本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)和智能家居技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種可以同時(shí)解析藍(lán)牙、Wi-Fi和ZigBee三種協(xié)議的家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備，并基于該網(wǎng)關(guān)設(shè)備的一整套智能家居解決方案。

背景技術(shù)：
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隨著信息技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，家庭智能化、自動(dòng)化逐漸成為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的主要應(yīng)用方向。在智能家居中，整個(gè)系統(tǒng)的感知層往往有許多個(gè)傳感器感知節(jié)點(diǎn)以及包含傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)備組成，同時(shí)通過(guò)部署多種制式的無(wú)線傳輸和有線傳輸通信模塊，這些數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)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?wù)器，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的處理分析，才能對(duì)智能家居內(nèi)的服務(wù)進(jìn)行更好的支撐，從而實(shí)現(xiàn)智能家居環(huán)境下智能設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行，為用戶提供性化服務(wù)。同時(shí)，由于網(wǎng)絡(luò)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(wù)器，而需要網(wǎng)關(guān)平臺(tái)這一信息傳輸?shù)闹袠?，統(tǒng)一將信息采集過(guò)來(lái)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議解析，統(tǒng)一封裝后上傳到云端服務(wù)器。

目前國(guó)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(tái)，各個(gè)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(shè)備主要采用的通信協(xié)議，三者均具有不同的優(yōu)勢(shì)，所以智能設(shè)備廠商會(huì)根據(jù)智能設(shè)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(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種智能家居網(wǎng)關(guān)以及基于該網(wǎng)關(guān)的智能家居服務(wù)系統(tǒng)。該網(wǎng)關(guān)可以對(duì)不同協(xié)議的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，同時(shí)支持Bluetooth、Wi-Fi和ZigBee三種協(xié)議，能夠預(yù)處理一些中間數(shù)據(jù)及結(jié)果?；诖司W(wǎng)關(guān)與服務(wù)器、數(shù)據(jù)前端模塊和手機(jī)客戶端可以組成一個(gè)服務(wù)系統(tǒng)，為用戶提供相關(guān)服務(wù)。

本發(fā)明的家居智能網(wǎng)關(guān)，包括ARM9核心板、電力線載波通信模塊、語(yǔ)音采集模塊、多種接口、協(xié)議解析模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(gòu)，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(wú)線通信通信質(zhì)量不佳的情況下，通過(guò)電力線載波通信方式進(jìn)行信息交互傳輸。

所述語(yǔ)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(hào)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(guān)數(shù)據(jù)可以與網(wǎng)絡(luò)云端服務(wù)器相連；所述Mini-USB接口，可以方便擴(kuò)展，接入其他USB接口的存儲(chǔ)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(jī)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(gè)模塊，均通過(guò)COM接口與ARM9核心板相連接，一直處于監(jiān)聽(tīng)模式，監(jiān)聽(tīng)并接收不同協(xié)議的前端節(jié)點(diǎn)傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行拆包解析。

所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，采用SD卡對(duì)網(wǎng)關(guān)解析的初步處理數(shù)據(jù)和結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)，可以降低服務(wù)器的一些處理負(fù)擔(dān)。

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(wú)法通過(guò)RJ45網(wǎng)口插網(wǎng)線的情況下，采用無(wú)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(duì)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行操作。

所述家庭智能網(wǎng)關(guān)，采用開(kāi)源的Android系統(tǒng)，方便開(kāi)發(fā)，網(wǎng)關(guān)主要邏輯運(yùn)行程序有Android客戶端程序支撐，用戶通過(guò)Android下的網(wǎng)關(guān)客戶端，可以方便對(duì)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行觸摸或者語(yǔ)音或者是規(guī)則下的觸發(fā)操作。

所述網(wǎng)關(guān)可以直接與配套的手機(jī)APP進(jìn)行連接，進(jìn)行直接控制。同時(shí)，所述網(wǎng)關(guān)也可以通過(guò)云端服務(wù)器與手機(jī)APP進(jìn)行交互。

所述數(shù)據(jù)前端模塊，即為包含短距離無(wú)線通信技術(shù)的一些智能終端設(shè)備，包括但不限于Wi-Fi、ZigBee和藍(lán)牙4.0等技術(shù)。該數(shù)據(jù)前端模塊可以采集設(shè)備的狀態(tài)和功能的有關(guān)信息，同時(shí)，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(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、所述網(wǎng)關(guān)采用Android開(kāi)源系統(tǒng)，方便對(duì)網(wǎng)關(guān)個(gè)性化服務(wù)進(jìn)行定制和升級(jí)，易于操作，Android系統(tǒng)對(duì)語(yǔ)音處理和識(shí)別的功能強(qiáng)大，便于進(jìn)行語(yǔ)音控制，操作簡(jiǎn)單。

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

3、所述網(wǎng)關(guān)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(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)之間的上傳通路和網(wǎng)關(guān)設(shè)備與網(wǎng)關(guān)設(shè)備之間的通信。

4、所述網(wǎng)關(guān)可以使用手機(jī)APP與網(wǎng)關(guān)進(jìn)行直接交互，達(dá)到監(jiān)控與設(shè)置的目的。

5、所述基于該網(wǎng)關(guān)的服務(wù)系統(tǒng)與云端服務(wù)器相連接，云端服務(wù)器可以對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析挖掘，為用戶推薦服務(wù)。

本發(fā)明對(duì)于網(wǎng)關(guān)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(guān)制造商，在系統(tǒng)定制方面有著高效的開(kāi)發(fā)周期和及時(shí)的軟件更新，對(duì)于用戶來(lái)講，具有優(yōu)秀的體驗(yàn)，能夠使得家居中的設(shè)備更加易于管理。

附圖說(shuō)明：

圖1是基于本發(fā)明的一種家庭網(wǎng)關(guān)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是基于本發(fā)明的智能家居服務(wù)系統(tǒng)；

具體實(shí)施方式：

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

參照?qǐng)D1，示出了本發(fā)明一種智能家庭網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)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(yǔ)音采集模塊104、接口模塊105、無(wú)線網(wǎng)卡通信模塊106和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(gòu)的Samsung Exynos4412處理器，運(yùn)行主頻1.5GHz，具備1GB DDR3RAM內(nèi)存，4GB eMMC閃存。所述ARM核心板運(yùn)行Android5.0系統(tǒng)，運(yùn)行定制的Android軟件，啟動(dòng)后對(duì)家居環(huán)境下的不同協(xié)議下的前端節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)，對(duì)于接收過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，并且封裝打包，發(fā)送到云端服務(wù)器，以便服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘。同時(shí)，系統(tǒng)監(jiān)聽(tīng)來(lái)自局域網(wǎng)下的手機(jī)發(fā)來(lái)的信息或者由手機(jī)向云端服務(wù)器發(fā)送并轉(zhuǎn)發(fā)至智能網(wǎng)關(guān)的指令，對(duì)來(lái)自局域網(wǎng)下手機(jī)或者云端服務(wù)器的請(qǐng)求數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，并轉(zhuǎn)發(fā)給前端節(jié)點(diǎn)，進(jìn)一步前端節(jié)點(diǎn)根據(jù)請(qǐng)求命令做出相應(yīng)響應(yīng)。

所述電力線載波通信模塊102，如圖2，采用SC1128芯片，通過(guò)電力線可以與家居環(huán)境下其他的網(wǎng)關(guān)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。尤其在別墅或者復(fù)式樓房情景下，不同樓層之間的網(wǎng)關(guān)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(yùn)行在主機(jī)模式下，能夠?qū)揖迎h(huán)境下的藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行采集以及控制；ZigBee協(xié)議解析模塊1032，采用TI CC2530芯片，運(yùn)行在協(xié)調(diào)器模式下，能夠?qū)揖迎h(huán)境下的ZigBee節(jié)點(diǎn)進(jìn)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(yùn)行在站點(diǎn)模式下，能夠?qū)揖迎h(huán)境下的Wi-Fi節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息采集以及控制。所述的協(xié)議解析模塊，是通過(guò)網(wǎng)關(guān)接口模塊105中的串口來(lái)進(jìn)行連接到ARM9核心板101中。

所述，語(yǔ)音采集模塊104，采用LD3320芯片，能夠?qū)τ脩舭l(fā)出的指令進(jìn)行解析，并傳輸給ARM9核心板，或?qū)⒉杉恼Z(yǔ)音信號(hào)直接傳輸給ARM9核心板運(yùn)行的Android系統(tǒng)，在系統(tǒng)中運(yùn)用軟件的相關(guān)技術(shù)手段對(duì)語(yǔ)音進(jìn)行處理，達(dá)到語(yǔ)音識(shí)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(jì)算機(jī)相連接，方便開(kāi)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(zhuān)用接口，同時(shí)可以作為網(wǎng)關(guān)擴(kuò)展功能的預(yù)留接口；RJ45以太網(wǎng)接口，作為網(wǎng)關(guān)與互聯(lián)網(wǎng)連接的接口，使得網(wǎng)關(guān)采集的數(shù)據(jù)可以通過(guò)該接口傳輸?shù)皆贫朔?wù)器。

所述無(wú)線網(wǎng)卡模塊106，使得家庭網(wǎng)關(guān)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(lái)自服務(wù)器的命令數(shù)據(jù)。

所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊107，主要包含SD卡與ARM9核心板101相連接，存儲(chǔ)網(wǎng)關(guān)初步處理的一些中間數(shù)據(jù)與結(jié)果。

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

所述智能家庭網(wǎng)關(guān)201，安裝在家居環(huán)境的墻體上，通過(guò)網(wǎng)線或者自身無(wú)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(guān)可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與云端服務(wù)器保持聯(lián)通狀態(tài)；智能家庭網(wǎng)關(guān)一直處于監(jiān)聽(tīng)模式，監(jiān)聽(tīng)前端節(jié)點(diǎn)2021、2022、2023等不同協(xié)議的數(shù)據(jù)，拆包解析進(jìn)行初步的處理，進(jìn)一步的保存在網(wǎng)關(guān)的存儲(chǔ)模塊107中，進(jìn)一步的將處理結(jié)果打包成以太網(wǎng)的格式，上傳到云端的服務(wù)器中；同時(shí)，進(jìn)一步網(wǎng)關(guān)也監(jiān)聽(tīng)來(lái)自于云端服務(wù)器的指令數(shù)據(jù)，然后轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的前端節(jié)點(diǎn)。

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(shè)備狀態(tài)、智能穿戴設(shè)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(guān)201。

所述云端服務(wù)器204，存儲(chǔ)來(lái)自智能家庭網(wǎng)關(guān)201的處理數(shù)據(jù)，進(jìn)一步的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，然后將服務(wù)數(shù)據(jù)命令轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)關(guān)，進(jìn)一步的可以實(shí)現(xiàn)家居環(huán)境下設(shè)備的自適應(yīng)功能；云端服務(wù)器同時(shí)可以接受手機(jī)終端設(shè)備205的查看家居環(huán)境下設(shè)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(jī)終端，同時(shí)可以接受手機(jī)終端對(duì)家居環(huán)境下的智能設(shè)備發(fā)出的控制指令，云端服務(wù)器204將命令轉(zhuǎn)發(fā)給智能家居網(wǎng)關(guān)201，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)手機(jī)終端對(duì)家居環(huán)境下的智能設(shè)備的控制。服務(wù)器對(duì)于接收到的設(shè)備數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析挖掘，可以為用戶提供推薦服務(wù)。

所述手機(jī)終端設(shè)備205，可以通過(guò)訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)云端服務(wù)器204進(jìn)行數(shù)據(jù)請(qǐng)求與命令發(fā)送；同時(shí)，在家居環(huán)境局域網(wǎng)下，手機(jī)終端205可以直接與智能家居網(wǎng)關(guān)201相連接，進(jìn)而進(jìn)行數(shù)據(jù)請(qǐng)求與命令發(fā)送。

以上所述實(shí)例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體詳細(xì)，但不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。