CN102684967B - 智能家居网络控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种智能家居系统中的智能家居网络控制系统，包括有网关、交换机及智能终端，所述网关及、交换机及智能终端之间通过以太网线连接并通过以太网双绞线的第1、2、3、6四根线用以传输以太网信号，和/或通过以太网双绞线的第4、5、7、8四根线构成RS485总线进行通信。使得传输媒体数据的以太网数据帧和传输信号/控制数据的485/IO数据包将能够互不干扰的在以太网数据线中进行传输，兼顾了不同网络类型的数据传输和带宽的合理利用，并且使得不同网络的设备可以相互通信。
Description
技术领域
本发明涉及网络通信控制技术领域，并且尤其涉及一种智能家居网络控制系统。
背景技术
智能家居网络控制系统是智能家居系统的重要组成部分。如果把智能家居系统比作人，那么智能家居网络控制系统就是人的神经中枢。为了集中地控制分布于较大空间范围内的各种类型的智能终端（所谓智能终端包括智能设备、智能家电和/或智能设施等所有智能家居系统的控制对象），需要利用计算机技术、网络通信技术、布线技术、控制技术等多种技术综合管理和实施。除了在这种功能方面的要求，还需要对各种智能终端的控制和动作有一定效率和智能性。这些功能和性能方面的要求都给连接各个节点的智能家居网络控制系统提出了新的要求。智能家居网络控制系统在内部建立起专门的通讯协议，用于智能终端之间的交互和智能终端与外界环境（包括外部网络、外部设备设施或电器以及人）的交互。
在现有技术中，这是一个集多种照明控制方式、现代数字控制技术和网络技术于一身的控制系统，整个系统通常由三部份组成：现场控制级设备，传感器，与通信信号传输系统。例如，申请号为200610170518.5的中国专利申请“软交换体系架构下实现智能家居控制的系统和方法”公开了一种软交换体系架构下实现智能家居控制的系统和方法，其在传统的智能家居系统的基础上，通过采用软交换单元，充分利用NGN网络和H.248协议的高控制力和良好的拓扑关系描述能力，实现驻地网关对家电设备的控制和监控，并轻松实现关联多个家电设备相互配合完成更多任务的功能。又比如申请号为201010122598.3的中国专利申请所公开的一种基于WIFI及http技术的智能家居监控系统运行方法，该系统包括主控制器和通过RS485数据总线与主控制器连接的远程操作终端、本地操作终端、电源控制部分和调控监视部分。
上述现有技术都必须使用多种交换机或采用额外的WIFI设备等辅助设备，交换机的功能无法定制，必须设计大量的子控制系统再进行大量的布线，才能满足对于多种或者同种但是数量较多的智能终端的情形。一般的交换机进行级联后，造成智能终端的寻址困难。
又例如，在照明控制系统中，大多数采用星形和总线类型的拓扑结构，所有的灯具直接与控制中心相连接，导致后期增加设备数量的难度较大，而采用多层次星形拓扑结构的照明网络又需要增加多个分控中心，导致成本的增加，并且现有的通信协议中采用非TCP/IP方式的通信协议对设备编址方式各不相同，设备的寻址也较为复杂，而采用TCP/IP方式的通信协议又不适合数据量较低的照明控制网络。
发明内容
鉴于现有技术的缺点，本发明提供一种智能家居网络控制系统，该控制系统，包括有网关、交换机以及智能终端，其特征在于：
所述网关与所述交换机相连接并通过以太网双绞线进行通信，其中通过以太网双绞线的第1、2、3、6四根线用于传输以太网信号进行通信，和/或通过以太网双绞线的第4、5、7、8四根线构成RS485总线进行通信。
优选的，所述交换机与所述智能终端相连接并通过以太网双绞线进行通信，其中通过以太网双绞线的第1、2、3、6四根线用于传输以太网信号进行通信，和/或通过以太网双绞线的第4、5、7、8四根线构成RS485总线进行通信。
优选的，该控制系统还包括有第二交换机，所述交换机与所述第二交换机相连接并通过以太网双绞线进行通信，其中通过以太网双绞线的第1、2、3、6四根线用于传输以太网信号进行通信，和/或通过以太网双绞线的第4、5、7、8四根线构成RS485总线进行通信。
优选的，该控制系统还包括有第二网关，所述网关与所述第二网关相连接并通过以太网双绞线进行通信，其中通过以太网双绞线的第1、2、3、6四根线用于传输以太网信号进行通信，和/或通过以太网双绞线的第4、5、7、8四根线构成RS485总线进行通信。
优选的，该控制系统还包括有电连接器，该电连接器包括红外插座、红外插头、红外通信模块、并具有电源线以及连接至红外收发装置的信号线；
所述智能终端通过该电连接器连接至所述网关；
所述电连接器通过电源线为所述智能终端提供电力，并且通过连接至红外收发装置的信号线与所述网关进行通信。
优选的，当连接到所述智能终端的红外插头接通红外插座时，所述智能终端首先给所述网关发送固定地址；
所述网关收到固定地址后会给该固定地址对应的红外插座分配一个动态id地址，并采用该动态id地址作为通信的源地址与目的地址。
优选的，所述固定地址包括所述智能终端的条形码、批次代码、序号中的一个或多个的组合。
优选的，所述红外通信模块通过RS485总线与所述网关进行通信。
本申请的有益效果是：
本发明提供了一种带有线缆复用功能的智能家居网络控制系统，该系统利用现有的以太网双绞线并行传输以太网信号和RS485总线信号，并且相互间不会干扰，不但扩展了现有以太网双绞线的功能，而且便于以最低的代价、快速将现有家庭网络改造、升级到智能家居网络系统。
具有组网方便，便于扩展的优点。利用传统以太网双绞线及RJ45接口，便可实现智能家居网络系统的快速组建，并且可根据实际应用场景，灵活增加网关，中间级联设备、交换机以及智能终端，理论上可无限扩展以及级联。
具有组网方式灵活。智能家居系统中各控制设备、交换设备、智能终端间既可通过有线缆复用功能的以太网双绞线进行组网，也可以通过电连接实现交换机与智能终端间无线组网，还可以混合以太网双绞线、RJ485总线、电连接器等方式组网，特别是对于增加、移除及位置调整频繁的智能终端，红外无线连接及通信方式完全满足这种需求，且无须额外布线或预留线缆。
交换机采用ID编码的方式对功能设备进行编址，因而寻址方式特别简单，但又能够满足各种场景下的控制方式，例如对单个设备进行控制或者对一个设备组进行控制。
不仅家居网关、上层交换机可以通过具有ID交换功能的交换机来对功能设备进行控制，而且智能终端也可以直接接入具有ID交换功能的交换机进行控制，因此即使家居网关发生故障，各个功能设备的使用不会受到任何影响，因此使得控制系统有了有较高的容错性和稳定性。
具有ID交换功能的交换机自身具有存储功能以及端口映射功能，因此无需功能设备（灯具）包含智能芯片，可以将普通功能设备应用到网络中，这就大大提高了智能家居网络的应用范围。
通过以ID交换方式取代IP地址或者私有地址交换方式，能够方便的级联并易于扩充。由于具有ID交换功能的交换机体积小可以直接安装到插座中，因此可以适用于智能家居的初次施工布线中，也可以可以方便的对已有家居环境的改造，如仅仅利用外接插座就可以实现灯组设备的智能照明控制，较好的节省了成本。
本发明解决了485总线信号无法穿过以太网交换机的技术难题。因为目前的以太网交换机并不支持无用的4根线进行485总线的信息传递。减少了布线麻烦，提高双绞线利用率。
附图说明
图1示出了本申请中的智能家居网络控制系统的结构框图；
图2示出了本申请适用的智能家居网络结构；
图3是本申请所采用的电连接器。
具体实施方式
如图1所示，智能家居系统中的智能家居网络控制系统包括网关、交换机、智能终端，所述网关与交换机级联并进行上层信息与交换机的信息转发，所述交换机与所述智能终端相连，智能终端之间通过RS485和以太网双绞线进行通信，且所述交换机使用以太网双绞线的4、5、7、8四根线构成RS485总线，并使交换机中的对应以太网双绞线4、5、7、8四根线的信号端与RS485总线连接。其中，所述智能终端可以是以任何形式与智能家居系统的控制中心或者用户进行交互控制的设备或者终端。
图2显示了本发明公开的智能家居网络的具体结构，主要包括家庭内部的数字家庭智能网关。网关通过总线交换机，以太网总线，485总线将各种智能设备连接起来。
图3示出了本申请所采用的电连接器的通信结构。红外插座的信号线采用485总线，485总线具有传输距离远，抗干扰能力强等优点。所有信号线随着电源走线，避免了重新走线的问题。在插座处，为了很好的结合信号线，采用了红外传输方式，即在插座一方置入一个红外收发装置，在插头一方也装置一个红外收发装置。利用红外传输，信号线采用了非接触的连接，即可靠，又方便，避免了智能电器需要重新考虑信号线连接的问题。
红外插座数据交换过程如下：
1）、发送固定地址：当终端家电的红外插头接通复合总线的红外插座时，终端家电首先会给网关发送固定地址，图3中的CPU1会以约定的红外通信协议发送固定地址给插座CUP2，插座收到红外编码信号后进行解码，获取固定地址并把该固定地址寄存起来,同时，通过固定地址通知报文通知网关。
2）、分配动态id地址: 当网关收到固定地址并对其审核通后会给家电对应的插座分配一个动态id地址,而家电本身则不用记录动态id地址。网关要把分配的id地址通知相应的插座，必须把收到的固定地址作为通信的目的地址，把动态id地址送到目的地址去，而在家电发送固定地址到网关时，相关插座都记录有家电的固定地址，所以，网关通过地址分配报文把动态id发送给插座CPU2,CUP2会先匹配固定地址数据，若匹配成功，则把动态id地址寄存起来，这样，以后的通信就采用该动态id地址作为通信的源地址与目的地址。
由于无需设备直接存储被分配的地址，这就降低了实现智能设备控制的要求，更广泛的普通设备可以应用到智能家居网络中去。
根据又一个实施例，在本发明前述各实施例的基础上，所述智能家居系统中还包括：红外通信模块，包括红外插座和红外插头，其具有电源线以及连接至红外收发装置的信号线；家庭智能设备，通过红外通信模块连接至数字家庭智能网关；其中红外通信模块通过电源线为家庭智能设备提供电力，并且通过连接至红外收发装置的信号线与数字家庭智能网关进行通信。
根据又一个实施例，在本发明前述各实施例的基础上，当家庭智能设备的红外插头接通复合总线的红外插座时，家庭智能设备首先给数字家庭智能网关发送固定地址；当数字家庭智能网关收到固定地址后会给该固定地址对应的红外插座分配一个动态id地址，并采用该动态id地址作为通信的源地址与目的地址。
根据又一个实施例，在本发明前述各实施例的基础上，该固定地址包括家庭智能设备的条形码、家庭智能设备的批次代码、家庭智能设备的序号中的一个或多个的组合。
根据又一个实施例，在本发明前述各实施例的基础上，红外通信模块通过RS485总线与数字智能网关进行通信。
根据又一个实施例，在本发明前述各实施例的基础上，所述IP交换机连接两种以上的不同类型接口的设备。
根据又一个实施例，在本发明前述各实施例的基础上，能够级联多个ID交换机，以连接任意数量的智能终端和信息终端。
根据又一个实施例，在本发明前述各实施例的基础上，ID交换机采用ID编码的方式对功能设备进行编址。
根据又一个实施例，在本发明前述各实施例的基础上，所述ID交换机自身具有存储单元以及能够进行端口映射。
根据又一个实施例，在本发明前述各实施例的基础上，所述ID交换机与所述IP交换机具有相同的硬件结构。
根据又一个实施例，在本发明前述各实施例的基础上，所述智能家居系统使用ID交换方式取代IP地址或者私有地址交换方式。
与现有技术相比，交换机采用ID编码的方式对功能设备进行编址，因而寻址方式特别简单，但又能够满足各种场景下的控制方式，例如对单个设备进行控制或者对一个设备组进行控制。
不仅家居网关、上层交换机可以通过具有ID交换功能的交换机来对功能设备进行控制，而且智能终端也可以直接接入该交换机进行控制，因此即使家居网关发生故障，各个功能设备的使用不会受到任何影响，因此使得控制系统有了有较高的容错性和鲁棒性。
具有ID交换功能的交换机自身具有存储功能以及端口映射功能，因此无需功能设备（灯具）包含智能芯片，可以将普通功能设备应用到网络中，这就大大提高了智能家居网络的应用范围。
通过以ID交换方式取代IP地址或者私有地址交换方式，能够方便的级联并易于扩充。由于具有ID交换功能的交换机体积小可以直接安装到插座中，因此可以适用于智能家居的初次施工布线中，也可以可以方便的对已有家居环境的改造，如仅仅利用外接插座就可以实现灯组设备的智能照明控制，较好的节省了成本。
上述各实施例的方法均可以单独使用，也可以结合本申请中前述智能家居网络、红外插座和/或地址结构的各实施例一起使用。
可以理解的是，本申请权利要求并不限于这些特定公开形式，而是覆盖了所有落入本发明的精神和范围之内的修改方式、等价方式和替换方式。
Claims (5)
1.一种智能家居网络控制系统，包括有网关、交换机以及智能终端，其特征在于：
所述网关与所述交换机相连接并通过以太网双绞线进行通信，其中通过以太网双绞线的第1、2、3、6四根线用于传输以太网信号进行通信，和/或通过以太网双绞线的第4、5、7、8四根线构成RS485总线进行通信；
还包括有电连接器，该电连接器包括红外插座、红外插头、红外通信模块、并具有电源线以及连接至红外收发装置的信号线；
所述智能终端通过该电连接器连接至所述网关；
所述电连接器通过电源线为所述智能终端提供电力，并且通过连接至红外收发装置的信号线与所述网关进行通信；
当连接到所述智能终端的红外插头接通红外插座时，所述智能终端首先给所述网关发送固定地址；
所述网关收到固定地址后会给该固定地址对应的红外插座分配一个动态id地址，并采用该动态id地址作为通信的源地址与目的地址；
所述固定地址包括所述智能终端的条形码、批次代码、序号中的一个或多个的组合。
2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于：所述交换机与所述智能终端相连接并通过以太网双绞线进行通信，其中通过以太网双绞线的第1、2、3、6四根线用于传输以太网信号进行通信，和/或通过以太网双绞线的第4、5、7、8四根线构成RS485总线进行通信。
3.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于：其还包括有第二交换机，所述交换机与所述第二交换机相连接并通过以太网双绞线进行通信，其中通过以太网双绞线的第1、2、3、6四根线用于传输以太网信号进行通信，和/或通过以太网双绞线的第4、5、7、8四根线构成RS485总线进行通信。
4.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于：其还包括有第二网关，所述网关与所述第二网关相连接并通过以太网双绞线进行通信，其中通过以太网双绞线的第1、2、3、6四根线用于传输以太网信号进行通信，和/或通过以太网双绞线的第4、5、7、8四根线构成RS485总线进行通信。
5.如权利要求4所述的控制系统，其特征在于：所述红外通信模块通过RS485总线与所述网关进行通信。
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