CN109981146B - 基于电力线通信的家庭物联网系统 - Google Patents

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Abstract

一种基于电力线通信的工业或家庭物联网系统，包括电力线耦合装置与电力线应用终端，每一电力线应用终端对应于一个应用设备，所述应用设备包括但不限于电脑终端、能源模块、安防模块、照明模块、以及电气设备模块中的一种或多种，所述每一电力线应用终端还包括至少一安全控制部，所述安全控制部至少具有存储部、运算部、执行部，所述存储部存储有本应用终端的安全信息，所述本应用终端的安全信息包括但不限于安全权限等级、安全优先级等级、安全算法信息、安全执行等级，从而提高了系统的可靠性和安全性。

Description

基于电力线通信的家庭物联网系统
技术领域
本发明涉及基于电力线通信的工业或家庭物联网控制系统及控制方法，尤其是涉及一种基于电力线通信的家庭物联网保护装置。
背景技术
随着物联网技术的发展，万物互联成为未来新技术的发展趋势，出于成本和可靠性的考虑，采用电力线载波通信的工业或家庭物联网系统应用在一些重要的应用场合，现有的物联网系统中，已有电力线通信系统的体系架构，具体的，调制解调器为因特网调制解调后，PLC主控应用终端接收到解调出来的网络信号后，将其转换为电力线通信的数据包，并进行加密、OFDM调制、D/A转换、放大等处理，然后通过耦合电路将电力线差分信号耦合到家庭的220V交流电力线的相线和中线上。这样，在家庭的任何一个电源插座处，均可通过耦合电路获得电力线差分信号；接着通过PLC局部应用终端通信接口对电力线信号进行滤波、A/D转换、增益调整、OFDM解调等处理；再将数据还原为标准的网络信息送到PC网卡，或者直接根据接收的信息内容，通过PLC局部应用终端的微处理器控制其他家电设备和安防控制设备。同理，PC、其他家电设备或安防控制设备的数据和状态信息，也可以按照相反的过程传到PLC主控终端，经过Modem发送到Internet网上，供远程用户使用。这样的调制解调过程，可以满足PC、智能终端、家电设备、安防控制终端、电气设备终端等物联网应用终端的基本使用需求。与其他通信方式相比，电力线网络通信有着明显的优势：电网的电力线覆盖面积最广；不需要另外铺设通信电缆，对已经装修的家庭用户来说，能提供极大的便利。利用高速的电力线网络通信技术，可以为智能家居系统提供良好的网络化通信平台，能推动数字家庭产业的快速发展，对于改善现代人类的生活质量，创造舒适、安全、便利的生活空间有着非常重要的意义，具有非常良好的市场前景。然而，在现有的万物互联的趋势环境下，物联网终端的应用数目越来越多，一个家庭网络中就有可能具有数百或上千的物联网应用终端，这些终端对速率和安全性的需求不同，在家庭具有婴幼儿或宠物的情况下，对电力线通信终端装置的保护功能，提出了更高的要求。
发明内容
本发明提供了一种基于电力线通信的家庭物联网系统，包括但不限于在一个电表下的用户系统，该系统包括电力线耦合装置与电力线应用终端，每一电力线应用终端对应于一个应用设备，所述应用设备由所述对应的电力线应用终端双工通信与控制，电力线耦合装置一端用于与电力线相连接，另一端与互联网调制解调器或电力线应用终端相连接，所述应用终端为电力线通信的协议终端，包括但不限于电力线信号调制解调部分，主控芯片部分，数字信号接口部分，存储部分，所述电力线应用终端可以与所述电力线耦合装置结合为一体，也可以独立嵌入到应用设备中，所述应用设备包括但不限于电脑终端、能源模块、安防模块、照明模块、以及电气设备模块中的一种或多种，所述每一电力线应用终端还包括至少一安全控制部，所述安全控制部至少具有存储部、运算部、执行部，执行部用于根据安全执行等级进行安全执行操作，所述存储部存储有本应用终端的安全信息，所述本应用终端的安全信息包括但不限于安全权限等级、安全优先级等级、安全算法信息、安全执行等级。
进一步的，所述的基于电力线通信的家庭物联网系统，其中，所述存储部还存储有其他应用终端的至少部分安全信息，所述部分安全信息包括但不限于安全权限等级、安全优先级等级，所有应用终端初始安全信息在出厂时写入。
进一步的，所述的基于电力线通信的家庭物联网系统，其中，对于某一安全执行操作，利用安全算法及安全执行信息指示安全执行操作，所述安全执行操作包括但不限于：关闭同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统，打开同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统，关闭同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统下的部分应用终端对应设备，打开同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统的部分应用终端对应设备，在同一电表下的部分应用终端对应设备与另一部分应用终端对应设备不同时开启或同时关闭，在同一电表下的部分应用终端对应设备与另一部分应用终端对应设备同时开启或同时关闭，以上动作中的一种或多种。
进一步的，所述的基于电力线通信的家庭物联网系统，其中，设一应用终端的安全权限等级为A，安全优先级等级为B，其中A或B为可以进行比较的数据类型，则所述安全算法信息为：安全执行等级E＝((Ak1+Bk2)/(k1+k2))*T，其中，k1、k2为预先设置或用户手动设置的调节系数，与所述应用终端的应用类型有关，T为一与该应用终端对应设备执行等级需求相关的自然数等级，通过以上安全算法信息计算出安全执行等级E。
进一步的，所述的基于电力线通信的家庭物联网系统，其中，当执行安全操作时，按照以下方法操作：
(1)关闭同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统，则安全执行等级E低的应用终端后关闭，安全执行等级E高的应用终端先关闭；
(2)打开同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统，则安全执行等级E低的应用终端先打开，安全执行等级E高的应用终端后打开；
(3)关闭同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统下的部分应用终端对应设备，则对所述安全执行等级E的计算结果排序，由高等级开始，跳过不可关闭应用终端对应设备，逐项关闭设备供电，直至达到需关闭设备数量上限为止；
(4)打开同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统的部分应用终端对应设备，则对所述安全执行等级E的计算结果排序，由高等级开始，跳过不可开启应用终端对应设备，逐项开启设备供电，直至达到需开启设备数量上限为止；
(5)在同一电表下的部分应用终端对应设备与另一部分应用终端对应设备不同时开启或同时关闭，此时比较前者与后者的安全执行等级，优先开启安全执行等级高的应用终端对应设备，方法包括但不限于对安全执行等级进行排序，从安全执行等级最高的应用终端对应的设备进行开启，直至达到开启数量的上线；
(6)在同一电表下的部分应用终端与另一部分应用终端同时开启或同时关闭，此时比较前者与后者的安全执行等级，优先同时开启或同时关闭安全执行等级相同的应用终端对应设备，或对同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统的应用终端安全执行等级排序，同时开启或同时关闭相邻的2-4个应用终端对应的设备，直至达到开启或关闭数量的上线。
进一步的，所述的基于电力线通信的家庭物联网系统，其中，所述同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统至少一个应用终端为主应用终端，当所述同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统初次启用并初始化的时候，所有应用终端在所述主应用终端中注册安全权限等级、安全优先级等级、安全算法信息、安全执行等级，或至少安全权限等级、安全优先级等级，预先设置或用户手动设置的调节系数k1、k2，所述主应用终端中还包括运算装置，通过得出算法安全执行等级。
进一步的，所述的基于电力线通信的家庭物联网系统，其中，所述应用终端具有柔性触摸显示屏作为人机交互界面。作为另外一种选择，所述应用终端具有麦克风和语音识别功能作为人机交互界面。所述应用终端可以使用电子工程上常见的各种片上系统，但是显然，随着处理器功能的强大，为了扩展和移植功能的强大，也可以移植安卓操作系统或苹果公司的ios操作系统等。
附图说明
为了解释本公开的原理，将结合附图来描述本公开的实施例。应理解，图中所示的要素可能被实现为各种形式的硬件、软件或它们的组合。可选地，在一个或多个适当地编程的通用计算机设备上的硬件和软件的组合中实现这些要素。
图1表示本发明的基于电力线通信的家庭物联网系统示意图。
具体实施方式
在本发明的第一个方面的实施例中，发明了一种基于电力线通信的家庭物联网系统，包括电力线耦合装置1与电力线应用终端2，每一电力线应用终端对应于一个或多个应用设备，所述应用设备由所述对应的电力线应用终端双工通信与控制，电力线耦合装置一端用于与电力线相连接，另一端与互联网调制解调器或电力线应用终端相连接，所述应用终端为电力线通信的协议终端，包括但不限于电力线信号调制解调部分，主控芯片部分，数字信号接口部分，存储部分，所述存储部分为固态存储，应用终端可以向其对应设备发送控制信息，所述电力线应用终端可以与所述电力线耦合装置结合为一体，在本发明的另一个实施例中也可以独立嵌入到应用设备中，所述应用设备可以为电脑终端3、能源模块4、安防模块5、照明模块6、以及电气设备模块7中的一种或多种，所述每一电力线应用终端还包括至少一安全控制部，所述安全控制部至少具有存储部、运算部、执行部，所述存储部存储有本应用终端的安全信息，所述本应用终端的安全信息包括但不限于安全权限等级、安全优先级等级、安全算法信息、安全执行等级。
其中，所述存储部还存储有其他应用终端的至少部分安全信息，所述部分安全信息包括但不限于安全权限等级、安全优先级等级，所有应用终端初始安全信息在出厂时写入。对于某一安全执行操作，利用安全算法及安全执行信息指示安全执行操作，所述安全执行操作包括但不限于：关闭同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统，打开同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统，关闭同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统下的部分应用终端对应设备，打开同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统的部分应用终端对应设备，在同一电表下的部分应用终端对应设备与另一部分应用终端对应设备不同时开启或同时关闭，在同一电表下的部分应用终端对应设备与另一部分应用终端对应设备同时开启或同时关闭，以上动作中的一种或多种。
设一应用终端的安全权限等级为A，安全优先级等级为B，其中A或B为可以进行比较的数据类型，则所述安全算法信息为：安全执行等级E＝((Ak1+Bk2)/(k1+k2))*T，其中，k1、k2为预先设置或用户手动设置的调节系数，与所述应用终端的应用类型有关，T为一与该应用终端对应设备执行等级需求相关的自然数等级，通过以上安全算法信息计算出安全执行等级E。
对于该系统的操作方法，当执行安全操作时：
(1)关闭同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统，则安全执行等级E低的应用终端后关闭，安全执行等级E高的应用终端先关闭；
(2)打开同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统，则安全执行等级E低的应用终端先打开，安全执行等级E高的应用终端后打开；
(3)关闭同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统下的部分应用终端对应设备，则对所述安全执行等级E的计算结果排序，由高等级开始，跳过不可关闭应用终端对应设备，逐项关闭设备供电，直至达到需关闭设备数量上限为止；
(4)打开同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统的部分应用终端对应设备，则对所述安全执行等级E的计算结果排序，由高等级开始，跳过不可开启应用终端对应设备，逐项开启设备供电，直至达到需开启设备数量上限为止；
(5)在同一电表下的部分应用终端对应设备与另一部分应用终端对应设备不同时开启或同时关闭，此时比较前者与后者的安全执行等级，优先开启安全执行等级高的应用终端对应设备，方法包括但不限于对安全执行等级进行排序，从安全执行等级最高的应用终端对应的设备进行开启，直至达到开启数量的上线；
(6)在同一电表下的部分应用终端与另一部分应用终端同时开启或同时关闭，此时比较前者与后者的安全执行等级，优先同时开启或同时关闭安全执行等级相同的应用终端对应设备，或对同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统的应用终端安全执行等级排序，同时开启或同时关闭相邻的2-4个应用终端对应的设备，直至达到开启或关闭数量的上线。
所述同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统至少一个应用终端为主应用终端，当所述同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统初次启用并初始化的时候，所有应用终端在所述主应用终端中注册安全权限等级、安全优先级等级、安全算法信息、安全执行等级，或至少安全权限等级、安全优先级等级，预先设置或用户手动设置的调节系数k1、k2，所述主应用终端中还包括运算装置，通过得出算法安全执行等级。
所述应用终端具有柔性触摸显示屏作为人机交互界面。作为另外一种选择，所述应用终端具有麦克风和语音识别功能作为人机交互界面。所述应用终端可以使用电子工程上常见的各种片上系统，但是显然，随着处理器功能的强大，为了扩展和移植功能的强大，也可以移植安卓操作系统或苹果公司的ios操作系统等。
然而，本领域技术人员应理解，本说明书中出现的框图表示实施本公开的原理的说明性电路的概念图。类似地，应理解，任何流程表、流程图、状态转移图、伪代码等表示可在计算机可读介质中被实质性表示并由计算机或处理器执行的各种过程，不论这些计算机或处理器是否明确地显示出来。可在短暂性状态(信号)和非短暂性状态(例如，在诸如CD-ROM、DVD、蓝光、硬盘驱动器、闪存卡、或其他类型的有形存储介质的有形介质上)中实现写入的计算机可读介质和代码。
图中所示的各种元件的功能可以通过使用专用硬件和能够联合合适的软件执行软件的硬件来提供。当由处理器提供时，该功能可由单个专用处理器或单个共用处理器或其中有一些可以共用的多个独立的处理器提供。并且，明确的使用术语“处理器”或“控制器”不应该被解读为排他性地专指能够执行软件的硬件，而可以没有限制地、隐含地包括数字信号处理器(“DSP”)硬件、用于存储软件的只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)和非易失性存储器。
其他的硬件，常规和/或定制的也可以包括在内。相似地，图中所示的任何开关仅仅是概念性的。它们的功能可以通过操作程序逻辑、专用逻辑、程序控制和专用逻辑交互或者甚至手动进行，实施者可以根据对上下文更加详细的理解来选择特定的技术。
虽然在此处已经示出并详细描述了包含本公开的教导的实施例，本领域技术人员可以容易地设计出许多其他仍然包含这些教导的各种实施例。注意，本领域技术人员可以根据上述教导做出修改和变型
上面已经描述了一些具体实施例。但是应该了解可以对这些实施例作出修改。例如，不同的实施例的元素可以进行组合、补充、修改和删除，从而获得其他的实施例。此外，本领域的普通技术人员应该了解可以使用其他的结构和处理流程来替换上面已经公开的结构和处理流程，从而获得其它实施例。该其它实施例至少以实质上相同的方式，实现实质上相同的功能，达到本发明公开的实施例提供的实质上相同的效果。相应地，这些以及其他的实施例应该属于本发明的范围。

Claims (3)

1.一种基于电力线通信的家庭物联网系统，包括电力线耦合装置与电力线应用终端，每一电力线应用终端对应于一个应用设备，所述应用设备由所述对应的电力线应用终端双工通信与控制，电力线耦合装置一端用于与电力线相连接，另一端与互联网调制解调器或电力线应用终端相连接，所述应用终端为电力线通信的协议终端，包括但不限于电力线信号调制解调部分，主控芯片部分，数字信号接口部分，存储部分，所述电力线应用终端可以与所述电力线耦合装置结合为一体，也可以独立嵌入到应用设备中，所述应用设备包括但不限于电脑终端、能源模块、安防模块、照明模块、以及电气设备模块中的一种或多种，所述每一电力线应用终端还包括至少一安全控制部，所述安全控制部至少具有存储部、运算部、执行部，所述存储部存储有本应用终端的安全信息，所述本应用终端的安全信息包括但不限于安全权限等级、安全优先级等级、安全算法信息、安全执行等级，所述存储部还存储有其他应用终端的至少部分安全信息，所述部分安全信息包括但不限于安全权限等级、安全优先级等级，所有应用终端初始安全信息在出厂时写入，对于某一安全执行操作，利用安全算法及安全执行信息指示安全执行操作，所述安全执行操作包括但不限于：关闭同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统，打开同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统，关闭同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统下的部分应用终端对应设备，打开同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统的部分应用终端对应设备，在同一电表下的部分应用终端对应设备与另一部分应用终端对应设备不同时开启或不同时关闭，在同一电表下的部分应用终端对应设备与另一部分应用终端对应设备同时开启或同时关闭，以上动作中的一种或多种，设一应用终端的安全权限等级为A，安全优先级等级为B，其中A或B为可以进行比较的数据类型，则所述安全算法信息为：安全执行等级E＝((Ak1+Bk2)/(k1+k2))*T，其中，k1、k2为预先设置或用户手动设置的调节系数，与所述应用终端的应用类型有关，T为一与该应用终端对应设备执行等级需求相关的自然数等级，通过以上安全算法信息计算出安全执行等级E。
2.如权利要求1所述的基于电力线通信的家庭物联网系统，其中，当执行安全操作时：
(1)关闭同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统，则安全执行等级E高的应用终端先关闭，安全执行等级E低的应用终端后关闭；
(2)打开同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统，则安全执行等级E高的应用终端先打开，安全执行等级E低的应用终端后打开；
(3)关闭同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统下的部分应用终端对应设备，则对所述安全执行等级E的计算结果排序，由高等级开始，跳过不可关闭应用终端对应设备，逐项关闭设备供电，直至达到需关闭设备数量上限为止；
(4)打开同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统的部分应用终端对应设备，则对所述安全执行等级E的计算结果排序，由高等级开始，跳过不可开启应用终端对应设备，逐项开启设备供电，直至达到需开启设备数量上限为止；
(5)在同一电表下的部分应用终端对应设备与另一部分应用终端对应设备不同时开启或同时关闭，此时比较前者与后者的安全执行等级，优先开启安全执行等级高的应用终端对应设备，方法包括但不限于对安全执行等级进行排序，从安全执行等级最高的应用终端对应的设备进行开启，直至达到开启数量的上线；
(6)在同一电表下的部分应用终端与另一部分应用终端同时开启或同时关闭，此时比较前者与后者的安全执行等级，优先同时开启或同时关闭安全执行等级相同的应用终端对应设备，或对同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统的应用终端安全执行等级排序，同时开启或同时关闭相邻的2-4个应用终端对应的设备，直至达到开启或关闭数量的上限。
3.如权利要求2所述的基于电力线通信的家庭物联网系统，其中，所述同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统至少一个应用终端为主应用终端，当所述同一电表下的基于电力线通信的家庭物联网系统初次启用并初始化的时候，所有应用终端在所述主应用终端中注册安全权限等级、安全优先级等级。
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