本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)和智能家居技術領域，特別是涉及一種可以同時解析藍牙、Wi-Fi和ZigBee三種協(xié)議的家庭網(wǎng)關設備，并基于該網(wǎng)關設備的一整套智能家居解決方案。

背景技術：
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隨著信息技術和物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，家庭智能化、自動化逐漸成為物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展的主要應用方向。在智能家居中，整個系統(tǒng)的感知層往往有許多個傳感器感知節(jié)點以及包含傳感器節(jié)點的設備組成，同時通過部署多種制式的無線傳輸和有線傳輸通信模塊，這些數(shù)據(jù)采集節(jié)點或終端組成了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)前端模塊，系統(tǒng)中眾多的前端模塊需要將各自采集的信息傳輸?shù)皆贫朔掌?，對?shù)據(jù)進行統(tǒng)一的處理分析，才能對智能家居內(nèi)的服務進行更好的支撐，從而實現(xiàn)智能家居環(huán)境下智能設備的自動化運行，為用戶提供性化服務。同時，由于網(wǎng)絡制式不同，部分制式傳輸距離比較近，數(shù)據(jù)前端模塊不具備直接將數(shù)據(jù)信息直接傳輸給云端服務器，而需要網(wǎng)關平臺這一信息傳輸?shù)闹袠?，統(tǒng)一將信息采集過來并對數(shù)據(jù)進行協(xié)議解析，統(tǒng)一封裝后上傳到云端服務器。

目前國內(nèi)外各大科技巨頭公司均在智能家居有所布局，眾多企業(yè)均制定了自己的解決方案，使得智能家居缺少統(tǒng)一的平臺，各個廠商推出的產(chǎn)品所采用的協(xié)議也有所不同。目前，Bluetooth、Wi-Fi和ZigBee成為智能設備主要采用的通信協(xié)議，三者均具有不同的優(yōu)勢，所以智能設備廠商會根據(jù)智能設備的具體功能采用不同的通信協(xié)議，這就造成了家居環(huán)境中存在眾多不同協(xié)議的智能設備。

技術實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種智能家居網(wǎng)關以及基于該網(wǎng)關的智能家居服務系統(tǒng)。該網(wǎng)關可以對不同協(xié)議的設備進行數(shù)據(jù)解析，同時支持Bluetooth、Wi-Fi和ZigBee三種協(xié)議，能夠預處理一些中間數(shù)據(jù)及結果?；诖司W(wǎng)關與服務器、數(shù)據(jù)前端模塊和手機客戶端可以組成一個服務系統(tǒng)，為用戶提供相關服務。

本發(fā)明的家居智能網(wǎng)關，包括ARM9核心板、電力線載波通信模塊、語音采集模塊、多種接口、協(xié)議解析模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、網(wǎng)卡通信模塊和液晶顯示屏等組成，操作系統(tǒng)采用Android系統(tǒng)。

所述ARM9核心板采用三星Exynos 4412處理器，采用cortex-A9架構，主頻1.5GHz，16GB eMMC閃存。

所述電力線載波通信模塊，可以使得別墅等大面積跨樓層的家庭環(huán)境下，短距離無線通信通信質(zhì)量不佳的情況下，通過電力線載波通信方式進行信息交互傳輸。

所述語音采集模塊，可以采集人發(fā)出的指令，與ARM9核心板相連接，將聲音信號傳入到核心板。

所述接口模塊，包含UART、COM、Mini-USB、RJ45。所述RJ45網(wǎng)口接口，可以連接互聯(lián)網(wǎng)使得網(wǎng)關數(shù)據(jù)可以與網(wǎng)絡云端服務器相連；所述Mini-USB接口，可以方便擴展，接入其他USB接口的存儲介質(zhì)；所述UART、COM接口與協(xié)議解析模塊相連接。

所述多種協(xié)議解析模塊包含Bluetooth、Wi-Fi和ZigBee三種協(xié)議解析模塊。Bluetooth模塊采用TI CC2541芯片解決方案的主機模式；Wi-Fi模塊采用TI CC3200芯片解決方案的Station模式；ZigBee模塊采用TI CC2530芯片解決方案的協(xié)調(diào)器模式。所述三個模塊，均通過COM接口與ARM9核心板相連接，一直處于監(jiān)聽模式，監(jiān)聽并接收不同協(xié)議的前端節(jié)點傳輸過來的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行拆包解析。

所述數(shù)據(jù)存儲模塊，采用SD卡對網(wǎng)關解析的初步處理數(shù)據(jù)和結果進行存儲，可以降低服務器的一些處理負擔。

所述網(wǎng)卡通信模塊，采用SDIO接口，基于Marvell 8868芯片的SD Wi-Fi模塊?？梢栽跓o法通過RJ45網(wǎng)口插網(wǎng)線的情況下，采用無線Wi-Fi模式與互聯(lián)網(wǎng)相連接。

所述液晶顯示屏幕，采用7寸電容屏，可以在Android系統(tǒng)下對網(wǎng)關進行操作。

所述家庭智能網(wǎng)關，采用開源的Android系統(tǒng)，方便開發(fā)，網(wǎng)關主要邏輯運行程序有Android客戶端程序支撐，用戶通過Android下的網(wǎng)關客戶端，可以方便對網(wǎng)關進行觸摸或者語音或者是規(guī)則下的觸發(fā)操作。

所述網(wǎng)關可以直接與配套的手機APP進行連接，進行直接控制。同時，所述網(wǎng)關也可以通過云端服務器與手機APP進行交互。

所述數(shù)據(jù)前端模塊，即為包含短距離無線通信技術的一些智能終端設備，包括但不限于Wi-Fi、ZigBee和藍牙4.0等技術。該數(shù)據(jù)前端模塊可以采集設備的狀態(tài)和功能的有關信息，同時，也包括可以采集環(huán)境和其他狀態(tài)參數(shù)的信息。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下優(yōu)點：

1、所述網(wǎng)關采用Android開源系統(tǒng)，方便對網(wǎng)關個性化服務進行定制和升級，易于操作，Android系統(tǒng)對語音處理和識別的功能強大，便于進行語音控制，操作簡單。

2、所述網(wǎng)關采用了三種協(xié)議解析方案，可以同時解析目前市場是幾乎所有的智能設備，具有優(yōu)秀的兼容能力。

3、所述網(wǎng)關采用RJ45網(wǎng)線接口、Wi-Fi模塊和電力線載波通信模塊等三種方式滿足設備與互聯(lián)網(wǎng)之間的上傳通路和網(wǎng)關設備與網(wǎng)關設備之間的通信。

4、所述網(wǎng)關可以使用手機APP與網(wǎng)關進行直接交互，達到監(jiān)控與設置的目的。

5、所述基于該網(wǎng)關的服務系統(tǒng)與云端服務器相連接，云端服務器可以對采集的數(shù)據(jù)進行分析挖掘，為用戶推薦服務。

本發(fā)明對于網(wǎng)關制造商和用戶都有著重大的意義。本發(fā)明能夠使得網(wǎng)關制造商，在系統(tǒng)定制方面有著高效的開發(fā)周期和及時的軟件更新，對于用戶來講，具有優(yōu)秀的體驗，能夠使得家居中的設備更加易于管理。

附圖說明：

圖1是基于本發(fā)明的一種家庭網(wǎng)關的結構框圖；

圖2是基于本發(fā)明的智能家居服務系統(tǒng)；

具體實施方式：

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

參照圖1，示出了本發(fā)明一種智能家庭網(wǎng)關結構框圖，具體包括：ARM9核心板101、電力線載波通信模塊102、Bluetooth協(xié)議解析模塊1031、ZigBee協(xié)議解析模塊1032、Wi-Fi協(xié)議解析模塊1033、語音采集模塊104、接口模塊105、無線網(wǎng)卡通信模塊106和數(shù)據(jù)存儲模塊107，所述ARM9核心板101均與其他模塊相連接。

所述ARM9核心板101，采用基于Quad Cortex-A9架構的Samsung Exynos4412處理器，運行主頻1.5GHz，具備1GB DDR3RAM內(nèi)存，4GB eMMC閃存。所述ARM核心板運行Android5.0系統(tǒng)，運行定制的Android軟件，啟動后對家居環(huán)境下的不同協(xié)議下的前端節(jié)點數(shù)據(jù)信息進行監(jiān)聽，對于接收過來的數(shù)據(jù)進行解析，并且封裝打包，發(fā)送到云端服務器，以便服務器對數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)挖掘。同時，系統(tǒng)監(jiān)聽來自局域網(wǎng)下的手機發(fā)來的信息或者由手機向云端服務器發(fā)送并轉(zhuǎn)發(fā)至智能網(wǎng)關的指令，對來自局域網(wǎng)下手機或者云端服務器的請求數(shù)據(jù)進行解析，并轉(zhuǎn)發(fā)給前端節(jié)點，進一步前端節(jié)點根據(jù)請求命令做出相應響應。

所述電力線載波通信模塊102，如圖2，采用SC1128芯片，通過電力線可以與家居環(huán)境下其他的網(wǎng)關進行數(shù)據(jù)通信。尤其在別墅或者復式樓房情景下，不同樓層之間的網(wǎng)關的數(shù)據(jù)通信。

所述協(xié)議解析模塊包含Bluetooth協(xié)議解析模塊1031，ZigBee協(xié)議解析模塊1032、Wi-Fi協(xié)議解析模塊1033。Bluetooth協(xié)議解析模塊1031，采用TI CC2541芯片，運行在主機模式下，能夠?qū)揖迎h(huán)境下的藍牙節(jié)點信息進行采集以及控制；ZigBee協(xié)議解析模塊1032，采用TI CC2530芯片，運行在協(xié)調(diào)器模式下，能夠?qū)揖迎h(huán)境下的ZigBee節(jié)點進行信息采集以及控制；Wi-Fi協(xié)議解析模塊1033，采用TI CC3200芯片，運行在站點模式下，能夠?qū)揖迎h(huán)境下的Wi-Fi節(jié)點進行信息采集以及控制。所述的協(xié)議解析模塊，是通過網(wǎng)關接口模塊105中的串口來進行連接到ARM9核心板101中。

所述，語音采集模塊104，采用LD3320芯片，能夠?qū)τ脩舭l(fā)出的指令進行解析，并傳輸給ARM9核心板，或?qū)⒉杉恼Z音信號直接傳輸給ARM9核心板運行的Android系統(tǒng)，在系統(tǒng)中運用軟件的相關技術手段對語音進行處理，達到語音識別與控制的功能。

所述接口模塊105，包含UART、COM、Mini-USB、RJ45等接口。UART接口，可以直接與外部調(diào)試計算機相連接，方便開發(fā)調(diào)試；COM接口作為ARM9核心板101與協(xié)議解析模塊1031、1032、1033的連接橋梁；Mini-USB接口，作為調(diào)試Android系統(tǒng)的專用接口，同時可以作為網(wǎng)關擴展功能的預留接口；RJ45以太網(wǎng)接口，作為網(wǎng)關與互聯(lián)網(wǎng)連接的接口，使得網(wǎng)關采集的數(shù)據(jù)可以通過該接口傳輸?shù)皆贫朔掌鳌?/p>

所述無線網(wǎng)卡模塊106，使得家庭網(wǎng)關可以在家居環(huán)境不方便布線的情景下，方便接入互聯(lián)網(wǎng)，使得數(shù)據(jù)可以上傳，并接收來自服務器的命令數(shù)據(jù)。

所述數(shù)據(jù)存儲模塊107，主要包含SD卡與ARM9核心板101相連接，存儲網(wǎng)關初步處理的一些中間數(shù)據(jù)與結果。

參考圖2，在所述以智能網(wǎng)關為基礎的系統(tǒng)中，包含智能家庭網(wǎng)關201，不同協(xié)議的前端節(jié)點2021、2022、2023，家居環(huán)境下的路由器203，云端服務器204，手機終端205。

所述智能家庭網(wǎng)關201，安裝在家居環(huán)境的墻體上，通過網(wǎng)線或者自身無線網(wǎng)卡模塊106與家居環(huán)境中的路由器203相連接，使得智能家庭網(wǎng)關可以通過互聯(lián)網(wǎng)與云端服務器保持聯(lián)通狀態(tài)；智能家庭網(wǎng)關一直處于監(jiān)聽模式，監(jiān)聽前端節(jié)點2021、2022、2023等不同協(xié)議的數(shù)據(jù)，拆包解析進行初步的處理，進一步的保存在網(wǎng)關的存儲模塊107中，進一步的將處理結果打包成以太網(wǎng)的格式，上傳到云端的服務器中；同時，進一步網(wǎng)關也監(jiān)聽來自于云端服務器的指令數(shù)據(jù)，然后轉(zhuǎn)發(fā)給相應的前端節(jié)點。

所述數(shù)據(jù)前端模塊2021、2022、2023，可以是三種不同協(xié)議的數(shù)據(jù)前端模塊，分別是Bluetooth、Wi-Fi和ZigBee。數(shù)據(jù)前端模塊可以采集包含但不限于溫度、濕度、煙霧、PM2.5、設備狀態(tài)、智能穿戴設備等信息，然后按照各自的協(xié)議格式發(fā)送給智能家庭網(wǎng)關201。

所述云端服務器204，存儲來自智能家庭網(wǎng)關201的處理數(shù)據(jù)，進一步的對數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)挖掘，然后將服務數(shù)據(jù)命令轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)關，進一步的可以實現(xiàn)家居環(huán)境下設備的自適應功能；云端服務器同時可以接受手機終端設備205的查看家居環(huán)境下設備狀態(tài)、環(huán)境狀態(tài)等信息，將數(shù)據(jù)信息返回給手機終端，同時可以接受手機終端對家居環(huán)境下的智能設備發(fā)出的控制指令，云端服務器204將命令轉(zhuǎn)發(fā)給智能家居網(wǎng)關201，進而實現(xiàn)手機終端對家居環(huán)境下的智能設備的控制。服務器對于接收到的設備數(shù)據(jù)信息進行分析挖掘，可以為用戶提供推薦服務。

所述手機終端設備205，可以通過訪問互聯(lián)網(wǎng)對云端服務器204進行數(shù)據(jù)請求與命令發(fā)送；同時，在家居環(huán)境局域網(wǎng)下，手機終端205可以直接與智能家居網(wǎng)關201相連接，進而進行數(shù)據(jù)請求與命令發(fā)送。

以上所述實例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體詳細，但不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以所附權利要求為準。