专利名称：一种家居自动化网络系统以及管理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及一种家居自动化网络系统。
背景技术：
现有的通讯技术的发展，呈现出百花齐放的多种通讯技术在家具自动化中的应用 越来越多，但是由于各个设备相对比较单一，其接口也受到一定的现状，从而导致某一种家 居设备智能应用于某一种技术领域，如果需要实现其它的应用，就需要对接另外一台设备 进行转接或者支付额外的钱，开通另外的一种网络。目前在家庭为单位的通信产品主要包括ADSL接入技术，普通的以太网宽带接入 技术，PON网络宽带接入技术及无线3G数据卡接入技术这几种。由于各接入技术分属于不同的运营商或者技术领域，同时家居自动化网络的应用 规划非常的单一，导致不同接入技术采用的接入方式和接入设备都不能统一，从而存在一 个家庭往往存在多种网络接入设备，在设计家居自动化网络上存在网络布线复杂，用户支 付的成本较高，同时不同的网络也很难互通使用，很难统一和规划，设备接口复杂不兼容等 问题。3G技术是ALL IP特别工作组在2001年10月份推出了 ALL IP的网络模型，并将 整个网络的各功能点分到各具体的工作组，各工作组按照ALL-IP小组提出的需求并根据 各自的研究范畴再进行具体的研究。因此，它的工作主要是统筹和指导，提出未来的ALL-IP 网络的总体需求以及每个工作项目的需求和具体描述，而详细的规范还是由各工作组制定。随着Internet网络的高速发展和骨干接入层网络的逐步完成，以用户为起点的 所谓“最后一公里”接入显得越来越重要，而光纤到户FTTH在近期还不能实现，以“不对称” 性为主要特征的ADSL (不对称数字用户线)技术，很好地适应了 Internet领域上行(用户至 网络)与下行(网络至用户)业务流量不对称的特性，成为窄带接入网到宽带接入网过渡的 一种主流技术。ADSL的全称是不对称数字用户传输线(Asymmetric Digital Subscriber Line)。它利用目前先进的数字编码和调制解调技术，实现在一对普通电话双绞线上传送高 速数字信号的功能。以太网(Ethernet)技术是一种计算机局域网组网技术。IEEE制定的IEEE 802. 3 标准给出了以太网的技术标准。它规定了包括物理层的连线、电信号和介质访问层协议的 内容。以太网是当前应用最普遍的局域网技术。它很大程度上取代了其他局域网标准， 如令牌环、FDDI和ARCNET。以太网的标准拓扑结构为总线型拓扑，但目前的快速以太网 (100BASE-T、1000BASE-T标准)为了最大程度的减少冲突，最大程度的提高网络速度和使用 效率，使用交换机(Switch)来进行网络连接和组织，这样，以太网的拓扑结构就成了星型， 但在逻辑上，以太网仍然使用总线型拓扑的CSMA/CD介质访问控制方法。随着Internet用户数量的快速增长，IPTV业务、各类互联网互动业务如视频会 议、视频聊天、网络游戏、BBS贴图等应用的出现，对网络带宽提出了越来越高的要求。随着
3光纤成本的下降，“有源无源一体化”的光纤接入网已成为一种趋势。当前，光纤建设在“核 心网”部分已基本完成，正在向接入网推进，最终将实现FTTH的全网光纤化。作为光纤接入 网的重要解决方案，GEPON (以太网+无源光网络)得到国内外运营商和厂商的支持和认可， 以其远远高于现有接入技术的带宽向终端用户提供可靠的数据、话音和视频通信。ZigBee技术是一种应用于短距离范围内，低传输数据速率下的各种电子设备之间 的无线通信技术。ZigBee是一种新兴的短距离、低功耗、低数据速率、低成本、低复杂度的无 线网络技术；ZigBee采取了 IEEE 802. 15. 4强有力的无线物理层所规定的全部优点省电、 简单、成本又低的规格；ZigBee增加了逻辑网络、网络安全和应用层；ZigBee的主要应用领 域包括无线数据采集、无线工业控制、消费性电子设备、汽车自动化、家庭和楼宇自动化、医 用设备控制、远程网络控制等场合；ZigBee无线可使用的频段有3个，分别是2. 4GHz的ISM 频段、欧洲的868MHz频段、以及美国的915MHz频段，而不同频段可使用的信道分别是16、1、 10个，在中国采用2. 4G频段，是免申请和免使用费的频率。Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备(如PDA、手机)等终端以无线方式互相连 接的技术。Wi-Fi是一个无线网路通信技术的品牌，由Wi-Fi联盟(Wi-Fi Alliance)所持 有。目的是改善基于IEEE 802. 11标准的无线网路产品之间的互通性。现时一般人会把 Wi-Fi及IEEE 802. 11混为一谈。甚至把Wi-Fi等同于无线网际网路。现有技术的缺点在于现有的家居自动化网络通信技术比较多，设备多，但是都比 较固定单一的上联接口，需要固定的连接不同运营商网络，才能正常使用，布线复杂，设备 利用率低等问题，且不同接入技术无法实现互融互换功能；现有的通信设备网络技术，不利 于满足用户多网融合的需要；现有通信存在浪费网络资源，不具备实现家居自动化网络的 需要；现有通信设备技术的缺点还在于研发过程中的大部分接口，仅仅针对自身业务发展 需要而研发的，不具备多种接入能力，无法有效利用家居自动化设备的有效连接上网，不利 于网路的有效利用，现有网络通信设备不具备家居自动化复杂接口需要，网络也存在局限 性，因此现有的网络模式，由于各不统一，又互相的存在技术的保护限制，因此不利于有效 整合家居自动化设备，实现全方位的家居自动化管理需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种家居自动化网络系统，能够实现家居自 动化的网络智能控制系统的总体解决方案。为了解决上述问题，本发明提供了一种家居自动化网络系统，包括中央处理单元、 无线接入单元以及网络单元，所述无线接入单元进一步由3G接入模块、WiFi接入模块、蓝 牙接入模块以及红外接入模块中的至少一种构成；所述网络单元的网络接口包括ADSL接 口、PON接口、上联以太网接口和下联以太网接口中的至少一种。作为可选的技术方案，上述系统进一步包括ZigBee单元，所述ZigBee单元包括 ZigBee上行数据模块和ZigBee下行数据模块。作为可选的技术方案，上述系统进一步包括视频及音频接口单元、键盘及鼠标接 口单元、报警单元、液晶显示及触摸屏单元、SD数据存储卡和串口单元中的一种或多种。本发明进一步提供了一种家居自动化网络的管理系统，包括物理层、通信层和控 制层，其特征在于，控制层包括通信管理模块和数据处理模块，通信层包括数据接收模块，物理层包括数据上传模块和传感网汇聚节点；数据接收模块与数据上传模块和传感网汇聚 节点通信，将数据上传模块和传感网汇聚节点的数据从网络协议报文中提取出来发送至控 制层的通信管理模块和数据处理模块继续处理，并将处理后的数据进行封装后送到物理层 继续传输。本发明的优点在于解决了现有家居自动化网络技术在接口设计过于单一，不能互 相转换的难题，提高了用户接口的密度，也提高了用户接口的灵活性；可以有效适配目前家 居自动化设备的不同通讯接口，从而为家居自动化组网提供了便利，有效的保护了用户的 投入，减少更好设备带来的资源浪费；使用灵活，可扩展性及实用性强，有效解决了用户需 求与技术接口标准不统一带来的矛盾，可以进行规模商用推广的能力。
附图1是本发明具体实施方式
的家具自动化网络系统架构示意图。附图2是附图1所示的家居自动化网络的管理系统架构示意图。附图3是本发明一实施例的网络架构示意图。
具体实施例方式接下来结合附图对本发明所述的一种家居自动化网络系统的具体实施方式
做出 详细说明。附图1所示是本具体实施方式
的家具自动化网络系统架构示意图，包括中央处 理单元10、无线接入单元11、网络单元12、电源输入单元13、数字量输入输出单元14和 ZigBee 单元 15。其中中央处理单元10主要完成数据的处理，控制及转发。电源输入单元13主要完成设备的交直流的接入。网络单元12的网络接口包括ADSL接口 121、P0N接口 122、上联以太网接口 123和 下联以太网接口 124中的至少一种，可实现上联ADSL接入或者PON接入，实现网络接入功 能。下联以太网接口 124可实现家庭网络接入。无线接入单元11进一步由3G接入模块lll、WiFi接入模块112、蓝牙接入模块113 以及红外接入模块114中的至少一种构成，主要完成无线数据数据业务的处理。3G接入模 块111主要完成上联网络的接入，WiFi接入模块112可以实现上联接入及下联的WiFi无线 接入功能，蓝牙接入模块113主要实现家庭带蓝牙设备的接入上网功能，红外接入模块114 主要实现家庭带红外设备的接入上网。ZigBee单元15是一个可选模块，主要包括ZigBee上行数据模块151和ZigBee下 行数据模块152，对接家庭现有的带ZigBee的智能化设备，实现家居自动化网络的接入上 网。数字量输入输出单元14主要完成家居自动化设备的数字量控制输入及输出。除此之外，所述系统还可以包括一些扩展模块，例如视频及音频接口单元，主要 实现家庭的视频及音频的输入输出功能；键盘及鼠标接口单元，主要实现交互式接口的用 户接口 ；报警单元，主要实现家居自动化设备的安防及报警功能；液晶显示及触摸屏单元， 主要实现交互式用户接口及友好的用户界面；SD数据存储卡，主要实现用户数据及相关信息的存储功能；串口单元，主要实现串行接入及数据控制处理。若设置以上单元，则设置的 单元均与中央处理单元并实现上述功能。从上面的叙述可以看出，本具体实施方式
所述的系统通过配置不同的单元以及模 块，能够实现家庭智能化网络的统一管理及灵活的应用。根据用户需要，配置不同上联接入模块或者下连接入模块。例如用户家庭采用以 太网接入的，我们可以直接配置上联以太网接口 123，如果用户采用ADSL接口接入的，我们 可提供ADSL接口 121 ；如果采用PON接入的，我们配置PON接口 122。依次类推，我可提供 多种不同方式的接入功能，在软件上，可通过用户的不同的配置实现不同配置数据的互相 切换和转发。通过用户的家居需要，可以配置不同的接入模块，实现对用户家居智能设备的接 入自动化管理，可实现用户家居的自组网，上网及远程管理及控制功能。根据用户需要，可以为个性化客户配置不同的人机交换模块，供用户与设备的有 效交换及家居自动化管理及控制。附图2是附图1所示的家居自动化网络的管理系统架构示意图，包括物理层21、通 信层22和控制层23。控制层23包括通信管理模块231和数据处理模块232，通信层22包 括数据接收模块221，物理层21包括数据上传模块211和传感网汇聚节点212。数据接收 模块221与数据上传模块211和传感网汇聚节点212通信，将数据上传模块211和传感网 汇聚节点212的数据从网络协议报文中提取出来发送至控制层23的通信管理模块231和 数据处理模块232继续处理，并将处理后的数据进行封装后送到物理层21继续传输
具体地说，数据上传模块211具有无线网络接入功能，实现有线/3G网络的物理接入， 包括射频、基带的实现等；传感网汇聚节点212能够实现短距离模块实现短距离网络的物 理接入，包括射频、基带的实现等；数据接收模块221处于通信层22，负责将数据从网络协 议报文中提取出来供上层继续处理，以及将经过上层处理的数据根据要求进行封装，送到 物理层21继续传输；数据接收模块221为上下层提供了数据接口 ；通信管理模块231实现 不同网络间接入控制和链路管理的功能；数据处理模块232能够对采集到的网络数据进行 分析和逻辑运算。上述具体实施方式
所提供的技术方案具有模块化的适配功能，可通过用户的的不 同需求配置不同的接入模块，实现对家居设备的接入控制及其上联网络的不同接口的适配 功能，从而可以有效的利用家庭的现有网络，构建家庭自动化网络；同时减少了用户的重复 投资，可以在相对单一的设备上实现家居自动化针对不同的接口需求，保证用户能够在一 个平台上实现不同接口的互联，从而实现家居自动化网络的互联互通，同时具备多种无线 接入方式，可以减少用户针对家居自动化重新布线的难度，用户只需要根据自己的配置，选 择相应的无线控制模块，即可方便的将家居智能设备接入本装置，从而实现远程控制及管 理功能。以下给出一实施例。附图3所示是本实施例的网络架构示意图。本实施例采用多样化的网络接入及灵 活的组网方式，实现无线网络在家庭范围内，通过先进的无线网络技术将电脑、家电、安全、 照明、娱乐、医疗监护系统互连，实现数据共享和管理，并以广域互联网为接口与外界交互 信息的一种新兴的无线网络系统。
6
通过ZIGBEE网络、WiFi、红外、蓝牙及数字量不同接口实现信息设备、通讯设备、 娱乐设备、家用电器、自动化设备、保安(监控)装置等设备互联，使智能化、人性化的家居生 活变成了现实。网络节点是指镶嵌在各种家电、灯具、安防监控单元、居室环境监控单元。本实施例的网络具备多种通讯协议转换功能，同时可通过以太网或程控电话网连 接内外网和通过无线技术连同内网的网关，具备无线通讯等接口的数字家电；配有无线接 口、可远程报警的家用安防传感器设备；具备无线接口的家庭灯光控制器材；可进行防盗、 报警等功能设备。如附图3所示，本实施例可以有多种接口模块连接互联网络，从而可以有效的保 护用户现有家庭网络的投资，节约用户的成本，在单一设备上，可实现多种网络接口的适 配；
如附图3所示，本实施例可以根据用户需要匹配不同的交互式用户界面的接口设备， 可以提供用户友好的交互式界面，方便用户的管理和控制；
如附图3所示，本实施例可以提供数字量控制输入输出，可控制家庭的数字量开关设 备，如智能门锁，灯光控制，电源控制等；
如附图3所示，本实施例可以对用户提供以太网接口，可以方便用户利用以太网接口 接入互联网络，同时可提供WiFi，ZigBee，红外，蓝牙的智能接口，可以方便接入家居的智能 接口设备，方便家居自动化设备的上网及被远程管理及监控功能。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为 本发明的保护范围。
权利要求
一种家居自动化网络系统，包括中央处理单元、无线接入单元以及网络单元，其特征在于所述无线接入单元进一步由3G接入模块、WiFi接入模块、蓝牙接入模块以及红外接入模块中的至少一种构成；所述网络单元的网络接口包括ADSL接口、PON接口、上联以太网接口和下联以太网接口中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的家居自动化网络系统，其特征在于，进一步包括ZigBee单元， 所述ZigBee单元包括ZigBee上行数据模块和ZigBee下行数据模块。
3.根据权利要求1所述的家居自动化网络系统，其特征在于，进一步包括视频及音频 接口单元、键盘及鼠标接口单元、报警单元、液晶显示及触摸屏单元、SD数据存储卡和串口 单元中的一种或多种。
4.一种家居自动化网络的管理系统，包括物理层、通信层和控制层，其特征在于，控制 层包括通信管理模块和数据处理模块，通信层包括数据接收模块，物理层包括数据上传模 块和传感网汇聚节点；数据接收模块与数据上传模块和传感网汇聚节点通信，将数据上传 模块和传感网汇聚节点的数据从网络协议报文中提取出来发送至控制层的通信管理模块 和数据处理模块继续处理，并将处理后的数据进行封装后送到物理层继续传输。
全文摘要
一种家居自动化网络系统，包括中央处理单元、无线接入单元以及网络单元，所述无线接入单元进一步由3G接入模块、WiFi接入模块、蓝牙接入模块以及红外接入模块中的至少一种构成；所述网络单元的网络接口包括ADSL接口、PON接口、上联以太网接口和下联以太网接口中的至少一种。本发明解决了现有家居自动化网络技术在接口设计过于单一，不能互相转换的难题，提高了用户接口的密度，也提高了用户接口的灵活性；可以有效适配目前家居自动化设备的不同通讯接口，从而为家居自动化组网提供了便利，有效的保护了用户的投入，减少更好设备带来的资源浪费；使用灵活，可扩展性及实用性强，有效解决了用户需求与技术接口标准不统一带来的矛盾。
文档编号H04L12/28GK101986612SQ20101054764
公开日2011年3月16日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者杨德朝 申请人:上海顶竹通讯技术有限公司