电力线载波信号转换装置、智能家居多机互联系统及配对方法与流程

本发明涉及基于电力线载波的智能家居多机互联系统领域。

背景技术：

电力载波通信(plc，powerlinecommunication)是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术，其以优秀的信号传输能力和精简的线材使用逐渐受到市场的认可，并广泛应用在智能家居领域。现有的基于电力载波通信的智能家居系统，通常包括各电器，各控制器、各电源适配器、转换器、路由器等，涉及部件较多，需占用家居较多插头资源且布线较多较复杂。另外，在目前市场上智能家居系统中，转换器仅起到控制器与路由器之间的数据转换与传输的作用，功能也较为单一，且需单独占用一个电源适配器，不利于智能家居系统的简洁化和组装方便化；而控制器只能针对一种单一型号的电器进行一对一配对控制，不能对其它种类或同种类不兼容型号的电器进行控制，也造成了现有的智能家居系统组装需较多部件。

技术实现要素：

基于此，本发明所要解决的技术问题之一要是提供一种电力线载波信号转换装置，其有利于智能家居系统的简洁化和组装方便化，采用的技术方案如下：

电力线载波信号转换装置，包括壳体，壳体内设置有主处理器、第一电力线载波调制解调模块和网络通信模块，主处理器分别与第一电力线载波调制解调模块和网络通信模块连接实现第一电力线载波调制解调模块与网络通信模块之间的数据转换与传输，壳体上设置有凹槽，凹槽内设置有直流电源输出接口，壳体内还设置有第一交直流变换模块；所述第一交直流变换模块的输入端与电力线连接，输出端分别与主处理器、第一电力线载波调制解调模块和网络通信模块的电源端以及直流电源输出接口连接。

本发明所述的电力线载波信号转换装置，与背景技术相比所产生的有益效果：其内置有第一交直流变换模块和直流电源输出接口，其中第一交直流变换模块的输入端与电力线连接、输出端分别与主处理器、第一电力线载波调制解调模块和网络通信模块的电源端连接，为主处理器、第一电力线载波调制解调模块和网络通信模块分别提供电源输给。另外壳体中还设置有凹槽，凹槽内设置有直流电源输出接口，第一交直流变换模块的输出端与直流电源输出接口连接，在组建智能家居系统时，该凹槽内的直流电源输出接口可直接为智能家居系统中的路由器等设备提供电源输给，路由器不需另外再单独配置电源适配器，有利于智能家居系统的简洁化和组装方便化。

在其中一个实施例中，所述网络通信模块包括有线通信模块和无线通信模块，所述无线通信模块为wifi模块，所述有线通信模块包括以太网控制芯片和rj45网线接口，网络通信模块采用有线通信模块优先的方式，主控制器实时检测rj45网线接口，若检测到rj45网线接口有信号传输时，关闭wifi模块。通过采用优先使用有线连接方式，减少无线电波辐射，有利于人体健康。

在其中一个实施例中，所述主处理器包括第一、第二和第三信号输入输出端，第一信号输入输出端与第一电力线载波调制解调模块的低压侧的信号输入输出端连接，第二信号输入输出端与wifi模块的信号输入输出端连接，第三信号输入输出端与以太网控制芯片的信号输入输出端连接。

本发明所要解决的另一技术问题是要提供一种智能家居多机互联系统，其能有效减少占用家居的插头资源，且布线连接较简单、组装较方便，采用的技术方案如下：

一种智能家居多机互联系统，包括多个电器、多个通信控制器、路由器、以及上述的电力线载波信号转换装置，所述多个电器、多个通信控制器和电力线载波信号转换装置三者之间通过电力线互相连接实现互相间的数据传输，路由器的电源输入端与电力线载波信号转换装置壳体上的凹槽内的直流电源输出接口连接。

本发明所述的智能家居多机互联系统，与背景技术相比所产生的有益效果：智能家居多机互联系统中的路由器的电源输入端与电力线载波信号转换装置壳体上的凹槽内的直流电源输出接口连接，由电力线载波信号转换装置中的直流电源输出接口为路由器提供电源，取代路由器原来的电源适配器，不多占用交流电源插座，且布线连接也更为简单、组装更为方便。

在其中一个实施例中，所述电器内置有第二电力线载波调制解调模块、第二交直流变换模块和电器主控板，所述第二电力线载波调制解调模块的高压侧信号输入输出端与电力线连接、低压侧的信号输入输出端与电器主控板的信号输出输入端连接，所述第二交直流变换模块输入端与电力线连接，输出端分别与第二电力线载波调制解调模块和电器主控板的电源端连接。

在其中一个实施例中，所述通信控制器内置有第三电力线载波调制解调模块、第三交直流变换模块、控制芯片、显示模块以及按键输入模块，所述第三电力线载波调制解调模块的高压侧信号输入输出端与电力线连接、低压侧的信号输入输出端与控制芯片的第一信号输出输入端连接，控制芯片的第二、第三信号输出输入端分别与显示模块和按键输入模块的信号输出输入端连接，所述第三交直流变换模块输入端与电力线连接，输出端分别与第三电力线载波调制解调模块、控制芯片、显示模块以及按键输入模块的电源端连接。

在其中一个实施例中，智能家居多机互联系统还包括云平台和手机终端，所述云平台与路由器连接实现数据传输，所述手机终端与所述云平台连接实现数据传输。智能家居多机互联系统中的电器或通信控制器可通过路由器与云平台和手机终端进行数据交互。

本发明还提供了一种智能家居多机互联系统的配对方法，采用上述的智能家居多机互联系统，各电器与各通信控制器建立配对的步骤包括：

s11，各电器和各通信控制器上电，进入配对有效时间；

s12，各电器在配对有效时间内通过电力线广播包含自身电器识别码的设备信息；

s13，通信控制器在配对有效时间内在电力线上接收到电器的设备信息后，控制芯片提取电器的设备信息中的电器识别码，判断控制芯片存储器中已配对电器区中是否已储存有相应的电器识别码，若已储存有相应的电器识别码，则判定已进行配对并忽略接收到电器的设备信息；若未储存有相应的电器识别码，则将电器的设备信息提取至待配对电器选择区；

s14，通信控制器进入配对模式，选择待配对电器选择区中要进行配对的电器后，通过电力线向被选择配对的电器发送包含通信控制器设备信息的配对请求数据；

s15，被选择配对的电器在接收到配对请求数据时，若经确认同意配对后，提取配对请求数据中的通信控制器设备信息并储存在电器主控板中，同时发送同意配对应答数据至对应的通信控制器；

s16，通信控制器接收到同意配对应答数据后，将被选择配对的电器设备信息移至控制芯片存储器中的已配对电器区。

本发明还提供了一种智能家居多机互联系统的配对方法，采用上述的智能家居多机互联系统，各电器与电力线载波信号转换装置建立配对的步骤包括：

s21，各电器和电力线载波信号转换装置上电，电力线载波信号转换装置通过按钮进入配对模式后，各电器和电力线载波信号转换装置均进入配对有效时间；

s22各电器在配对有效时间内通过电力线广播包含自身电器识别码的设备信息；

s23，电力线载波信号转换装置在配对有效时间内在电力线上接收到电器的设备信息后，主处理器提取电器的设备信息中的电器识别码，判断控制芯片存储器中是否已储存有相应的电器识别码，若已储存有相应的电器识别码，则判定已进行配对并忽略接收到电器的设备信息；若未储存有相应的电器识别码，则将电器的设备信息储存在主处理器中的待同意配对电器区，同时指示灯会有变化表示此时有电器待同意配对。

s24，电力线载波信号转换装置若经用户确认同意配对后，向该电器发送包含电力线载波信号转换装置信息的同意配对应答数据，同时将电器的设备信息存储在主处理器中的已配对电器区；

s25，电器接收到同意配对应答数据后，将电力线载波信号转换装置信息储存至电器主控板中。

本发明上述的一种智能家居多机互联系统的配对方法，各电器与各通信控制器解除配对的步骤包括：

s31，通信控制器进入解除配对模式，从已配对的电器中选择要解除配对的电器，向要解除配对的电器发送包含通信控制器设备信息的解除配对请求数据；

s32，电器接收到解除配对请求数据后，从电器主控板中删去相应通信控制器的设备信息，并同时向通信控制器发送解除配对应答数据；

s33，通信控制器接收到解除配对应答数据后，从控制芯片存储器中删去相应的电器设备信息。

通过上述的智能家居多机互联系统的配对方法，家庭内所有电器与通信控制器、电力线载波信号转换器之间就可以通过电力线载波通信方式互联，自由组建物联网络，可以随时添加或减少电器和通信控制器，实现即插即用。一台电器可以同时接受多个通信控制器配对控制，一个通信控制器也可以配对控制多台和多种电器。另外本发明的智能家居多机互联系统的配对方法，当电器与通信控制器建立配对时，需在电器按确认才能顺利完成配对，而当电器与通信控制器解除配对时，不需在电器确认便自动发送解除配对应答数据，此方法可有效防止误联。

附图说明

图1为本发明电力线载波信号转换装置结构示意图一。

图2为本发明电力线载波信号转换装置结构示意图二。

图3为本发明智能家居多机互联系统结构示意图。

图4为本发明智能家居多机互联系统中电器的结构示意图。

图5为本发明智能家居多机互联系统中通信控制器的结构示意图。

图6为本发明各电器与各通信控制器建立配对的方法流程图。

图7为本发明各电器与电力线载波信号转换装置建立配对方法流程图。

图8为本发明各电器与各通信控制器解除配对的方法流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参照图1中所示的实施例，电力线载波信号转换装置，包括壳体，壳体内设置有主处理器11、第一电力线载波调制解调模块12和网络通信模块13，主处理器11分别与第一电力线载波调制解调模块12和网络通信模块13连接实现第一电力线载波调制解调模块12与网络通信模块13之间的数据转换与传输，壳体上设置有凹槽，凹槽内设置有直流电源输出接口14，壳体内还设置有第一交直流变换模块15，所述第一交直流变换模块15的输入端与电力线连接、输出端分别与主处理器11、第一电力线载波调制解调模块12和网络通信模块13的电源端以及直流电源输出接口14连接。

参考图2，所述无线通信模块为wifi模块131，所述有线通信模块包括以太网控制芯片1321和rj45网线接口1322。所述主处理器11包括第一、第二和第三信号输入输出端，第一信号输入输出端与第一电力线载波调制解调模块12的低压侧的信号输入输出端连接，第二信号输入输出端与wifi模块131的信号输入输出端连接，第三信号输入输出端与以太网控制芯片1321的信号输入输出端连接。本实施例中的电力线载波信号转换装置可同时通过有线通信模块和无线通信模块与路由器连接，且可设置有线通信模块优先的启动模式，当检测到rj45网线接口1322有正常的来自路由器的通信数据包时，能自动关闭无线通信模块，优先使用有线连接，减少无线电波辐射，有利于人体健康。

在一个可选实施例中，以太网控制芯片1321可集成在主处理器11中。

如图3、4、5所示的实施例，一种智能家居多机互联系统，包括多个电器、多个通信控制器、路由器、以及上述的电力线载波信号转换装置，所述多个电器、多个通信控制器和电力线载波信号转换装置三者之间通过电力线互相连接实现互相间的数据传输，路由器的电源输入端与电力线载波信号转换装置壳体上的凹槽内的直流电源输出接口连接。所述电器内置有第二电力线载波调制解调模块22、第二交直流变换模块23和电器主控板21，所述第二电力线载波调制解调模块22的高压侧信号输入输出端与电力线连接、低压侧的信号输入输出端与电器主控板21的信号输出输入端连接，所述第二交直流变换模块23输入端与电力线连接、输出端分别与第二电力线载波调制解调模块22和电器主控板21的电源端连接。所述通信控制器内置有第三电力线载波调制解调模块32、第三交直流变换模块33、控制芯片31、显示模块34以及按键输入模块35，所述第三电力线载波调制解调模块33的高压侧信号输入输出端与电力线连接、低压侧的信号输入输出端与控制芯片31的第一信号输出输入端连接，控制芯片31的第二、第三信号输出输入端分别与显示模块34和按键输入模块35的信号输出输入端连接，所述第三交直流变换模块33输入端与电力线连接，输出端分别与第三电力线载波调制解调模块32、控制芯片31、显示模块34以及按键输入模块35的电源端连接。其中，显示模块34实现运行参数和操作界面的显示；按键输入模块35实现对电器的控制操作。智能家居多机互联系统还包括云平台和手机终端，所述云平台与路由器连接实现数据传输，所述手机终端与所述云平台连接实现数据传输。所述云平台可以是自有云平台（售后服务管理系统），也可以是其它第三方云平台，既可单独存在也可多云平台同时存在，平台之间可实现数据对接。当电器发生故障或维护周期到时可自动接收信息并提醒用户和售后服务人员进行维修或维护处理。

本实施例中的智能家居多机互联系统中的路由器的电源输入端与电力线载波信号转换装置壳体上的凹槽内的直流电源输出接口连接，由电力线载波信号转换装置中的直流电源输出接口为路由器提供电源，取代路由器原来的电源适配器，不多占用交流电源插座，且布线连接也更为简单、组装更为方便。

其中，如图6所示，各电器与各通信控制器建立配对的步骤包括：

s11，各电器和各通信控制器上电，进入配对有效时间；

s12，各电器在配对有效时间内通过电力线广播包含自身电器识别码的设备信息；

s13，通信控制器在配对有效时间内在电力线上接收到电器的设备信息后，控制芯片提取电器的设备信息中的电器识别码，判断控制芯片存储器中已配对电器区中是否已储存有相应的电器识别码，若已储存有相应的电器识别码，则判定已进行配对并忽略接收到电器的设备信息；若未储存有相应的电器识别码，则将电器的设备信息提取至待配对电器选择区；

s14，通信控制器进入配对模式，选择待配对电器选择区中要进行配对的电器后，通过电力线向被选择配对的电器发送包含通信控制器设备信息的配对请求数据；

s15，被选择配对的电器在接收到配对请求数据时，若经确认同意配对后，提取配对请求数据中的通信控制器设备信息并储存在电器主控板中，同时发送同意配对应答数据至对应的通信控制器；

s16，通信控制器接收到同意配对应答数据后，将被选择配对的电器设备信息移至控制芯片存储器中的已配对电器区。

如图7所示，各电器与电力线载波信号转换装置建立配对的步骤包括：

s21，各电器和电力线载波信号转换装置上电，电力线载波信号转换装置通过按钮进入配对模式后，各电器和电力线载波信号转换装置均进入配对有效时间；

s22各电器在配对有效时间内通过电力线广播包含自身电器识别码的设备信息；

s23，电力线载波信号转换装置在配对有效时间内在电力线上接收到电器的设备信息后，主处理器提取电器的设备信息中的电器识别码，判断控制芯片存储器中是否已储存有相应的电器识别码，若已储存有相应的电器识别码，则判定已进行配对并忽略接收到电器的设备信息；若未储存有相应的电器识别码，则将电器的设备信息储存在主处理器中的待同意配对电器区，同时指示灯会有变化表示此时有电器待同意配对。

s24，电力线载波信号转换装置若经用户确认同意配对后，向该电器发送包含电力线载波信号转换装置信息的同意配对应答数据，同时将电器的设备信息存储在主处理器中的已配对电器区；

s25，电器接收到同意配对应答数据后，将电力线载波信号转换装置信息储存至电器主控板中。

其中，电力线载波信号转换装置通过按钮选择和操作后才进入配对模式可有效避免电力线载波信号转换装置与各电器之间随便建立配对。

如图8所示，各电器与各通信控制器解除配对的步骤包括：

s31，通信控制器进入解除配对模式，从已配对的电器中选择要解除配对的电器，向要解除配对的电器发送包含通信控制器设备信息的解除配对请求数据；

s32，电器接收到解除配对请求数据后，从电器主控板中删去相应通信控制器的设备信息，并同时向通信控制器发送解除配对应答数据；

s33，通信控制器接收到解除配对应答数据后，从控制芯片存储器中删去相应的电器设备信息。

下面以电器a、电器b、电器c、通信控制器甲、通信控制器乙、电力线载波信号转换装置、以及路由器组成的智能家居多机互联系统为例，其中通信控制器甲已与电器a、电器b和电器c配对，通信控制器乙已与电器a和电器b配对，电力线载波信号转换装置已与电器a和电器b配对。当智能家居多机互联系统通电后，即电器a、电器b、电器c、通信控制器甲、通信控制器乙、电力线载波信号转换装置、以及路由器上电后，进入配对有效时间。

电器a、电器b、电器c均通过电力线持续广播包含自身电器识别码的设备信息；通信控制器甲在配对有效时间内在电力线上分别接收到电器a、电器b、电器c的设备信息后，控制芯片提取电器的设备信息中的电器识别码，发现已储存有电器a、电器b、电器c的识别码，则判定已进行配对并忽略接收到电器a、电器b、电器c的设备信息。通信控制器乙在配对有效时间内在电力线上分别接收到电器a、电器b、电器c的设备信息后，控制芯片提取电器的设备信息中的电器识别码，发现未储存有电器c的识别码，则将电器c的设备信息提取至待配对电器选择区；通信控制器乙进入配对模式，用户选择待配对电器选择区中要进行配对的电器c后，通过电力线向被选择配对的电器c发送包含通信控制器乙设备信息的配对请求数据；被选择配对的电器c在接收到配对请求数据时，若用户不按确认，电器c则不响应该配对请求数据；若经用户按确认同意配对后，则提取配对请求数据中的通信控制器乙设备信息并储存在电器主控板中，同时发送同意配对应答数据至通信控制器乙；通信控制器乙接收到同意配对应答数据后，将被选择配对的电器c的设备信息储存至控制芯片存储器中的已配对电器区。当电力线载波信号转换装置在配对有效时间内在电力线上分别接收到电器a、电器b、电器c的设备信息后，主处理器提取电器a、电器b、电器c的设备信息中的电器识别码，判断控制芯片存储器中是否已储存有相应的电器识别码，发现已储存有相应的电器a和b的识别码，则判定电器a和b已进行配对并忽略接收到电器a和b的设备信息，同时发现未储存有电器c的识别码，则将电器c的设备信息储存在主处理器，同时向该电器c发送包含电力线载波信号转换装置信息的同意配对应答数据(电力线载波信号转换装置发送同意配对应答需要用户操作确认)；电器c接收到同意配对应答数据后，将电力线载波信号转换装置信息储存至电器主控板中。

用户想解除通信控制器甲和电器a的配对，首先确保双方在通电状态下，然后在通信控制器甲中进入解除配对模式，从已配对的电器a、电器b、电器c中选择要解除配对的电器a，向要解除配对的电器a发送包含通信控制器甲的设备信息的解除配对请求数据；电器a接收到解除配对请求数据后，从电器主控板中删去相应通信控制器甲的设备信息，并同时向通信控制器甲发送解除配对应答数据；通信控制器甲接收到解除配对应答数据后，从控制芯片存储器中删去相应的电器a的设备信息。

若超过配对有效时间，则智能家居多机互联系统内的各部件不再响应配对操作。已配对的部件可实现相互间的数据传输和交互，通过上述配对方式，实现智能家居多机互联系统中各部件的配对，一台电器可以同时接受多个通信控制器控制，一个通信控制器也可以控制多台和多种电器。通信控制器和云平台、手机终端只处理来自电器所发送的数据，通信控制器之间和手机终端之间互不收发，任一通信控制器更改了电器的工作参数之后均由电器同步到其它已配对的通信控制器以保证一致性。采用这一机制有效减少了系统内数据收发的频繁程度，减轻网络负担，提高了适用性。另外，当所有电器不需要连接外部互联网时，可关闭或取消所述电力线载波信号转换装置，电器与通信控制器组成的局域物联网仍可独立运行。

在另一种可选的实施例中，可由通信控制器以广播方式发送自身设备信息，电器对可配对通信控制器进行选择并发起配对操作。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式。应当指出的是，对于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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。