CN105681181A - 适用于智能家居的家庭网关*** - Google Patents

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CN105681181A CN201610029034.2A CN201610029034A CN105681181A CN 105681181 A CN105681181 A CN 105681181A CN 201610029034 A CN201610029034 A CN 201610029034A CN 105681181 A CN105681181 A CN 105681181A
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

本发明提供了一种适用于智能家居的家庭网关***，包括：ARM模块、W5500模块、ZigBee模块；其中，所述ARM模块用于接收外网发送的指令并协调控制各个模块；所述W5500模块用于与外部Internet网络进行连接，接收远程客户端和手机APP发来的指令并返回家庭网关信息；所述ZigBee模块作为户内ZigBee通信网络的协调点，用于建立整个户内网络并与智能插座实时通信。本发明中的家庭网关***基于ZigBee通信技术，整体***体积小、成本低、应用简单，解决了家庭网络入口为公网IP情形下客户端与网关远程通信的问题。

Description

适用于智能家居的家庭网关***
技术领域
本发明涉及智能家居领域，具体地，涉及一种适用于智能家居的家庭网关***，实现智能家居户内网络和外部网络之间协议转换与数据传输。
背景技术
近年来，随着经济水平的提高和社会信息化进程的发展，人们对传统住宅的安全、舒适、智能、节能等方面提出了更高的要求，因此智能家居***应运而生。智能家居***是以住宅为平台，应用现代通信技术、计算机技术和电子技术，实现家用电器智能控制和家庭环境实时监测等功能，从而构建一个更加完美的居住环境。
考虑到设备安装与用户体验，现阶段研究和流行的智能家居***主要采用无线通信方式组建户内网络，完成户内设备的信息传输与控制等功能。目前，技术比较成熟的无线通信技术主要包括蓝牙、Wi-Fi、ZigBee和无线射频等方式。其中，蓝牙技术通信距离较短，且属于点对点通讯方式，难以适用于拥有多电器的家庭；Wi-Fi技术功耗较大，经济性不高，配置比较复杂；相比而言，ZigBee作为一种低速率、低功耗、低成本无线网络技术，具有可靠性高、自组网等特点，非常适合智能家居***户内网络这个应用情景。本发明也主要针对采用ZigBee通信技术的智能家居***。
为了实现远程数据传输，智能家居网关除了保证户内ZigBee网络的正常运行之外，还需连接外部Internet网络，而两者通信协议并不相同。同时，每个家庭的网络状况并不相同，若家庭网络接口并非公网IP，则手机或远程电脑客户端难以直接和家庭网关建立Socket通信，普通嵌入式Web网关无法达到远程监控家用电器的效果。
经对现有文献检索发现，中国专利申请号2013106234516、名称为“智能家居网关”的发明公开了一种智能家居网关技术。该技术虽然解决了智能家居***户内网络和外部网络数据传输的问题，同时考虑不同家庭的网络状况差异，采用GPRS模块、WiFi模块等建立远程通信连接，但***结构复杂、成本较高，且各模块功能重复，从本质上并未解决家庭网络入口不是公网IP情形下客户端与网关远程通信的问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于智能家居的家庭网关***。
根据本发明提供的适用于智能家居的家庭网关***，包括：ARM模块、W5500模块、ZigBee模块；其中，
所述ARM模块用于接收外网发送的指令并协调控制各个模块；
所述W5500模块用于与外部Internet网络进行连接，接收远程客户端和手机APP发来的指令并返回家庭网关信息；
所述ZigBee模块作为户内ZigBee通信网络的协调点，用于建立整个户内网络并与智能插座或者智能设备实时通信。
优选地，还包括电源模块，所述电源模块为家庭网关提供所需工作电压。
优选地，所述ARM模块由ARM及***电路组成，包括：UART串口接口、SWD接口、LED指示灯以及晶振电路；
所述UART串口接口用于芯片程序烧写和数据交互；
ASWD接口用于代码在线调试和程序烧写；
LED指示灯用于***运行状态显示；晶振电路用于为整个家庭网关***提供时钟信号。
优选地，所述W5500模块由W5500及***电路组成，包括：HR911105ARJ4接口、网络变压器，能够与网线匹配连接。
优选地，所述ZigBee模块被组建成星形拓扑结构的ZigBee无线通信网络，即分别位于家庭网关、智能设备以及智能插座中；其中，家庭网关中的ZigBee模块作为ZigBee网络的协调器节点，智能插座和智能设备中的ZigBee模块则作为路由器节点，且所有ZigBee模块基于TI公司的Zstack协议栈进行程序开发。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明提供的适用于智能家居的家庭网关***基于ZigBee通信技术，整体***体积小、成本低、应用简单，解决了家庭网络入口为公网IP情形下客户端与网关远程通信的问题。
2、本发明提供的适用于智能家居的家庭网关***易于与智能移动终端和电脑进行数据交互，且数据传输稳定，可靠性高。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明提供的适用于智能家居的家庭网关***的结构示意图；
图2为应用本发明的智能家居整体***结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
根据本发明提供的适用于智能家居的家庭网关***，包括：ARM模块、W5500模块、ZigBee模块以及电源模块。其中，ARM模块由ARM及***电路组成，用于接收外网发送的指令并协调控制各个模块正常工作；W5500模块由W5500及***电路组成，用于与外部Internet网络进行连接，接收远程客户端和手机APP发来的指令并返回家庭网关信息；ZigBee模块作为户内ZigBee通信网络的协调点，用于建立整个户内网络并与智能插座实时通信；电源模块为电路板提供所需工作电压，保证网关的稳定运行。
具体的，ARM模块包括：UART串口接口、SWD接口、LED指示灯以及晶振电路，所述UART串口接口用于芯片程序烧写和数据交互；ASWD接口用于代码在线调试和程序烧写；LED指示灯用于***运行状态显示；晶振电路用于为整个家庭网关***提供时钟信号。
具体的，W5500模块包括：HR911105ARJ4接口、网络变压器，能够直接与网线相连。
具体的，ZigBee模块被组建成星形拓扑结构的ZigBee无线通信网络，智能家居网关上的ZigBee模块作为ZigBee网络的协调器节点，智能插座中的ZigBee模块则作为路由器节点，且所有ZigBee模块基于TI公司的Zstack协议栈进行程序开发。
更进一步地，如图2所示，本实施例的家庭网关应用于包括智能插座、公网服务器和外网通信设备等在内的智能家居***。其中ARM及其***电路作为整个智能家居网关的核心，接收指令并协调控制各个模块正常工作；W5500及其***电路，完成与外部Internet网络的连接的功能，接收远程客户端和手机APP发来的指令并返回家庭信息；ZigBee模块作为户内ZigBee通信网络的协调点，用于建立整个户内网络并与智能插座实时通信；电源模块为电路板提供所需工作电压。
使用时，家庭网关接通电源，电源模块将接入电压转换为各个模块正常工作电压，网关通过W5500及其***电路向智能家居***公网服务器发送登陆消息以及网络状况、设备序列号等信息。同时，网关内部ZigBee模块开始建立户内ZigBee无线通信网络，与家庭内正常工作的智能插座进行连接。用户通过手机APP或PC客户端登陆公网服务器，同时可以操作应用程序对智能插座的运行状态进行控制与查询。公网服务器对外部通信设备发来的用户指令进行校验和处理，并转发给指定序列号的家庭网关。家庭网关对公网服务器传来的消息进行转换，由***内部ZigBee模块将指令以ZigBee无线通信方式发送给所有智能插座。智能插座采集该节点处电压、电流、功率等电能信息，和自身开关状态信息一同返回给家庭网关。家庭网关接收到智能插座来的信息后进行校验，并将该信息上传至公网服务器进行存储。最后，公网服务器以特定格式将电能信息等数据返回至手机APP或PC客户端。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (5)

1.一种适用于智能家居的家庭网关***，其特征在于，包括：ARM模块、W5500模块、ZigBee模块；其中，
所述ARM模块用于接收外网发送的指令并协调控制各个模块；
所述W5500模块用于与外部Internet网络进行连接，接收远程客户端和手机APP发来的指令并返回家庭网关信息；
所述ZigBee模块作为户内ZigBee通信网络的协调点，用于建立整个户内网络并与智能插座或者智能设备实时通信。
2.根据权利要求1所述的适用于智能家居的家庭网关***，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块为家庭网关提供所需工作电压。
3.根据权利要求1所述的适用于智能家居的家庭网关***，其特征在于，所述ARM模块由ARM及***电路组成，包括：UART串口接口、SWD接口、LED指示灯以及晶振电路；
所述UART串口接口用于芯片程序烧写和数据交互；
ASWD接口用于代码在线调试和程序烧写；
LED指示灯用于***运行状态显示；晶振电路用于为整个家庭网关***提供时钟信号。
4.根据权利要求1所述的适用于智能家居的家庭网关***，其特征在于，所述W5500模块由W5500及***电路组成，包括：HR911105ARJ4接口、网络变压器，能够与网线匹配连接。
5.根据权利要求1所述的适用于智能家居的家庭网关***，其特征在于，所述ZigBee模块被组建成星形拓扑结构的ZigBee无线通信网络，即分别位于家庭网关、智能设备以及智能插座中；其中，家庭网关中的ZigBee模块作为ZigBee网络的协调器节点，智能插座和智能设备中的ZigBee模块则作为路由器节点，且所有ZigBee模块基于TI公司的Zstack协议栈进行程序开发。
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