理器和载波控制电路之间的串口通信；
载波信号发送电路对载波控制电路输出的信号进行放大，并通过信号耦合电路耦合到电力线上；
载波信号接收电路对信号耦合电路耦合的信号进行滤波并通过载波信号解调电路解调后输出至载波控制电路进行处理；
中央处理器进一步连接到WIFI路由模块，从而实现数据在WIFI网络和PLC网络之间的传输。
根据本发明的另一个方面，提供了一种物联网家电系统的通信方法，包括以下步骤：
S1:智能手机接入WIFI路由模块，用户通过智能手机向WIFI路由模块发送访问请求信号；
S2:WIFI路由模块将访问请求信号传送给中央处理器；
S3:中央处理器将访问请求信号传送给PLC通信模块；
S4:PLC通信模块将访问请求信号调制为PLC信号；
S5:PLC信号经PLC网络传送至以太网转换模块；
S6:以太网转换模块进行格式转换，将PLC信号转换为以太网格式，发送至互联网服务器；
S7:互联网服务器对访问请求作出响应，经PLC网络返回被访问数据。
进一步的，步骤S4具体包括：
S41:串口通信电路接收中央处理器发送的访问请求信号，完成中央处理器和载波控制电路之间的串口通信，从而将访问请求信号传送给载波控制电路；
S42:载波控制电路将收到的访问请求信号转换为FSK信号；
S43:载波信号发送电路对载波控制电路输出的FSK信号进行放大，并通过信号耦合电路耦合到电力线上，调制为载有访问信息的PLC信号。
进一步的，步骤S7具体包括：
S71:互联网服务器将被访问数据发送给以太网转换模块；
S72:以太网转换模块进行格式转换，将被访问数据转换为载有被访问信息的PLC信号；
S73:PLC信号经PLC网络发送至PLC通信模块；
S74:PLC通信模块对收到的PLC信号进行解调，恢复出被访问数据，传送给中央处理器；
S75:中央处理器将被访问数据传送给WIFI路由模块；
S76:WIFI路由模块将被访问数据发送给接入WIFI路由模块的智能手机。
进一步的，步骤S74具体包括：
S741:信号耦合电路从电力线中耦合出PLC信号；
S742:载波信号接收电路对信号耦合电路耦合的信号进行滤波
S743:载波信号解调电路对载波信号接收电路输出的信号进行解调，输出至载波控制电路进行处理；
S744: 串口通信电路接收载波控制电路处理后的信号，完成中央处理器和载波控制电路之间的串口通信，从而将被访问数据传送给中央处理器。
通过本申请的方案，提供了一种物联网家电系统，具体来说涉及智能空调，旨在定位于互联网提供者与管理者的角色，克服了现有技术的缺陷，同时不需要额外布设网线。
附图说明
图1示出本发明的物联网家电系统。
图2示出本发明的PLC通信模块结构示意。
具体实施方式
以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本发明的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种物联网家电系统。
参照图1，该物联网家电系统100包括智能手机101，布置在多个房间内的多个智能空调102，PLC网络103和以太网转换模块104。每个智能空调102包括WIFI路由模块1021和PLC通信模块1022。智能空调通过PLC通信模块1022接入PLC网络103，利用PLC网络103对多个智能空调102进行组网。PLC网络103经由以太网转换模块104连接以太网，例如互联网。智能手机101以无线方式接入WIFI路由模块1021，从而实现智能手机101与互联网之间的数据传输。
参照图2，智能空调还可以包括中央处理器和温湿度传感器，温湿度传感器用于采集室内的温度和湿度，将采集数据传送给中央处理器，中央处理器将采集到的温度和湿度与目标温湿度对比，生成温控指令。
PLC通信模块包括通信电路、载波控制电路、载波发送电路、载波接收电路、模拟调制电路以及信号耦合电路。
其中，通信电路为串口通信电路，与中央处理器和载波控制电路连接，完成中央处理器和载波控制电路之间的串口通信。载波信号发送电路对载波控制电路输出的信号进行放大，并通过信号耦合电路耦合到电力线上；载波信号接收电路对信号耦合电路耦合的信号进行滤波并通过载波信号解调电路解调后输出至载波控制电路进行处理。中央处理器进一步连接到WIFI路由模块，从而实现数据在WIFI网络和PLC网络之间的传输。
本发明还提供一种物联网家电系统的通信方法，该物联网家电系统的通信方法包括以下步骤：
S1:智能手机接入WIFI路由模块，用户通过智能手机向WIFI路由模块发送访问请求信号；
S2:WIFI路由模块将访问请求信号传送给中央处理器；
S3:中央处理器将访问请求信号传送给PLC通信模块；
S4:PLC通信模块将访问请求信号调制为PLC信号；
S5:PLC信号经PLC网络传送至以太网转换模块；
S6:以太网转换模块进行格式转换，将PLC信号转换为以太网格式，发送至互联网服务器；
S7:互联网服务器对访问请求作出响应，经PLC网络返回被访问数据。
具体而言，步骤S4包括以下步骤：
S41:串口通信电路接收中央处理器发送的访问请求信号，完成中央处理器和载波控制电路之间的串口通信，从而将访问请求信号传送给载波控制电路；
S42:载波控制电路将收到的访问请求信号转换为FSK信号；
S43:载波信号发送电路对载波控制电路输出的FSK信号进行放大，并通过信号耦合电路耦合到电力线上，调制为载有访问信息的PLC信号。
具体而言，步骤S7包括以下步骤：
S71:互联网服务器将被访问数据发送给以太网转换模块；
S72:以太网转换模块进行格式转换，将被访问数据转换为载有被访问信息的PLC信号；
S73:PLC信号经PLC网络发送至PLC通信模块；
S74:PLC通信模块对收到的PLC信号进行解调，恢复出被访问数据，传送给中央处理器；
S75:中央处理器将被访问数据传送给WIFI路由模块；
S76:WIFI路由模块将被访问数据发送给接入WIFI路由模块的智能手机。
具体而言，步骤S74包括以下步骤：
S741:信号耦合电路从电力线中耦合出PLC信号；
S742:载波信号接收电路对信号耦合电路耦合的信号进行滤波
S743:载波信号解调电路对载波信号接收电路输出的信号进行解调，输出至载波控制电路进行处理；
S744: 串口通信电路接收载波控制电路处理后的信号，完成中央处理器和载波控制电路之间的串口通信，从而将被访问数据传送给中央处理器。
本发明与传统智能空调相比较，技术优势有以下几点：
本发明在智能家居中定位更高，传统智能空调仅实现普通空调入网以及通过移动设备远程操纵的功能，实质上与遥控器控制空调并无本质区别；而本发明抢占的是智能家居入口角色，不仅是网络参与者，还是定位网络服务提供者与管理者，所有移动设备、智能家居都将通过其实现Internet互联互通、远程管理。真正的物联网智能家电，传统智能空调通过下载各自的app应用实现单台移动设备与目标空调绑定，进而通过各自厂家智能中心平台实现远程操纵以及空调相关数据的查询；而本发明通过电力线方式组建了家庭空调统一网络，移动设备能够通过智能空调实现上网，同时也可以实现传统智能空调技术中移动设备对空调的无线管理和控制。本发明实现了WIFI网络、互联网、电力线网的融合。
本发明可代替传统路由器在WiFi信号全覆盖方面的作用，并依托安装空调的家庭以及小型公司共有特点，即设计安装空调的家庭以及小型公司一般都有多台空调，且空调温控区域绝大部分覆盖人们起居、工作、休息区域，可以使得空调温控区域与无线信号覆盖区域同步覆盖。相对普通WiFi无线路由器还具有性能稳定可靠的优势，移动终端和无线信号源很近，隔墙隔层部分又由电力线有线传输，速率有保障；组网简单便捷，路由功能的空调只需接电源线，不需要布设网线，拓展功能的空调仅接电源线；绿色环保，低发射功率、消除了用户对高功率辐射可能危害健康的担忧、更加绿色环保。
下面以一户普通三居室户型的本发明安装方案为例进行阐述，首先考虑安装空调位置和数量，假设客厅安装立式空调一台，每个卧室分别安装壁挂式空调一台，共计四台。客厅位置安装立式空调室内机后接入市电，在住宅楼的互联网接入总机处设置以太网转换模块，将互联网接入PLC网络；分别在卧室1、卧室2和卧室3位置安装壁挂式空调，只需接入市电即可，空调之间通过PLC方式传输数据，各个房间均实现了WIFI信号的优质覆盖，用户与空调通过WiFi信号进行数据传输从而实现Internet无线接入，也可同时实现对空调的无线管理和控制。
尽管在装置的上下文中已描述了一些方面，但明显的是这些方面也表示对应方法的描述，其中块或设备与方法步骤或方法步骤的特征相对应。类似地，在方法步骤的上下文中所描述的各方面也表示对应的块或项目或者对应装置的特征的描述。可以通过（或使用）如微处理器、可编程计算机、或电子电路之类的硬件装置来执行方法步骤中的一些或所有。可以通过此类装置来执行最重要的方法步骤中的某一个或多个。
所述实现可以采用硬件或采用软件或可以使用例如软盘、DVD、蓝光、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、或闪存之类的具有被存储在其上的电子可读控制信号的数字存储介质来执行，所述电子可读控制信号与可编程计算机系统配合（或能够与其配合）以使得执行相应的方法。可以提供具有电子可读控制信号的数据载体，所述电子可读控制信号能够与可编程计算机系统配合以使得执行本文所描述的方法。
所述实现还可以采用具有程序代码的计算机程序产品的形式，当计算机程序产品在计算机上运行时，程序代码进行操作以执行该方法。可以在机器可读载体上存储程序代码。
以上所描述的仅是说明性，并且要理解的是，本文所描述的布置和细节的修改和变化对于本领域技术人员而言将是明显的。因此，意在仅由所附权利要求的范围而不是由通过以上描述和解释的方式所呈现的特定细节来限制。

Claims (7)

1.一种物联网家电系统，包括：
智能手机，布置在多个房间内的多个智能空调，PLC网络和以太网转换模块；
每个智能空调包括WIFI路由模块和PLC通信模块；
智能空调通过PLC通信模块接入PLC网络，利用PLC网络对多个智能空调进行组网；
PLC网络经由以太网转换模块连接互联网；
智能手机以无线方式接入WIFI路由模块，从而实现智能手机与互联网之间的数据传输。
2.根据权利要求1所述的物联网家电系统，其中，
智能空调还包括中央处理器和温湿度传感器，温湿度传感器用于采集室内的温度和湿度，将采集数据传送给中央处理器，中央处理器将采集到的温度和湿度与目标温湿度对比，生成温控指令。
3.根据权利要求1所述的物联网家电系统，其中，
PLC通信模块包括通信电路、载波控制电路、载波发送电路、载波接收电路、模拟调制电路以及信号耦合电路；其中，
通信电路为串口通信电路，与中央处理器和载波控制电路连接，完成中央处理器和载波控制电路之间的串口通信；
载波信号发送电路对载波控制电路输出的信号进行放大，并通过信号耦合电路耦合到电力线上；
载波信号接收电路对信号耦合电路耦合的信号进行滤波并通过载波信号解调电路解调后输出至载波控制电路进行处理；
中央处理器进一步连接到WIFI路由模块，从而实现数据在WIFI网络和PLC网络之间的传输。
4.一种物联网家电系统的通信方法，包括以下步骤：
S1:智能手机接入WIFI路由模块，用户通过智能手机向WIFI路由模块发送访问请求信号；
S2:WIFI路由模块将访问请求信号传送给中央处理器；
S3:中央处理器将访问请求信号传送给PLC通信模块；
S4:PLC通信模块将访问请求信号调制为PLC信号；
S5:PLC信号经PLC网络传送至以太网转换模块；
S6:以太网转换模块进行格式转换，将PLC信号转换为以太网格式，发送至互联网服务器；
S7:互联网服务器对访问请求作出响应，经PLC网络返回被访问数据。
5.根据权利要求4所述的物联网家电系统的通信方法，其中，步骤S4具体包括：
S41:串口通信电路接收中央处理器发送的访问请求信号，完成中央处理器和载波控制电路之间的串口通信，从而将访问请求信号传送给载波控制电路；
S42:载波控制电路将收到的访问请求信号转换为FSK信号；
S43:载波信号发送电路对载波控制电路输出的FSK信号进行放大，并通过信号耦合电路耦合到电力线上，调制为载有访问信息的PLC信号。
6.根据权利要求4所述的物联网家电系统的通信方法，其中，步骤S7具体包括：
S71:互联网服务器将被访问数据发送给以太网转换模块；
S72:以太网转换模块进行格式转换，将被访问数据转换为载有被访问信息的PLC信号；
S73:PLC信号经PLC网络发送至PLC通信模块；
S74:PLC通信模块对收到的PLC信号进行解调，恢复出被访问数据，传送给中央处理器；
S75:中央处理器将被访问数据传送给WIFI路由模块；
S76:WIFI路由模块将被访问数据发送给接入WIFI路由模块的智能手机。
7.根据权利要求6所述的物联网家电系统的通信方法，其中，步骤S74具体包括：
S741:信号耦合电路从电力线中耦合出PLC信号；
S742:载波信号接收电路对信号耦合电路耦合的信号进行滤波
S743:载波信号解调电路对载波信号接收电路输出的信号进行解调，输出至载波控制电路进行处理；
S744: 串口通信电路接收载波控制电路处理后的信号，完成中央处理器和载波控制电路之间的串口通信，从而将被访问数据传送给中央处理器。
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