CN107367951A - 一种基于电力线载波的智能家居通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于通讯技术领域，涉及一种基于电力线载波的智能家居通信系统。包括家居设备节点模块、载波主节点模块、家庭网关模块以及用户终端模块；家居设备节点模块与载波主节点模块连接，用于将各设备节点之间进行连接，对各种数据的采集探测；载波主节点模块与家庭网关模块连接，用于主导家庭网络建立的整个过程；家庭网关模块与用户终端连接，用于将外部网络中发送的控制命令传送给相应的家居设备；用户终端模块用于发送控制命令以及接收相应的家居设备信息。本发明提供的一种基于电力线载波的智能家居通信系统，使用载波通信方式使通信模块内嵌至家居设备中，减少了用户手动将电器接入家庭网关的复杂性，大大的提高了智能家居设备的接入比例。

Description

一种基于电力线载波的智能家居通信系统
技术领域
本发明属于通讯技术领域，更具体地，涉及一种基于电力线载波的智能家居通信系统。
背景技术
智能家居又称智能住宅，是以住宅为平台安装有智能家居系统的居住环境，实施智能家居系统的过程就称为智能家居集成。通俗地说，它是融合了自动化控制系统、计算机网络系统和网络通信技术于一体的网络化智能化的家居控制系统。
现阶段，智能家居是利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术，将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日常事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住目标。
智能家居系统是实现智能家居功能的设施，主要包含8大子系统：家居照明控制子系统、家庭安防子系统、家庭环境控制子系统、背景音乐子系统、家庭娱乐子系统、家庭能量管理（三表抄送）子系统、家庭自动化子系统和家庭信息处理子系统。
但目前，智能家居最大的痛点在对于智能家居的网络连接需要接入各种通信手段，但没有一种通信手段能最有效地解决接入的便利性问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于电力线载波的智能家居通信系统，使用载波通信方式连接智能家居设备，减少了用户手动将电器接入家庭内部网络的复杂性。
为解决上述问题，本发明提供的技术方案是：一种基于电力线载波的智能家居通信系统，其中，包括家居设备节点模块、载波主节点模块、家庭网关模块以及用户终端模块；
所述的家居设备节点模块与载波主节点模块连接，用于将各设备节点之间进行连接，以及对各种数据的采集探测，并对相应的家电设备进行控制；
所述的载波主节点模块与家庭网关模块连接，用于主导家庭网络建立的整个过程，包括采集控制节点信息、发现网络拓扑结构的改变以及与众多节点进行通信；
所述的家庭网关模块与用户终端连接，用于将外部网络中发送的控制命令传送给相应的家居设备；
所述的用户终端模块用于对发送控制命令以及接收相应的家居设备信息。
进一步地，所述的家居设备节点包括信息收发模块、受控终端以及接口控制模块所述的信息首发模块与受控终端通过接口控制模块连接。
进一步地，所述的信息首发模块为系统中各网络节点的通信接口，用于对网络中各节点设备的无线连接、无线数据或指令的收发。
进一步地，所述的受控终端还包块传感器，用于监控采集所设定的数据信息，以及对家居设备的控制。可进行环境中温度、湿度等各种数据的采集、非法闯入、火灾或有毒气体等意外灾难情况的探测以及对各种家电设备的控制。
进一步地，所述的载波主节点对家庭网络的建立，包括系统初始化、网络的建立、地址的分配和成员的加入、节点设备数据的更新、以及建立数据转发表、建立设备关联表。
进一步地，所述的载波主节点对网络拓扑结构改变的发现，包括对设备节点的插入和拆除、修改和维护网络地址表的信息的发现。
进一步地，还包括家庭子网络模块，所述的家庭子网络模块与家庭网关模块以及家居设备节点模块连接，用于将各个设备节点之间进行连接。
进一步地，所述的家庭网关模块包括家庭网关软件模块，所述的家庭网关软件模块包括用户界面模块和程序模块，所述的程序模块用于对整个系统的功能进行划分和实现，并为用户界面模块提供接口支持。
进一步地，所述的用户终端为台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、智能手机或者智能手表中的一种或多种。
进一步地，所述的用户终端通过无线或者有线网络与家庭网关模块连接。
与现有技术相比，有益效果是：本发明提供的一种基于电力线载波的智能家居通信系统，使用载波通信方式使通信模块内嵌至智能家居家电中，减少了用户手动将电器接入家庭内部网络的复杂性，大大的提高了智能家居设备的接入比例。
附图说明
图1 为本发明连接关系示意图。
图2为本发明真题结构示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示，一种基于电力线载波的智能家居通信系统，其中，包括家居设备节点模块、载波主节点模块、家庭网关模块以及用户终端模块；
家居设备节点模块与载波主节点模块连接，用于将各设备节点之间进行连接，以及对各种数据的采集探测，并对相应的家电设备进行控制；
载波主节点模块与家庭网关模块连接，用于主导家庭网络建立的整个过程，包括采集控制节点信息、发现网络拓扑结构的改变以及与众多节点进行通信；
家庭网关模块与用户终端连接，用于将外部网络中发送的控制命令传送给相应的家居设备；
用户终端模块用于对发送控制命令以及接收相应的家居设备信息。
在本发明中，从功能层次来分，智能家居系统由家居设备节点模块、载波主节点模块、家庭网关模块、用户终端模块四个部分组成。从网络拓扑上分为远程控制网络和家庭控制网络两部分，远程控制网络基于Internet技术，家庭控制网络基于载波技术。家居设备节点包含通信收发模块和受控终端模块以及接口控制模块，载波主节点是载波的接收设备，家居设备节点通过载波通信网络与家庭网关通信，家庭网关还能通过Internet与用户终端通信。
在本发明中，智能家居系统在家庭环境中通过增加载波设备或更换带载波功能的智能家居设备实现整体的控制和监测，同时作为网管的主载波机还包含了一个具有较高处理能力的MCU内核，单片机根据预先写入的程序，采集传感器信息、转发命令和状态信息，通过继电器控制家居设备的工作。
具体地，家居设备节点包括信息收发模块、受控终端以及接口控制模块所述的信息首发模块与受控终端通过接口控制模块连接。家居设备节点的底层终端主要包括三表计量节点、环境温度湿度监测和控制节点、报警信号采集节点、家电控制节点、灯光控制节点等。
其中，信息首发模块为系统中各网络节点的通信接口，用于对网络中各节点设备的无线连接、无线数据或指令的收发。
另外，受控终端还包块传感器，用于监控采集所设定的数据信息，以及对家居设备的控制。可进行环境中温度、湿度等各种数据的采集、非法闯入、火灾或有毒气体等意外灾难情况的探测以及对各种家电设备的控制。
在一些实施例中，载波主节点对家庭网络的建立，包括系统初始化、网络的建立、地址的分配和成员的加入、节点设备数据的更新、以及建立数据转发表、建立设备关联表。
在一些实施例中，载波主节点对网络拓扑结构改变的发现，包括对设备节点的插入和拆除、修改和维护网络地址表的信息的发现。
在本发明中，载波主节点模块是家庭控制网络的主控设备，要求必须由载波通信设备组成，一方面它主导家庭内部网络建立的整个过程，主要包括系统初始化、网络的建立、地址的分配和成员的加入、节点设备数据的更新、数据转发表、设备关联表等几个方面，另一方面作为家庭网关模块和设备节点模块之间的桥梁，完成家庭网关模块和家居设备节点模块的通信。家居主节点模块也作为协调器，处于载波网络的最上层，功能较为复杂，因此智能家居系统对家居主节点的硬件配置也有较高的要求。系统通电后，家居主节点首先选择一个空闲信道，采集活动节点信息，并为之分配一个唯一的节点号，完成系统地址表的初始化；系统运行过程中，家居主节点要与众多设备节点进行通信，并对它们进行相应的控制。除此之外，家居主节点模块必须能发现网络拓扑结构的改变，如设备节点的插入和拆除，修改和维护网络地址表的信息，实现网络的自组织功能。
在一些实施例中，还包括家庭子网络模块，家庭子网络模块与家庭网关模块以及家居设备节点模块连接，用于将各个设备节点之间进行连接。家庭网关模块在本设计中充当网络接口单元的作用，它既可以与家庭子网中的设备进行直接通信，还能与外部Internet进行直接的连接。
在一些实施例中，家庭网关模块包括家庭网关软件模块，家庭网关软件模块包括用户界面模块和程序模块，程序模块用于对整个系统的功能进行划分和实现，并为用户界面模块提供接口支持。家庭网关模块将外部网络中发送的控制命令通过家庭子网传递到相应的家居设备．在其中起到信息通道的作用。它可以从不同的外部网络接收通讯信号，通过家庭网络传递信号给某个终端设备。家庭网关模块并不只是一个简单的协议转换设备，更是一个对外的家庭内部网络控制接口，从结构看，家庭网关是家庭外部TCP/IP网络和局部家庭网络之间的连接点。家庭网关软件主要分为用户界面和程序模块两部分，程序模块主要完成对整个系统功能的模块划分及实现，并为用户界面提供接口支持；这样的划模块设计使得整个系统具有更强的扩展性和更清晰的结构。
在一些实施例中，用户终端为台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、智能手机或者智能手表中的一种或多种。
在一些实施例中，用户终端通过无线或者有线网络与家庭网关模块连接。本系统中的家庭网关是一台与Internet相连，并且拥有固定IP地址的服务器，为了实现由手机等用户终端到家庭网关的远程数据传输；手机等用户终端可以开通GPRS、3G或4G数据业务，使用数据连接功能连接到当地的业务节点，然后接入Internet，也可以通过WiFi实现与家庭网关的无线通信。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于电力线载波的智能家居通信系统，其特征在于，包括家居设备节点模块、载波主节点模块、家庭网关模块以及用户终端模块；
所述的家居设备节点模块与载波主节点模块连接，用于将各设备节点之间进行连接，以及对各种数据的采集探测，并对相应的家电设备进行控制；
所述的载波主节点模块与家庭网关模块连接，用于主导家庭网络建立的整个过程，包括采集控制节点信息、发现网络拓扑结构的改变以及与众多节点进行通信；
所述的家庭网关模块与用户终端连接，用于将外部网络中发送的控制命令传送给相应的家居设备；
所述的用户终端模块用于对发送控制命令以及接收相应的家居设备信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于电力线载波的智能家居通信系统，其特征在于，所述的家居设备节点包括信息收发模块、受控终端以及接口控制模块所述的信息首发模块与受控终端通过接口控制模块连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于电力线载波的智能家居通信系统，其特征在于，所述的信息首发模块为系统中各网络节点的通信接口，用于对网络中各节点设备的无线连接、无线数据或指令的收发。
4.根据权利要求2所述的一种基于电力线载波的智能家居通信系统，其特征在于，所述的受控终端还包块传感器，用于监控采集所设定的数据信息，以及对家居设备的控制。
5.根据权利要求1述的一种基于电力线载波的智能家居通信系统，其特征在于，所述的载波主节点对家庭网络的建立，包括系统初始化、网络的建立、地址的分配和成员的加入、节点设备数据的更新、以及建立数据转发表、建立设备关联表。
6.根据权利要求5所述的一种基于电力线载波的智能家居通信系统，其特征在于，所述的载波主节点对网络拓扑结构改变的发现，包括对设备节点的插入和拆除、修改和维护网络地址表的信息的发现。
7.根据权利要求1述的一种基于电力线载波的智能家居通信系统，其特征在于，还包括家庭子网络模块，所述的家庭子网络模块与家庭网关模块以及家居设备节点模块连接，用于将各个设备节点之间进行连接。
8.根据权利要求1述的一种基于电力线载波的智能家居通信系统，其特征在于，所述的家庭网关模块包括家庭网关软件模块，所述的家庭网关软件模块包括用户界面模块和程序模块，所述的程序模块用于对整个系统的功能进行划分和实现，并为用户界面模块提供接口支持。
9.根据权利要求1述的一种基于电力线载波的智能家居通信系统，其特征在于，所述的用户终端为台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、智能手机或者智能手表中的一种或多种。
10.根据权利要求9述的一种基于电力线载波的智能家居通信系统，其特征在于，所述的用户终端通过无线或者有线网络与家庭网关模块连接。
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