CN201450514U - 一种智能与节能住宅的无线家庭网关系统 - Google Patents

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陶丽杰
李静
张曼
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Abstract

本实用新型公开了一种智能与节能住宅的无线家庭网关系统，至少包括一个用于采集家居节能信息的智能节点和执行该节点命令的执行机构，所述的智能节点与其对应的执行机构连接，智能节点执行机构与智能与节能无线家庭网关输入端相连，智能与节能无线家庭网关输出端与GPRS传输模块输入端相连，GPRS传输模块的输出端与终端用户相连。本实用新型能够有效实现远程控制与监控，实现各智能节点的自动调节，确保系统的可靠性，兼容性以及扩展性，同时本系统操作界面友好，人性化设计，操作简单。

Description

一种智能与节能住宅的无线家庭网关系统
技术领域
本实用新型属于一种电子信息技术领域，特别涉及一种能实现远程通信与控制，实现住宅智能化与节能的无线家庭网关系统。
背景技术
当今社会生活中，智能家居已成为21世纪现代家庭的发展主流。一个由家庭智能化系统构成的高度安全性、生活舒适性和通信快捷性的信息化与自动化居住空间，是现代社会中人们追求快节奏的工作方式，以及与外部保持完全开放的生活环境的要求。目前，国内大部分产品都是基于有线方式进行内、外部网络信息传输。网关因线缆而不能随意移动，住宅内部网络中的各种设备也不能个性化放置，而且家居的智能化都是以高能耗的代价来实现的。无法做到技术先进、经济合理、实用可靠。
发明内容
针对上述技术存在的缺陷，本实用新型提供一种能实现无线控制的智能与节能家庭网关。该智能与节能无线家庭网关不仅是一个内网和外网通信的物理接口，同时也是各个智能节点的控制器，通过该智能与节能无线家庭网关的控制使各家电节点之间成为一个互动关联的网络，通过对各节点状态的实时反馈，根据节能最优方案对各家电节点的控制实现最优，达到能耗的最低化。具有可靠性高、实时性强、可远程控制、抗干扰能力强等优点，通过该网关控制与管理其中各节点设备，达到智能与节能的最佳效果。
为了实现上述技术任务，本实用新型采用的如下技术方案：
一种智能与节能住宅的无线家庭网关系统，至少包括一个用于采集家居节能信息的智能节点和执行该节点命令的执行机构，其特征在于：所述的智能节点与其对应的执行机构连接，智能节点执行机构与智能与节能无线家庭网关输入端相连，智能与节能无线家庭网关输出端与GPRS传输模块输入端相连，GPRS传输模块的输出端与终端用户相连。
所述的智能节点为灯光、窗帘无线智能节点、能源管理系统智能节点、立体声背景音乐智能节点、可视对讲系统智能节点、报警管理功能智能节点或者电子智能式三表节点；所述的电子智能式三表节点是电表子节点、水表子节点和气表子节点。
所述的执行节点命令的执行机构为灯光、窗帘执行机构、能源管理执行机构、立体声背景音乐执行机构、可视对讲系统执行机构、报警管理功能执行机构或者电子智能式三表执行机构；所述的电子智能式三表执行机构包括智能电表、水表和气表执行机构。
所述的各个节点与其对应的执行机构之间分别依次串联于智能与节能无线家庭网关的输入端。
所述的智能与节能无线家庭网关由内网无线通信模块、专家系统智能控制模块、和外网无线通信模块组成，其中各节点执行机构分别连接于智能与节能无线家庭网关中的内网无线通信模块的输入端，内网无线通信模块的输出端与专家系统智能控制模块、外网无线通信模块依次串联，GPRS传输模块输入端与智能与节能无线家庭网关中外网无线通信模块相连，GPRS传输模块输出端与终端用户相连.
与现有技术相比，本实用新型有益效果主要体现在以下几个方面：
1、实现远程控制与监控。无线网络实现了住宅内网、外部网络(GPRS)、互联网合一，住宅内、外信息网都是无线网络，使产品彻底突破线缆的限制、可移动、方便使用。
2、实现各智能节点的自动控制。利用无线的探测器来实时检测当前各智能节点所处的状态。智能与节能无线网关可通过各节点所处的状态根据节能的最优控制来控制与管理其中各家电设备，达到节能的最佳效果。
3、实现系统的可靠性。智能家居整个系统在物理上和逻辑上均融为一体，数字总线设计，传输速率高，距离远扩展后可达5千米，抗干扰能力强，可靠性高。
4、实现系统的易用性。操作界面友好，人性化的设计，操作方式简单。
5、实现系统的兼容与扩展性。智能家居系统的子系统要采用总线结构；与外界通信接口丰富，如：RS232、USB、IP。
附图说明
图1为本实用新型的控制原理图。
图2为本实用新型的系统结构图。
以下结合附图说明对本实用新型作出进一步详细说明。
具体实施方式
本实用新型的智能与节能住宅的无线家庭网关系统，其采用的技术原理为：本实用新型是一种基于无线通信网络技术平台的数据传输无线通道，以节能为目标，设计设备的节能方案，即各节点将其所处的状态通过无线传输至智能与节能无线家庭网关，智能与节能无线家庭网关通过专家系统智能控制模块实现各智能节点的最优互动关联控制从而达到节能的最佳效果。利用智能与节能无线家庭网关实现住宅中各种通信设备、家用电器和家庭保安装置连接成一个智能化系统，进行集中的或异地的监视、控制和家庭事务性管理，并保持这些家庭设计与住宅环境和谐、协调。并根据城镇住宅中能耗的组成，主要为空调、照明、家电等，通过改进，建立能耗数据传输的无线通道，开发能耗数据统计的数据库，以节能为目标，设计设备的节能方案。对于住宅照明，根据不同照度的要求，进行无级照度调整；对空调，实现温度无线监控；针对家电，实现其耗电准确检测、无线控制。住宅中设备的数据经过ZigBee组成的网络采集与管理，由网关通过GPRS移动网络可传输到用户移动终端或互联网接入点计算机，信息流实现双向交互。用户也可基于移动终端或互联网接入点远程实现住宅中的事务管理、节能控制、安防、消防等。
遵循上述技术原理，本实用新型采用如下技术方案：
一种智能与节能住宅的无线家庭网关系统，至少包括一个用于采集家居节能信息的智能节点和执行该节点命令的执行机构，所述的智能节点与其对应的执行机构连接，智能节点执行机构与智能与节能无线家庭网关19输入端相连，智能与节能家庭网关19输出端与GPRS传输模块11输入端相连，GPRS传输模块11的输出端与终端用户1相连。
所述的智能节点为灯光、窗帘无线智能节点3、能源管理系统智能节点4、立体声背景音乐智能节点7、可视对讲系统智能节点10、报警管理功能智能节点12或者电子智能式三表节点16；所述的电子智能式三表节点是电表子节点、水表子节点和气表子节点.
所述的执行节点命令的执行机构为灯光、窗帘执行机构5、能源管理执行机构14、立体声背景音乐执行机构9、可视对讲系统执行机构13、报警管理功能执行机构15或者电子智能式三表执行机构18；所述的电子智能式三表执行机构包括智能电表、水表和气表执行机构。
所述的各个节点与其对应的执行机构之间分别依次串联于智能与节能无线家庭网关19的输入端。
所述的智能与节能无线家庭网关19由内网无线通信模块6、专家系统智能控制模块2、和外网无线通信模块8组成，其中各节点执行机构分别连接于智能与节能无线家庭网关19中的内网无线通信模块6的输入端，内网无线通信模块6的输出端与专家系统智能控制模块2、外网无线通信模块8依次串联，GPRS传输模块11输入端与智能与节能无线家庭网关19中外网无线通信模块8相连，GPRS传输模块11输出端与终端用户1相连。
参见图1，各节点的探测器将各节点的状态，通过各节点的执行机构按照无线通信协议zigbee技术传送给智能与节能无线家庭网关，由智能与节能无线家庭网关19的内网无线通信模块6实现接收，并传送给智能与节能无线家庭网关19中的专家系统模块2，专家系统模块2根据所采集的各节点的状态寻找规则库的匹配，利用所设计的节能方案自动反馈控制信号传递给各节点的执行机构，实现各节点的最优互动关联控制。另一方面智能与节能无线网关通过外网无线通信模块8利用GPRS移动网络传输到用户移动终端或互联网接入点计算机，信息流实现双向交互。用户也可基于移动终端或互联网接入点远程实现住宅中的事务管理、节能控制、安防、消防等。
本实用新型具体选用基于GPRS和ZigBee的无线通信技术以及基于专家系统智能控制模块的ARM处理器与uClinux操作系统。
1、基于GPRS技术的无线通信网络
GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的简称，它突破了GSM网只能提供电路交换的思维方式，只通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造来实现分组交换，这种改造的投入相对来说并不大，但得到的用户数据速率却相当可观。GPRS和以往连续在频道传输的方式不同，是以封包(Packet)方式来传输的，因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算，并非使用其整个频道，较为便宜。
2、基于ZigBee技术的无线网络结构
ZigBee技术是专门针对无线传感器网络开发的一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术。本实用新型采用了最新的ZigBee无线通信技术，实现智能节点与智能网关的双向通信。
3、ARM处理器与uClinux操作系统
嵌入式ARM处理器具有接口丰富、功能强大、价格低廉，仅几十元人民币；uClinux是源代码开放的操作系统，软件成本低。
4、专家系统
专家系统智能控制模块是家庭网关的一部分，是本领域技术人员经常采用的，它能够实现规则的采集、设备的监控、智能推理、智能控制等功能，在linux操作系统下用C语言编写，通过应用程序接口供其它功能模块调用。
它能够根据使用者的生活状况、工作规律、自然环境等将信息家电按照一定的因果关系组织起来，将可能导致的所有结果动作进行最优化与智能化控制家电的运行，从而大幅度降低能源的消耗；
综上所述本实用新型可以采用ZigBee网络来进行智能节点的数据采集；采用专家系统智能控制模块来进行节点最优控制。从而实现大幅度降低能源的消耗，达到节能的最佳效果。

Claims (3)

1.一种智能与节能住宅的无线家庭网关系统，至少包括一个用于采集家居节能信息的智能节点和执行该节点命令的执行机构，其特征在于：所述的智能节点与其对应的执行机构连接，智能节点执行机构与智能与节能无线家庭网关(19)输入端相连，智能与节能无线家庭网关(19)输出端与GPRS传输模块(11)输入端相连，GPRS传输模块(11)的输出端与终端用户(1)相连。
2.如权利要求1所述的智能与节能住宅的无线家庭网关系统智能家居无线节能家庭网关系统，其特征在于：所述的智能节点为灯光、窗帘无线智能节点(3)、能源管理系统智能节点(4)、立体声背景音乐智能节点(7)、可视对讲系统智能节点(10)、报警管理功能智能节点(12)或者电子智能式三表节点(16)；所述的电子智能式三表节点是电表子节点、水表子节点和气表子节点；
所述的执行节点命令的执行机构为灯光、窗帘执行机构(5)、能源管理执行机构(14)、立体声背景音乐执行机构(9)、可视对讲系统执行机构(13)、报警管理功能执行机构(15)或者电子智能式三表执行机构(18)；所述的电子智能式三表执行机构包括智能电表、水表和气表执行机构；
所述的各个节点与其对应的执行机构之间分别依次串联于智能与节能家庭网关(19)的输入端。
3.如权利要求1所述的智能与节能住宅的无线家庭网关系统，其特征在于：所述的智能与节能无线家庭网关(19)由内网无线通信模块(6)、专家系统智能控制模块(2)、和外网无线通信模块(8)组成，其中各节点执行机构分别连接于智能与节能无线家庭网关(19)中的内网无线通信模块(6)的输入端，内网无线通信模块(6)的输出端与专家系统智能控制模块(2)、外网无线通信模块(8)依次串联，GPRS传输模块(11)输入端与智能与节能无线家庭网关(19)中外网无线通信模块(8)相连，GPRS传输模块(11)输出端与终端用户(1)相连。
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