CN109120415A - 一种基于PoE总线的家居控制系统 - Google Patents

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王晓东
章昭
徐鹤还
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Abstract

本发明公开了一种基于PoE总线的家居控制系统，利用网线实现所有具有小功率输出的家居设备的供电及数据通信。基于PoE总线的家居控制系统包括内置墙面的PoE控制主机以及基于PoE线路和PoE控制主机连接的终端设备，解决了智能家居系统的安全、升级以及兼容性问题。

Description

一种基于PoE总线的家居控制系统
【技术领域】
本发明涉及智能控制领域，特别是一种基于PoE线路的家居控制系统，利用PoE总线技术为家居设备供电及数据传递。
【背景技术】
随着物联网的发展，智能家居系统已经成为现代地产及家装的重要组成部分，传统的智能家居设备都需要通过220VAC交流输电和交流通断控制，而家里的终端设备使用强电不仅存在安全风险，而且终端设备都需要强弱电转换，既增加了成本也让控制变得复杂，后续产品的升级难度增加。比如用短距离无线或专用总线方式，都存在通信协议不兼容以及设备替换难等问题。
因此，本发明提出利用PoE线路实现家居设备供电及通信能力的方式，解决目前智能家居系统的安全、升级以及兼容性问题。PoE（Power Over Ethernet）指的是在现有的以太网Cat.5布线基础架构不作任何改动的情况下，在为一些基于IP的终端（如IP电话机、无线接入点AP、网络摄像机等）传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术。PoE也被称为基于局域网的供电系统（POL，Power over LAN）或有源以太网（ActiveEthernet），有时也被简称为以太网供电，这是利用现存标准以太网传输电缆的同时传送数据和电功率的最新标准规范，并保持了与现存以太网系统和用户的兼容性。
【发明内容】
本发明首先针对现有技术中存在的技术问题提出了一种基于PoE总线的家居控制系统，利用网线实现所有具有小功率输出的家居设备的供电及数据通信。
为此，本发明采用的技术方案是：一种基于PoE总线的家居控制系统，包括内置墙面的PoE控制主机以及基于PoE线路和PoE控制主机连接的终端设备。
所述PoE控制主机包括直流供电电源、智能控制中心、PoE供电模块、通信及采集模块、PoE交换机和网络路由器，所述直流供电电源用于将电网交流电转换成直流电，并通过PoE供电模块为若干终端设备提供直流电源，并向智能控制中心、通信及采集模块、PoE交换机和网络路由器提供电源，智能控制中心分别连接PoE交换机和网络路由器，PoE交换机连接通信及采集模块，所述PoE供电模块通过DC-DC转换电路为各终端设备提供直流电力，通信及采集模块用于在提供所述直流电力下与各终端设备建立数据信道
其中，所述直流供电电源具有过热保护、过流保护、短路保护以及开路保护电路。所述直流供电电源采用模块化设计，根据设备功率热插拔式增减电源模块。
所述PoE供电模块、通信及采集模块采用标准RJ45接口，通过网线以星型、总线型或树状型布线方式连接各个终端设备。所述通信及采集模块支持开关量（干接点）方式、485总线方式、TCP／IP网络方式等。
所述智能控制中心用于对所述终端设备进行统一管理及逻辑处理，通过数据采集、设备控制、场景管理、自动化控制以及云平台数据同步等，实现所述PoE智能家居系统的管理。所述PoE交换机用于为无线AP、视频监控、影视频提供设备供电、地址分配以及数据通信。所述网络路由器用于接收来自外部的运营商数据服务，通过网络路由为家庭提供数据服务。
基于PoE协议的终端设备是指基于PoE供电的智能家电、传感器、开关、USB插座、灯具、电动窗帘、背景音乐、无线路由、视频监控、可视对讲等设备。所述基于PoE的终端设备采用低压直流供电，由所述PoE控制主机提供12~48V的直流电源，并通过网线与所述PoE控制主机进行信号和数据通信。
进一步的，一种家居控制设备，包含至少一个主控制箱，多个从控制箱。所述主控制箱和从控制箱内置墙面并且各自包含上述PoE控制主机，所述主控制箱与多个从控制箱之间通过网线连接，从而是实现接入的终端设备电源功率的扩展。
本发明的有益效果是：
一种基于PoE总线的家居控制系统，利用网线实现所有家居设备（小功率）的供电及数据通信，解决智能家居系统的安全、升级以及兼容性问题；
直流供电电源可以支持本地UPS（Uninterruptible Power supply，不间断供电）模式，一旦停电，可以保证基本的生活用电需求以及家居设备的基础功能，进入UPS模式后本发明系统会自动降低终端设备的用电输出电流，以降低功耗，延长供电时间；
所述PoE供电模块、通信及采集模块可以提供多路标准RJ45接口输出，可以根据不同的终端设备提供不同的电气接口，如大功率接口、网络接口、采集接口或总线通信接口等，但布线方式完全一样，用户后期可以方便设备升级及更换。
【附图说明】
图1是本发明系统的功能结构框图；
图2是本发明系统的另一功能结构框图。
【具体实施方式】
参照图1、2，基于PoE总线的家居控制系统的实施例包括内置墙面的PoE控制主机以及基于PoE线路和PoE控制主机连接的终端设备。PoE控制主机包括直流供电电源、智能控制中心、PoE供电模块、通信及采集模块、PoE交换机和网络路由器。所述直流供电电源用于将交流电转换成直流电，为终端设备提供直流电源。
其中，所述直流供电电源具有过热保护、过流保护、短路保护以及开路保护电路。所述直流供电电源采用模块化设计，支持热插拔，可根据设备功率增减电源模块。直流供电电源可以支持本地UPS（Uninterruptible Power supply，不间断供电）模式，一旦停电，可以保证基本的生活用电需求以及家居设备的基础功能，进入UPS模式后本发明系统会自动降低终端设备的用电输出电流，以降低功耗，延长供电时间。
所述PoE供电模块、通信及采集模块用于为终端设备提供电源、数据通信以及数据采集通道，所述PoE供电模块、通信及采集模块采用标准RJ45接口，通过网线以星型、总线型或树状型布线方式连接各个终端设备。
所述通信及采集模块支持开关量（干接点）方式、485总线方式、TCP／IP网络方式等。所述PoE供电模块、通信及采集模块可以提供多路标准RJ45接口输出，可以根据不同的终端设备提供不同的电气接口，如大功率接口、网络接口、采集接口或总线通信接口等，但布线方式完全一样，用户后期可以方便设备升级及更换。
所述智能控制中心用于对所述终端设备进行统一管理及逻辑处理，通过数据采集、设备控制、场景管理、自动化控制以及云平台数据同步等，实现所述PoE智能家居系统的管理。所述PoE交换机用于为无线AP、视频监控、影视频提供设备供电、地址分配以及数据通信。所述网络路由器用于接收来自外部的运营商数据服务，通过网络路由为家庭提供数据服务。
基于PoE的终端设备是指基于PoE供电的智能家电、传感器、开关、USB插座、灯具、电动窗帘、背景音乐、无线路由、视频监控、可视对讲等设备。所述基于PoE的终端设备采用低压直流供电，由所述基于PoE控制主机提供电源，并通过网线与所述PoE控制主机进行信号和数据通信。
进一步的如图2，一种家居控制设备包含至少一个主控制箱，多个从控制箱。所述主控制箱与多个所述从控制箱之间通过网线连接，所述主控制箱和从控制箱内置墙面并且各自包含上述PoE控制主机，从而是实现接入设备以及电源功率的扩展。
以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1. 一种基于PoE总线的家居控制系统，其特征在于，包括内置墙面的PoE控制主机以及基于PoE线路和PoE控制主机连接的终端设备。
2.根据权利要求1所述的家居控制系统，其特征在于，所述PoE控制主机包括直流供电电源、智能控制中心、PoE供电模块、通信及采集模块、PoE交换机和网络路由器，所述直流供电电源用于将电网交流电转换成直流电，并通过PoE供电模块为若干终端设备提供直流电源，并向智能控制中心、通信及采集模块、PoE交换机和网络路由器提供电源，智能控制中心分别连接PoE交换机和网络路由器，PoE交换机连接通信及采集模块，所述PoE供电模块通过DC-DC转换电路为各终端设备提供直流电力，通信及采集模块用于在提供所述直流电力下与各终端设备建立数据信道
根据权利要求2所述的家居控制系统，其特征在于，所述直流供电电源采用模块化设计，根据设备功率热插拔式增减电源模块。
3.根据权利要求2所述的家居控制系统，其特征在于，所述PoE供电模块、通信及采集模块采用标准RJ45接口，通过网线以星型、总线型或树状型布线方式连接各个终端设备。
4.根据权利要求1所述的家居控制系统，其特征在于，所述终端设备采用低压直流供电，由所述PoE控制主机提供12~48V直流电源，并通过网线与所述PoE控制主机进行信号和数据通信。
5.一种家居控制设备，其特征在于，包含至少一个主控制箱和多个从控制箱。
6.所述主控制箱和从控制箱内置墙面并且各自包含上述PoE控制主机，所述主控制箱与多个从控制箱之间通过网线连接。
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