CN116319141A - 一种应用于物联网的智能网关及其实现方法 - Google Patents

一种应用于物联网的智能网关及其实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种应用于物联网的智能网关及其实现方法，涉及智能网关控制技术领域，包括：智能网关，智能家电和控制终端；智能网关通过二总线向智能家电供电，并通过二总线与所述智能家电通信；通过智能网关的供电选通模块，在所述智能家电没有工作任务时，断开与智能家电的二总线连接，使所述智能家电处于完全断电状态，节约了能源并且消除了智能家电待机带来安全隐患；在二总线模块通信故障时，采用无线模块进行通信，提高了通信的稳定性和可靠性；通过设置环境感知模块，在环境信息不支持智能家电进入工作任务时，断开与智能家电的二总线连接，解决了在环境状态不支持智能家电工作时，直接启动智能家电对智能家电造成严重损坏的问题。

Description

一种应用于物联网的智能网关及其实现方法
技术领域
本发明涉及智能网关控制技术领域，尤其涉及一种应用于物联网的智能网关及其实现方法。
背景技术
物联网是智能家居高速发展的“核心动力”，构建物联网智能家居控制系统涉及到系统智能家电、智能网关和移动终端等多个组成部分，其中，智能网关可以实现网络感知和网络通信，并且，智能网关可以实现多种网络之间的协议转换，因此，智能网关是智能家居控制系统中的关键环节。
现有技术中，智能家居中的智能网关欠缺对智能家电供电和通信的全面考虑，同时极少能安全有效的节能，在智能和节能方面面临着诸多挑战，具体表现为以下几个方面：
（1）传统的智能家居中，在智能家电供电系统中普遍采用直接供电方案，智能家电长期处于待机状态，进而造成能源浪费和严重的安全隐患。
（2）智能网关和智能家电仅采用单一的无线通信模式，在出现通信故障之后，无法将故障进行上传以及维修和更新，并且无线通信模式不稳定，甚至在智能家电在距离智能网关较远的位置时，智能网关无法与智能家电进行通信。
（3）在环境状态不支持智能家电工作时，直接启动智能家电会对智能家电造成严重的损坏。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种应用于物联网的智能网关及其实现方法。
技术方案：一方面，本发明提供一种应用于物联网的智能网关，包括：智能网关，智能家电和控制终端；所述智能家电的数量至少为两个；
所述控制终端被配置为用于通过所述智能网关控制所述智能家电；
所述智能网关通过二总线向所述智能家电供电，并通过二总线与所述智能家电通信；
在所述智能家电没有工作任务时，所述控制终端控制所述智能网关断开与所述智能家电的二总线连接，使所述智能家电处于完全断电状态；
在所述智能家电有工作任务时，所述控制终端控制所述智能网关闭合与所述智能家电的二总线连接。
进一步地，所述智能网关包括：第一二总线模块，通信模块，供电选通模块；
所述第一二总线模块被配置为用于通过所述供电选通模块向所述智能家电供电，并通过二总线与所述智能家电进行通信；
所述通信模块被配置为用于将所述第一二总线模块获取的数据发送至所述控制终端，并将所述控制终端的控制指令发送至所述第一二总线模块；
所述供电选通模块被配置为用于根据所述控制终端的控制指令断开或者闭合所述智能网关与所述智能家电的二总线连接。
进一步地，所述智能家电包括：第二二总线模块；
所述第二二总线模块被配置为用于接收所述第一二总线模块发送的控制指令，并根据控制指令对所述智能家电进行控制。
进一步地，所述智能网关包括第一无线模块，所述智能家电还包括第二无线模块；
所述智能家电的第二无线模块被配置为用于与所述智能网关的第一无线模块进行通信，以及与其他的智能家电的第二无线模块进行通信。
进一步地，所述智能家电还包括环境感知模块；
所述环境感知模块被配置为用于获取所述智能家电的环境信息，并将所述环境信息发送至所述智能网关。
另一方面，本发明提供一种应用于物联网的智能网关的实现方法，应用于上述的应用于物联网的智能网关，包括以下步骤：
步骤S1：将智能网关与智能家电通过二总线进行连接；
步骤S2：所述智能网关获取控制终端的控制指令，所述智能网关根据控制指令确定所述智能家电的工作任务，若智能家电没有工作任务，则进入步骤S3；若智能家电有工作任务，则进入步骤S4；
步骤S3：所述智能网关通过二总线模块控制供电选通模块断开与所述智能家电的二总线连接，使所述智能家电处于完全断电状态；
步骤S4：所述智能网关通过二总线模块控制供电选通模块闭合与所述智能家电的二总线连接；
步骤S5：所述智能家电通过环境感知模块获取所述智能家电的环境信息，并将所述环境信息发送至所述智能网关；
步骤S6：所述智能网关根据所述环境信息判断是否将所述控制指令发送至所述智能家电。
进一步地，所述步骤S4中，若所述智能家电的工作任务为预约任务，则在所述预约任务开始之前的预设时间所述智能网关通过二总线模块控制供电选通模块闭合与所述智能家电的二总线连接。
进一步地，所述步骤S6中，若所述环境信息支持所述智能家电进入工作任务，则所述智能网关将所述控制指令发送至所述智能家电；若所述环境信息不支持所述智能家电进入工作任务，则所述智能网关通过二总线模块控制供电选通模块断开与所述智能家电的二总线连接，并将所述环境信息和断开信息发送至所述智能家电。
进一步地，若所述智能网关与所述智能家电二总线通信出现故障，则在供电选通模块闭合与所述智能家电的二总线连接后，所述智能家电通过自身的无线模块与所述智能网关的无线模块进行通信。
进一步地，步骤S7：所述智能家电完成工作任务后向所述智能网关发送任务已完成信息，所述智能网关通过二总线模块控制供电选通模块断开与所述智能家电的二总线连接，使所述智能家电处于完全断电状态。
技术效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明提供一种应用于物联网的智能网关及其实现方法，包括：智能网关，智能家电和控制终端；所述控制终端被配置为用于通过所述智能网关控制所述智能家电；所述智能网关通过二总线向所述智能家电供电，并通过二总线与所述智能家电通信；通过采用供电选通模块，在所述智能家电没有工作任务时，断开与智能家电的二总线连接，使所述智能家电处于完全断电状态，从而节约了能源浪费，并且消除了智能家电待机带来安全隐患；通过设置无线模块，在二总线模块通信故障时，通过无线模块进行通信，提高了通信的稳定性；通过设置环境感知模块，在环境信息不支持智能家电进入工作任务时，断开与智能家电的二总线连接，提高了智能家电的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种应用于物联网的智能网关的结构图；
图2为本发明实施例提供的另一种应用于物联网的智能网关的结构图；
图3为本发明实施例提供的一种应用于物联网的智能网关的实现方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一单元实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
作为本发明实施例的一个实施例，如图1所示，本实施例提供一种应用于物联网的智能网关，包括：智能网关10，智能家电20和控制终端30；所述智能家电20的数量至少为两个；
具体的，所述智能家电20包括第一智能家电201和第二智能家电202。
所述控制终端30被配置为用于通过所述智能网关10控制所述智能家电20；
所述智能网关10通过二总线向所述智能家电20供电，并通过二总线与所述智能家电20通信；
具体的，二总线是将供电线与信号线合二为一，实现了通信和供电共用一个总线的技术。现有的智能网关与智能家电之间通常采用无线的方式进行通信，然而，在智能网关与智能家电距离较远或者墙壁较多的情况下，无线通信不稳定，甚至智能网关与智能家电不能进行通信。智能网关与智能家电采用二总线进行通信，可以保证智能网关与智能家电通信的稳定性。
在所述智能家电20没有工作任务时，所述控制终端30控制所述智能网关10断开与所述智能家电的二总线连接，使所述智能家电20处于完全断电状态；
在所述智能家电20有工作任务时，所述控制终端30控制所述智能网关10闭合与所述智能家电20的二总线连接。
具体的，现有的智能家居系统中，在智能家电没有工作任务时，智能家电必须处于待机状态，才能保证需要工作的时候能够被唤醒，造成了严重的能源浪费，同时，长时间的待机，也会使智能家电存在严重的安全隐患。在本发明中，由于智能网关和智能家电之间采用的是供电线与信号线合二为一的二总线，因此，在智能家电没有工作任务时，智能网关断开与智能家电的二总线连接，使智能家电处于完全断电状态；在智能家电有工作任务时，智能网关闭合与智能家电的二总线连接。因此，本发明不需要在智能家电没有工作任务时处于待机状态，仅在智能家电有工作任务时，智能网关对智能家电进行供电和通信，能够完全的避免能源的浪费，杜绝了智能家电待机带来的安全隐患。
进一步地，如图2所示，所述智能网关10包括：第一二总线模块11，通信模块14，供电选通模块15；
所述第一二总线模块11被配置为用于通过所述供电选通模块15向所述智能家电20供电，并通过二总线与所述智能家电20进行通信；
所述通信模块14被配置为用于将所述第一二总线模块11获取的数据发送至所述控制终端30，并将所述控制终端30的控制指令发送至所述二总线模块；
所述供电选通模块15被配置为用于根据所述控制终端30的控制指令断开或者闭合所述智能网关10与所述智能家电20的二总线连接。
具体的，通信模块用于控制终端和二总线模块的通信，二总线模块用于控制供电选通模块。更具体的，智能家电包括第一智能家电201和第二智能家电202，第一智能家电201为洗衣机，第二智能家电202为晾衣架，在某一时刻，控制终端控制洗衣机进行清洗工作，此时，通信模块将控制指令发送至二总线模块，二总线模块根据控制指令仅闭合供电选通模块和洗衣机之间的连接，智能网关通过二总线模块在给洗衣机供电的同时，能够和洗衣机进行通信，进而更进一步的进行洗衣任务的配置。而没有工作任务的晾衣架与智能网关的二总线没有选通闭合，因此，晾衣架处于完全断电状态，杜绝了晾衣架待机带来的安全隐患。
进一步地，所述智能家电20包括：第二二总线模块21；
所述第二二总线模块21被配置为用于接收所述第一二总线模块11发送的控制指令，并根据控制指令对所述智能家电20进行控制。
进一步地，所述智能网关10包括第一无线模块12，所述智能家电20还包括第二无线模块22；
所述智能家电20的第二无线模块22被配置为用于与所述智能网关10的第一无线模块12进行通信，以及与其他的智能家电20的第二无线模块22进行通信。
进一步地，所述智能家电20还包括环境感知模块23；
所述环境感知模块23被配置为用于获取所述智能家电20的环境信息，并将所述环境信息发送至所述智能网关10。
作为本发明实施例的另一个实施例，如图3所示，本实施例提供一种应用于物联网的智能网关的实现方法，应用于上述的应用于物联网的智能网关，包括以下步骤：
步骤S1：将智能网关与智能家电通过二总线进行连接；
步骤S2：所述智能网关获取控制终端的控制指令，所述智能网关根据控制指令确定所述智能家电的工作任务，若智能家电没有工作任务，则进入步骤S3；若智能家电有工作任务，则进入步骤S4；
步骤S3：所述智能网关通过二总线模块控制供电选通模块断开与所述智能家电的二总线连接，使所述智能家电处于完全断电状态；
步骤S4：所述智能网关通过二总线模块控制供电选通模块闭合与所述智能家电的二总线连接；
步骤S5：所述智能家电通过环境感知模块获取所述智能家电的环境信息，并将所述环境信息发送至所述智能网关；
步骤S6：所述智能网关根据所述环境信息判断是否将所述控制指令发送至所述智能家电。
进一步地，所述步骤S4中，若所述智能家电的工作任务为预约任务，则在所述预约任务开始之前的预设时间所述智能网关通过二总线模块控制供电选通模块闭合与所述智能家电的二总线连接。
具体的，预设时间T的计算方法如下：
Figure SMS_1
；
其中，k为智能家电使用当天之前预设天内智能家电开机故障重启的次数，
Figure SMS_2
为智能家电每次开机故障重启所需要的时间。设置预设时间T的目的在于，避免预约任务开始之前，智能家电出现开机故障，需要重启，进而导致预约任务不能准时完成。在设置预设时间T之后，即使在预约任务开始之前智能家电出现开机故障，智能网关提前对智能家电进行上电检测，保证智能家电准时开启预约任务的同时，避免了设置预约任务需要智能家电处于待机状态带来的能源浪费和安全隐患。
进一步地，所述步骤S6中，若所述环境信息支持所述智能家电进入工作任务，则所述智能网关将所述控制指令发送至所述智能家电；若所述环境信息不支持所述智能家电进入工作任务，则所述智能网关通过二总线模块控制供电选通模块断开与所述智能家电的二总线连接，并将所述环境信息和断开信息发送至所述智能家电。
具体的，环境信息为洗衣机所处位置的温度，若温度低于零度，直接启动洗衣机，则会造成洗机器的严重损坏。通过检测智能家电所处位置的环境信息，在环境信息不支持智能家电启动的情况下，智能网关断开与智能家电的二总线连接，对智能家电起到了保护作用。
进一步地，若所述智能网关与所述智能家电二总线通信出现故障，则在供电选通模块闭合与所述智能家电的二总线连接后，所述智能家电通过自身的无线模块与所述智能网关的无线模块进行通信。
具体的，在智能网关与智能家电二总线通信出现故障时，通过，智能网关与智能家电自身的无线模块进行通信，通过有线和无线两种通信模式，保障了智能网关与智能家电之间的通信稳定性和可靠性。
更具体的，如图2所示，若智能网关与洗衣机的二总线通信出现故障，则智能网关在闭合于洗衣机的二总线连接之后，智能网关通过无线模块与洗衣机进行通信。
更具体的，如图2所示，若智能网关与洗衣机的二总线通信出现故障，并且，智能网关和洗衣机的距离较远，无法通过无线模块进行通信，此时，智能网关获取与洗衣机距离最近的智能家电的信息，即，获取晾衣架的信息，智能网关闭合与晾衣架的二总线连接，智能网关通过晾衣架的无线模块与洗衣机的无线模块进行通信。通过获取通信故障智能家电位置最近的智能家电的信息，保障了智能网关能够与通信故障智能家电进行通信，进而更方便的进行故障维修护着固件升级。单一有线或者无线通信模式，在通信出现故障时，必须进行维修，设置现场维修，通过实时两种通信模式的方式，能够在其中一种出现故障时，通过种通信模式进行工作或者检修。
进一步地，步骤S7：所述智能家电完成工作任务后向所述智能网关发送任务已完成信息，所述智能网关通过二总线模块控制供电选通模块断开与所述智能家电的二总线连接，使所述智能家电处于完全断电状态。
具体的，智能家电完成工作任务后，立即断开智能网关与智能家电的二总线连接，保证了设备没有工作任务时，智能家电处于完全断电状态，节约了能源，且杜绝了待机带来的安全隐患。
本发明设计的一种应用于物联网的智能网关及其实现方法，包括：智能网关，智能家电和控制终端；所述控制终端被配置为用于通过所述智能网关控制所述智能家电；所述智能网关通过二总线向所述智能家电供电，并通过二总线与所述智能家电通信；通过采用供电选通模块，在所述智能家电没有工作任务时，断开与智能家电的二总线连接，使所述智能家电处于完全断电状态，从而节约了能源浪费，并且消除了智能家电待机带来安全隐患；通过设置无线模块，在二总线模块通信故障时，通过无线模块进行通信，提高了通信的稳定性；通过设置环境感知模块，在环境信息不支持智能家电进入工作任务时，断开与智能家电的二总线连接，提高了智能家电的安全性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种应用于物联网的智能网关，其特征在于：包括：智能网关（10），智能家电（20）和控制终端（30）；所述智能家电（20）的数量至少为两个；
所述控制终端（30）被配置为用于通过所述智能网关（10）控制所述智能家电（20）；
所述智能网关（10）通过二总线向所述智能家电（20）供电，并通过二总线与所述智能家电（20）通信；
在所述智能家电（20）没有工作任务时，所述控制终端（30）控制所述智能网关（10）断开与所述智能家电的二总线连接，使所述智能家电（20）处于完全断电状态；
在所述智能家电（20）有工作任务时，所述控制终端（30）控制所述智能网关（10）闭合与所述智能家电（20）的二总线连接。
2.根据权利要求1所述的应用于物联网的智能网关，其特征在于：所述智能网关（10）包括：第一二总线模块（11），通信模块（14），供电选通模块（15）；
所述第一二总线模块（11）被配置为用于通过所述供电选通模块（15）向所述智能家电（20）供电，并通过二总线与所述智能家电（20）进行通信；
所述通信模块（14）被配置为用于将所述第一二总线模块（11）获取的数据发送至所述控制终端（30），并将所述控制终端（30）的控制指令发送至所述第一二总线模块（11）；
所述供电选通模块（15）被配置为用于根据所述控制终端（30）的控制指令断开或者闭合所述智能网关（10）与所述智能家电（20）的二总线连接。
3.根据权利要求2所述的应用于物联网的智能网关，其特征在于：所述智能家电（20）包括：第二二总线模块（21）；
所述第二二总线模块（21）被配置为用于接收所述第一二总线模块（11）发送的控制指令，并根据控制指令对所述智能家电（20）进行控制。
4.根据权利要求3所述的应用于物联网的智能网关，其特征在于：所述智能网关（10）包括第一无线模块（12），所述智能家电（20）还包括第二无线模块（22）；
所述智能家电（20）的第二无线模块（22）被配置为用于与所述智能网关（10）的第一无线模块（12）进行通信，以及与其他的智能家电（20）的第二无线模块（22）进行通信。
5.根据权利要求4所述的应用于物联网的智能网关，其特征在于：所述智能家电（20）还包括环境感知模块（23）；
所述环境感知模块（23）被配置为用于获取所述智能家电（20）的环境信息，并将所述环境信息发送至所述智能网关（10）。
6.一种应用于物联网的智能网关的实现方法，应用于如权利要求1-5任一项所述的应用于物联网的智能网关，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：将智能网关与智能家电通过二总线进行连接；
步骤S2：所述智能网关获取控制终端的控制指令，所述智能网关根据控制指令确定所述智能家电的工作任务，若智能家电没有工作任务，则进入步骤S3；若智能家电有工作任务，则进入步骤S4；
步骤S3：所述智能网关通过二总线模块控制供电选通模块断开与所述智能家电的二总线连接，使所述智能家电处于完全断电状态；
步骤S4：所述智能网关通过二总线模块控制供电选通模块闭合与所述智能家电的二总线连接；
步骤S5：所述智能家电通过环境感知模块获取所述智能家电的环境信息，并将所述环境信息发送至所述智能网关；
步骤S6：所述智能网关根据所述环境信息判断是否将所述控制指令发送至所述智能家电。
7.根据权利要求6所述的应用于物联网的智能网关的实现方法，其特征在于：
所述步骤S4中，若所述智能家电的工作任务为预约任务，则在所述预约任务开始之前的预设时间所述智能网关通过二总线模块控制供电选通模块闭合与所述智能家电的二总线连接。
8.根据权利要求7所述的应用于物联网的智能网关的实现方法，其特征在于：
所述步骤S6中，若所述环境信息支持所述智能家电进入工作任务，则所述智能网关将所述控制指令发送至所述智能家电；若所述环境信息不支持所述智能家电进入工作任务，则所述智能网关通过二总线模块控制供电选通模块断开与所述智能家电的二总线连接，并将所述环境信息和断开信息发送至所述智能家电。
9.根据权利要求8所述的应用于物联网的智能网关的实现方法，其特征在于：
若所述智能网关与所述智能家电二总线通信出现故障，则在供电选通模块闭合与所述智能家电的二总线连接后，所述智能家电通过自身的无线模块与所述智能网关的无线模块进行通信。
10.根据权利要求6所述的应用于物联网的智能网关的实现方法，其特征在于：
步骤S7：所述智能家电完成工作任务后向所述智能网关发送任务已完成信息，所述智能网关通过二总线模块控制供电选通模块断开与所述智能家电的二总线连接，使所述智能家电处于完全断电状态。
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