CN207380545U - 一种智能家居网关及智能家居控制系统 - Google Patents

一种智能家居网关及智能家居控制系统 Download PDF

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林志堂
郭昌坚
张朋涛
林敏�
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Abstract

本实用新型提供一种智能家居网关及智能家居控制系统,属于物联网应用领域。本实用新型智能家居网关包括中央处理模块、ZigBee模块、用于缓存从Zigbee模块发送过来的数据包的ZigBee数据存储处理模块,还包括除ZigBee模块外的第二通信模块,其中,所述中央处理模块分别与第二通信模块和ZigBee数据存储处理模块相连,所述ZigBee数据存储处理模块与ZigBee模块相连。本实用新型的有益效果为:带有ZigBee的智能家电可以保持原有产品形态不变的情况下实现智能家电海量连接互联网,实现用户快捷控制智能家电;所有智能家电都通过智能家居网关进入互联网,可以通过家庭WiFi或者其他无线连接方式进行联网,组网灵活多样。

Description

一种智能家居网关及智能家居控制系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及物联网应用领域,尤其涉及一种智能家居网关,还涉及一种包括 所述智能家居网关的智能家居控制系统。
背景技术
[0002] 智能家居是以住宅为平台,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。
[0003] 目前市面上智能家居通常采用无线通信技术来实现,因为无线智能家居的产品具 有无需纷繁复杂凿墙网络布线,就能简单安装并且灵活性高,设备可自动组网,扩展性强, 功耗低,成本低,符合现代绿色环保理念,维修服务方便等特点。常用的无线通信技术中 ZigBee是物联网领域公认的最适合组建物联网系统的通讯协议,具备多节点、高稳定、高安 全、低功耗、自组网的核心优势,且现有ZigBee3.0协议定义了超过130个设备,涵盖最广泛 的设备类型,包括家居自动化,照明,能源管理,智能家电,安全装置,传感器和医疗保健监 控产品等等。它既支持易上手的IHY安装,也支持需专业安装的系统。正是由于ZigBee协议 支持的功能多样化,众多厂商都青睐于采用ZigBee进行智能家居的无线通信控制。
[0004] 现有的基于ZigBee的智能家居控制系统,主要包含了智能家居必备系统(智能家 居中央控制管理系统、家居照明控制系统、家庭安防系统)以及家居布线系统、家庭网络系 统、背景音乐系统和家庭环境控制系统,ZigBee作为短距离无线通信术无法直接在互联网 上实现互联互通,因此现有智能家居厂商通常在智能家居必备系统上集成了 WiFi或者GSM/ CDMA/WCDMA模块实现智能家居与Internet连接,这样远程的计算机和手机就可以通过 Internet实现对智能家居设备的控制。但是这样的通信系统使得智能家居设备的成本增高 而且使WiFi或者移动网络的负荷增加,且通过2G/3G蜂窝技术存在覆盖能力不强,在较深房 间内信号很弱或者几乎没有,无法实现稳定的数据传输,且容易受到网络攻击。
[0005]同时由于WiFi或者GSM/CDMA/WCDMA通信还存在设备接入数量有限的缺点,当大量 智能家电加入智能家居系统后,上述的无线网络将变得拥堵且不稳定。
[0006] 现有NB-IOT (Narrow Band Internet Of Things,基于蜂窝的窄带物联网)技术正 由于其价格低廉、通信距离远、可接入海量设备等优良性能正在逐渐被人们认识到,但是将 目前市场上已有采用ZigBee模块的家用设备等直接替换成NB-I0T模块又是一件费时费力 的工程。 实用新型内容
[0007]为解决现有技术中的问题,本实用新型提供一种智能家居网关,还提供了 一种包 括所述智能家居网关的智能家居控制系统。
[0008]本实用新型智能家居网关包括中央处理模块、ZigBee模块、用于缓存从Zigbee模 块发送过来的数据包的ZigBee数据存储处理模块,还包括除ZigBee模块外的第二通信模 块,其中,所述中央处理模块分别与第二通信模块和ZigBee数据存储处理模块相连,所述 ZigBee数据存储处理模块与ZigBee模块相连。
[0009]本实用新型作进一步改进,所述第二通信模块包括有线通信模块或/和无线通信 模块,所述无线通信模块包括NB-IOT模块、WIFI模块、蓝牙模块、红外模块、无线射频模块、 3G/4G/5G通信模块中的一种或多种。
[0010]本实用新型作进一步改进,所述所述第二通信模块为NB-IOT模块。
[0011] 本实用新型作进一步改进,所述智能家居网关还包括NB-IOT数据存储处理模块, 所述NB-IOT数据存储处理模块设置在NB-I0T模块和中央处理模块之间。
[0012]本实用新型作进一步改进,所述智能家居网关还包括与智能终端通信的WIFI模 块。
[0013]本实用新型作进一步改进,还包括语音输入模块和语音输出模块,所述中央处理 模块分别与所述语音输入模块输出端和语音输出模块输入端相连。
[0014]本实用新型还提供了一种包括所述智能家居网关的智能家居控制系统,包括云服 务数据中心、移动终端、智能家电、基站,其中,所述智能家电设有ZigBee通信模块,所述智 能家电通过ZigBee通信模块与智能家居网关的ZigBee模块通信,所述智能家居网关通过第 二通信模块与移动终端或通过与第二通信模块相连的基站与云服务数据中心相连,所述云 服务数据中心与移动终端无线连接。
[0015] 本实用新型作进一步改进,当所述第二通信模块为NB-i〇T模块时,所述基站为NB-I0T基站,所述智能家居网关通过NB-IOT基站和云服务数据中心与智能终端相连,用于接收 智能终端通过云服务数据中心下发的控制指令并下发给智能家居或接收智能家居的信息 通过云服务数据中心上报给智能终端。
[0016]本实用新型作进一步改进,所述智能家居网关还包括WIFI模块时,所述智能家居 网关通过局域网直接与智能终端进行通信。
[0017]与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:带有ZigBee的智能家电可以保持原 有产品形态不变的情况下实现智能家电海量连接互联网,实现用户快捷控制智能家电;所 有智能家电都通过智能家居网关进入互联网,可以通过家庭WiFi或者其他无线连接方式进 行联网,组网灵活多样;智能家居网关具有数据存储处理功能,减少大量数据包丢包、通信 延时现象,缓解网关的通信压力;智能家居网关具有语音输入模块和语音输出模块,可以实 现人机互动,更智能方便;安装方便灵活,无须重新改造网络,使智能家居网关成本更低,且 网络使用费用低廉。
附图说明
[0018]图1为本实用新型智能家居网关一实施例结构示意图;
[0019]图2为智能家居控制系统结构示意图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。
[0021]如图1所示,本实用新型智能家居网关包括中央处理模块、ZigBee模块、用于缓存 从Zigbee模块发送过来的数据包的ZigBee数据存储处理模块,还包括NB-I0T模块、NB-I0T 甄据存储处块,其中,所述中央处理模块分别与NB—I0T数据存储处理模块和ZigBee数 据存储处理板块相连,所述ZigBee数据存储处理模块与ZigBee模块相连,所述NB-IOT模块 与NB-IOT数据存储处理模块相连。
[0022]本实用新型能够实现带有ZigBee的智能家电可以保持原有产品形态不变的情况 下实现智能家电海量连接互联网,实现用户快捷控制智能家电;安装方便灵活,无须重新改 造网络,从而使智能家居网关成本和网络使用费用更低。
[0023]下面对各个模块进行详细说明:
[0024]所述Zigbee模块作为智能家电与智能家居网关通信的桥梁,负责接收中央处理模 块的控制数据,并下发到各智能家电;同时接收智能家电上报的状态信息。
[0025]所述Zigbee数据存储处理模块作为Zigbee模块与中央处理模块的中间件,由于 Zigbee家用设备数量众多,若是同时上报数据,则网关无法及时对Zigbee数据的进行处理, 则会产生丢包、通信延时现象;为缓解网关的通信压力,采用中间数据存储部件,其缓存着 从Zigbee模块发送过来的数据包,由中央处理器模块按序取出Zigbee数据。同样中央处理 器模块发送数据给Zigbee家电时,需要将数据发送到Zigbee数据存储处理模块进行中转, 保证Zigbee模块不出现丢包与网络拥堵。
[0026]所述NB-IOT模块作为移动终端与智能家居网关通信的桥梁,负责接收移动终端发 送过来的控制数据,并下发到NB-IOT数据存储处理模块;同时将智能家电的状态信息上传 至云服务中心,最后再传给移动终端,移动终端实时获知智能家电的状态信息。
[0027]所述NB-IOT数据存储处理模块作为NB-IOT模块与中央处理模块通信的中间件,由 于互联中的移动终端会向智能家电下发情景数据、包含众多家电控制信息等大数据包,若 是中央处理模块同时处于处理Zigbee数据时,就可能导致NB-IOT大数据包的丢失,故通过 NB- I0T数据存储处理模块可以保证每一包数据都可以被网关接收处理。
[0028]所述中央处理模块负责与Zigbee数据存储处理模块、NB-IOT数据存储处理模块之 间的数据交互,控制NB-IOT模块接入NB-I0T网络,解析从NB-IOT网络发送的数据;同时也负 责建立Zigbee网络并维护Zigbee网络通信链路,通过Zigbee网络与智能家电进行数据通 信。
[0029]所述中央处理模块适配各类型的物联网协议,如智能家居系统的协议,将NB-IOT 数据包转换成智能家电可识别的数据包,通过Zigbee网络转发到各个智能家电,同时也进 行智能家电原始的数据处理,使之可以在NB- I0T网络上传输与识别。
[0030]优选地,本例还可以包括WiFi模块、蓝牙模块、红外模块、无线射频模块、3G/4G/5G 通信模块等用于在局域网通信中直接与移动终端的通信,优选WIFI模块,由于用户大部分 时间在家中,在局域网通信环境下,用户的移动终端可以直接与智能家居网关的WiFi模块 进行通信实现控制智能家电,而无须经过NB-I0T网络,实现更快更省流量的经济解决方案。 所有智能家电都通过智能家居网关进入互联网,可以通过家庭WiFi或者NB-I0T基站等进行 联网,组网灵活多样。
[0031]本例还包括语音输入模块和语音输出模块,所述中央处理模块分别与所述语音输 入模块输出端和语音输出模块输入端相连。可以实现人机互动,更智能方便。
[0032]其中,所述语音输入模块作为智能家居网关的输入端,其采集用户的语音信息,并 传送到中央处理模块进行处理识别,实现根据用户的语义来对智能家电的控制。
[0033]所述语音输出模块作为智能家居网关的输出端,是智能家居网关的中央处理模块 在理解用户的语音后,向用户应答的通道,并通过语音输出模块告知用户,实现智能家居网 关与用户的人机语音互动。
[0034]如图2所示,本实用新型包括所述智能家居网关的智能家居控制系统,包括云服务 数据中心、移动终端、智能家电、基站,其中,所述智能家电设有ZigBee通信模块,所述智能 家电通过ZigBee通信模块与智能家居网关的ZigBee模块通信,所述智能家居网关通过第二 通信模块与移动终端或通过与第二通信模块相连的基站与云服务数据中心相连,所述云服 务数据中心与移动终端无线连接。本例的移动终端优选手机、平板电脑等智能终端。
[0035]本例NB-I0T基站为支持NB-I0T模块的NB-I0T协议通信中继;其实现来自智能家居 网关的数据收发功能,并且将信息传递给云服务数据中心。
[0036]所述的云服务数据中心为支持NB-I0T协议通信数据处理,并向移动终端呈现智能 家电运行状态以及转发移动终端对智能家电的控制命令;在该应用服务平台上,将存储所 有智能家电信息。
[0037]所述的移动终端用于从所述云服务数据中心获取智能家电的信息,以及发送控制 信息给所述云服务数据中心实现对智能家电的控制。
[0038]本例智能家电为集成ZigBee模块的家用电器,其包括智能照明、智能开关、智能电 器、智能门窗、智能门锁、智能传感器等一切能够实现智能家居控制的对象。
[0039] 本例对智能家电的控制实现过程为:
[0040]智能家电与智能家居网关通过ZigBee技术连接,所传输ZigBee信息在智能家居网 关中转成NB-I0T信息,上传至NB-I0T基站,NB_I0T基站将智能家电信息上传至云服务数据 中心,云服务数据中心再反馈给移动终端;反之,移动终端通过云服务数据中心下发控制智 能家电的命令给NB-I0T基站,NB-I0T基站将该命令发送给智能家居网关,智能家居网关将 控制命令转成ZigBee信号,再发送给对应的智能家电,智能家电接收到以邰的信号再执行 相应动作,完成移动终端控制智能家电的过程;同时,移动终端同样可以通过智能家居网关 进行局域网控制智能家电,以及与智能家居网关实现人机语音互动。
[0041]以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式,并非以此限定本实用新 型的具体实施范围,本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式 型 所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。 .....

Claims (9)

1.一种智能家居网关,其特征在于:包括中央处理模块、ZigBee模块、用于缓存从 Zigbee模块发送过来的数据包的ZigBee数据存储处理模块,还包括除ZigBee模块外的第二 通信模块,其中,所述中央处理模块分别与第二通信模块和ZigBee数据存储处理模块相连, 所述ZigBee数据存储处理模块与ZigBee模块相连。
2. 根据权利要求1所述的智能家居网关,其特征在于:所述第二通信模块包括有线通信 模块或/和无线通信模块,所述无线通信模块包括NB-IOT模块、WIFI模块、蓝牙模块、红外模 块、无线射频模块、3G/4G/5G通信模块中的一种或多种。
3. 根据权利要求2所述的智能家居网关,其特征在于:所述第二通信模块为NB_I0T模 块。
4. 根据权利要求3所述的智能家居网关,其特征在于:所述智能家居网关还包括NB-I0T 数据存储处理模块,所述NB-IOT数据存储处理模块设置在NB-IOT模块和中央处理模块之 间。
5. 根据权利要求4所述的智能家居网关,其特征在于:所述智能家居网关还包括与智能 终端通信的WIFI模块。
6. 根据权利要求1_5任一项所述的智能家居网关,其特征在于:还包括语音输入模块和 语音输出模块,所述中央处理模块分别与所述语音输入模块输出端和语音输出模块输入端 相连。
7.—种包含权利要求1-6任一项所述智能家居网关的智能家居控制系统,其特征在于: 包括云服务数据中心、移动终端、智能家电、基站,其中,所述智能家电设有ZigBee通信模 块,所述智能家电通过ZigBee通信模块与智能家居网关的ZigBee模块通信,所述智能家居 网关通过第二通信模块与移动终端或通过与第二通信模块相连的基站与云服务数据中心 相连,所述云服务数据中心与移动终端无线连接。
8. 根据权利要求7所述的智能家居控制系统,其特征在于:当所述第二通信模块为NB-I0T模块时,所述基站为NB-IOT基站,所述智能家居网关通过NB-I0T基站和云服务数据中心 与智能终端相连,用于接收智能终端通过云服务数据中心下发的控制指令并下发给智能家 居或接收智能家居的信息通过云服务数据中心上报给智能终端。
9. 根据权利要求8所述的智能家居控制系统,其特征在于:所述智能家居网关还包括 WIFI模块时,所述智能家居网关通过局域网直接与智能终端进行通信。
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