CN109814399A - 一种基于地零线间载波的智能家居系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于地零线间载波的智能家居系统，遥控型用电器、分控器模块、自定义开关、三孔插座、家居物联网网关均连接在火线、零线、地线上，家居物联网网关与无线式传感器、微型计算机、智能手机相连接，家居物联网网关与广义数据接口相连接，遥控型用电器、固定式遥控器相连接，移动式自定义开关、分控器模块相连接，三孔插座还与分控器模块相连接。本发明具备良好的数据传输功能，信号隔离能力强，信号传输的稳定性好，数据的安全性强，建构系统的成本低，方便后期的扩展，系统对于整个网络能够低负荷运行。有利于建立智能家居的各项技术标准，极大地减少目前智能家居模式带来网络负荷，节省公共网络资源。

Description

一种基于地零线间载波的智能家居系统

技术领域

本发明涉及智能家居技术领域，尤其涉及一种基于地零线间载波的智能家居系统。

背景技术

智能家居的定义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程事务的管理系统，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环境。其发展前景非常广阔。

智能家居系统的基础是户内数据传输系统，在数据传输系统上接入各种功能用电设备、控制器及系统管理终端从而构成一个物联网系统，加上驱动(控制)程序才是一个完整的家居智能化系统。

家居智能化系统应该具备七大特性：

1、具备数据传输功能是家居智能化的基础；

2、信号隔离能力：避免户-户间信号干扰；

3、信号传输的稳定性：设备掉线会导致功能缺失；

4、安全性：具备良好的抵御入侵能力；

5、低成本：成本过高，一般家庭难以接受，影响产品的推广；

6、方便扩展：家庭电器日新月异，新电器入网困难的话，会令客户产生抵触；

7、使用便利性：过于专用或繁琐的使用模式会让很多用户望而却步。

目前，现有的家居智能化系统通常采用RS485有线连接、LAN有线网络等专用线路模式、电力线载波通信模式、WIFI、蓝牙、Zigbee、315/433MHz ISM信道等无线通信模式来实现数据通信。

采用RS485和LAN有线网络等专用线路模式，具有良好的数据传输能力，稳定性性强，同时对信号可以实施物理介质隔离、安全性也是最好的，但需要专门敷设线路。在实际应用中，除了成本高之外更无法应对灵活的后期调整。专用线路模式的代表是LAN方式，多见于制造型企业的生产车间。

无线通信模式的WIFI、蓝牙、Zigbee同属2.4GHz无线信道，虽然有成本与扩展方面有优势，但因该信道频率高，绕射性能很差，在家居中容易存在信号盲区，需要附加信号中继器，且2.4GHz无线信道本身比较拥挤，通信冲突几率高，既导致自身可靠性下降也影响了其他设备间的通信；315/433MHz ISM信道则容易与周边设备(如邻居的家居系统)发生互扰，降低了彼此的可靠性。另外，针对目前应用最为广泛的WIFI系统，由于一般家用路由器提供的WIFI性能不佳，不能同时支持太多的接入设备，因此当家居系统趋向丰富时，掉线情况也趋向严重；而且，无线信号传输存在先天性的安全缺陷。

电力线载波通信系统的优点是利用家居的供电系统(火线-零线间)进行数据传输，使用便利、扩展容易。然而，由于需要在干扰严重的电力线上实现通信(每个非纯阻性用电器都是一个电力线干扰源，而电力线上常见的触点电弧更是在很宽的频带上带来很大的干扰)，其成本难以降低，而且基于电力线载波的网络通信目前已进入推广期，在彼此没有明确的频带标准和边带标准的前提下，采用电力线载波容易与日后可能的网络系统发生冲突。且该系统是利用电表来实现与外部的信号隔离，而家居电表绝大部分集中安装在室外，几乎等同于不设防。

就当前市场来看，有线通信模式的智能家居，由于RS485、LAN的用户体验极差，市场几乎见不到；电力线载波因为其高成本及安全性低导致推广极为困难。

在我国，几乎每家每户都安装有WIFI。所以，市场上所能看到的智能家居产品，绝大部分是基于WIFI进行无线信号传输的。这一类WIFI型产品在单独使用的时候确实有着非常好的便利性，但在技术层面来看，其短板也是非常明显的：

1、WIFI产品不存在本地控制器，所有的控制点或监测点(用电器)都作为一个独立终端直接面向互联网(直接通过互联网连接其云服务器)，因此当家居智能化系统趋向广泛而普及的时候，云服务器的负荷(并发数)将大幅增加，对服务器性能无疑是个严峻的挑战；

2、随着家庭中这类WIFI产品的不断增多，掉线问题频发，影响用户体验；

3、WIFI产品抵御入侵能力非常差，造成网络不雅视频事件频发；

智能家居产品没有甚至不可能有通用的APP，家庭购买不同的家用电器或控制器就必须安装大量的APP，用的越多越繁琐。目前的智能家居产品也不存在本地控制器，造成无法建构家居内独立的物联网络，也就是没有真正意义上的智能家居系统，只有智能家居产品。

LAN有线网络、WIFI、电力线载波等都是高带宽信号(比如视频)模式，而家居智能化的家用电器控制信号低带宽完全能够满足。对于智能家居而言，将家用电器控制信号并入高带宽数据传输系统所带来的弊端是显而易见的。理想的智能家居通信架构应该是以低带宽的控制信号传输构建系统通信基础，将高带宽信号传输作为功能(大规模数据)应用层来配置。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于地零线间载波的智能家居系统，以解决现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于地零线间载波的智能家居系统，包括火线、零线、地线、扼流圈、移动式自定义开关、开关式用电器、固定式传感器、遥控型用电器、直控型用电器、多个分控器模块、自定义开关、固定式遥控器、三孔插座、无线式传感器、微型计算机、智能手机、广义数据接口、家居物联网网关，所述遥控型用电器、分控器模块、自定义开关、三孔插座、家居物联网网关均连接在火线、零线、地线上，所述家居物联网网关与无线式传感器、微型计算机、智能手机相连接，所述家居物联网网关与广义数据接口相连接，所述遥控型用电器、固定式遥控器相连接，所述移动式自定义开关、分控器模块相连接，所述三孔插座还与分控器模块相连接。

进一步地，所述直控型用电器上集成分控器模块。

进一步地，所述家居物联网网关、广义数据接口、每个分控器模块与移动式自定义开关、自定义开关均设置有唯一地址。

进一步地，所述分控器模块与开关式用电器、固定式传感器、遥控型用电器、直控型用电器、无线式传感器直接或者间接相连且一一对应，根据系统指令控制对应的用电器件完成系统规定动作。

进一步地，所述分控器模块包括电源、信号转换模块以及控制执行件，电源、信号转换模块以及控制执行件均挂接在火线、零线、地线上。

进一步地，所述广义数据接口包括RS422/RS485接口模块、RS232接口模块或者LAN接口模块。

进一步地，所述零线、地线的载波进行数据传输，传输信号采用100KHz以上频率。

进一步地，所述地线上设置扼流圈。

本发明的有益效果是：

本发明具备良好的数据传输功能，信号隔离能力强，信号传输的稳定性好，数据的安全性强，建构系统的成本低，方便后期的扩展，系统对于整个网络能够低负荷运行。有利于建立智能家居的各项技术标准，使用本发明技术方案给用户带来安全性、便利性及低成本体验将助推智能家居产业的高速发展，极大地减少目前智能家居模式带来网络负荷，节省公共网络资源。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的原理框图。

图2是本发明的分控器模块原理框图。

具体实施方式

如图1所示，一种基于地零线间载波的智能家居系统，包括火线1、零线2、地线3、扼流圈4、移动式自定义开关5、开关式用电器6、固定式传感器7、遥控型用电器8、直控型用电器9、多个分控器模块10、自定义开关11、固定式遥控器12、三孔插座13、无线式传感器14、微型计算机15、智能手机16、广义数据接口17、家居物联网网关18，遥控型用电器8、分控器模块10、自定义开关11、三孔插座13、家居物联网网关18均连接在火线1、零线2、地线3上，家居物联网网关18与无线式传感器14、微型计算机15、智能手机16无线连接，家居物联网网关18与广义数据接口17有线连接，遥控型用电器8、固定式遥控器12无线连接，移动式自定义开关5、分控器模块10无线连接，三孔插座13还与分控器模块10有线连接。

其中，直控型用电器9上集成分控器模块10。家居物联网网关18、广义数据接口17、每个分控器模块10与移动式自定义开关5、自定义开关11均设置有唯一地址。分控器模块10与开关式用电器6、固定式传感器7、遥控型用电器8、直控型用电器9、无线式传感器14直接或者间接相连且一一对应，根据系统指令控制对应的用电器件完成系统规定动作。如图2所示，分控器模块10包括电源、信号转换模块以及控制执行件，电源、信号转换模块以及控制执行件均挂接在火线1、零线2、地线3上。广义数据接口17包括RS422/RS485接口模块、RS232接口模块或者LAN接口模块。零线2、地线3的载波进行数据传输，传输信号采用100KHz以上频率，地线3上设置扼流圈4。

本智能家居系统是由安装连接在户内电力线网上的家居网关、各种传感器、家用电器及其控制模块等构成的家居物联网。

通过家居电力系统的地线3与零线2载波进行数据传输，传输信号采用100KHz以上频率，在电力线入户处的地线3上安装扼流圈4，对外部进行信号隔离。当电力系统漏电时，地线3有工频50Hz电流通过，扼流圈4不予阻隔，确保地线3的原有功能。

系统通过家居物联网网关18与外部网络连接，形成家居内独立的物联网体系，入户物联网网关18设有专用于系统管理设置的硬件开关，需要对系统中分控器模块10、移动式自定义开关5、自定义开关11进行定义及对使用权限进行设定时才打开，系统管理者的微型计算机15或智能手机16(手持终端)可以与物联网网关18建立连接，此时系统才能接受管理数据读入，用物理隔离模式杜绝外部入侵式的管理数据篡改。

分控器模块10与开关式用电器6、固定式传感器7、遥控型用电器8、直控型用电器9、无线式传感器14一一对应，根据系统指令控制对应的用电器件完成系统规定动作。同时，监测记录用电器件的运作数据，以备系统提取使用。

直控型用电器9已在制造过程中加入分控器模块10，使用时只要三孔插座13与电力线的火线1、零线2、地线3连接，就可以实现系统控制功能。分控器模块10也可以通过用电器遥控发射装置12对遥控型用电器8进行控制。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于地零线间载波的智能家居系统，其特征在于：包括火线(1)、零线(2)、地线(3)、扼流圈(4)、移动式自定义开关(5)、开关式用电器(6)、固定式传感器(7)、遥控型用电器(8)、直控型用电器(9)、多个分控器模块(10)、自定义开关(11)、固定式遥控器(12)、三孔插座(13)、无线式传感器(14)、微型计算机(15)、智能手机(16)、广义数据接口(17)、家居物联网网关(18)，所述遥控型用电器(8)、分控器模块(10)、自定义开关(11)、三孔插座(13)、家居物联网网关(18)均连接在火线(1)、零线(2)、地线(3)上，所述家居物联网网关(18)与无线式传感器(14)、微型计算机(15)、智能手机(16)相连接，所述家居物联网网关(18)与广义数据接口(17)相连接，所述遥控型用电器(8)、固定式遥控器(12)相连接，所述移动式自定义开关(5)、分控器模块(10)相连接，所述三孔插座(13)还与分控器模块(10)相连接。

2.如权利要求1所述的一种基于地零线间载波的智能家居系统，其特征在于：所述直控型用电器(9)上集成分控器模块(10)。

3.如权利要求1所述的一种基于地零线间载波的智能家居系统，其特征在于：所述家居物联网网关(18)、广义数据接口(17)、每个分控器模块(10)与移动式自定义开关(5)、自定义开关(11)均设置有唯一地址。

4.如权利要求1所述的一种基于地零线间载波的智能家居系统，其特征在于：所述分控器模块(10)与开关式用电器(6)、固定式传感器(7)、遥控型用电器(8)、直控型用电器(9)、无线式传感器(14)直接或者间接相连且一一对应，根据系统指令控制对应的用电器件完成系统规定动作。

5.如权利要求1所述的一种基于地零线间载波的智能家居系统，其特征在于：所述分控器模块(10)包括电源、信号转换模块以及控制执行件，电源、信号转换模块以及控制执行件均挂接在火线(1)、零线(2)、地线(3)上。

6.如权利要求1所述的一种基于地零线间载波的智能家居系统，其特征在于：所述广义数据接口(17)包括RS422/RS485接口模块、RS232接口模块或者LAN接口模块。

7.如权利要求1所述的一种基于地零线间载波的智能家居系统，其特征在于：所述零线(2)、地线(3)的载波进行数据传输，传输信号采用100KHz以上频率。

8.如权利要求1所述的一种基于地零线间载波的智能家居系统，其特征在于：所述地线(3)上设置扼流圈(4)。