适用于智能家居的家庭网关系统技术方案

本发明专利技术提供了一种适用于智能家居的家庭网关系统，包括：ARM模块、W5500模块、ZigBee模块；其中，所述ARM模块用于接收外网发送的指令并协调控制各个模块；所述W5500模块用于与外部Internet网络进行连接，接收远程客户端和手机APP发来的指令并返回家庭网关信息；所述ZigBee模块作为户内ZigBee通信网络的协调点，用于建立整个户内网络并与智能插座实时通信。本发明专利技术中的家庭网关系统基于ZigBee通信技术，整体系统体积小、成本低、应用简单，解决了家庭网络入口为公网IP情形下客户端与网关远程通信的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及智能家居领域，具体地，涉及一种适用于智能家居的家庭网关系统，实现智能家居户内网络和外部网络之间协议转换与数据传输。
技术介绍
近年来，随着经济水平的提高和社会信息化进程的发展，人们对传统住宅的安全、舒适、智能、节能等方面提出了更高的要求，因此智能家居系统应运而生。智能家居系统是以住宅为平台，应用现代通信技术、计算机技术和电子技术，实现家用电器智能控制和家庭环境实时监测等功能，从而构建一个更加完美的居住环境。考虑到设备安装与用户体验，现阶段研究和流行的智能家居系统主要采用无线通信方式组建户内网络，完成户内设备的信息传输与控制等功能。目前，技术比较成熟的无线通信技术主要包括蓝牙、Wi-Fi、ZigBee和无线射频等方式。其中，蓝牙技术通信距离较短，且属于点对点通讯方式，难以适用于拥有多电器的家庭；Wi-Fi技术功耗较大，经济性不高，配置比较复杂；相比而言，ZigBee作为一种低速率、低功耗、低成本无线网络技术，具有可靠性高、自组网等特点，非常适合智能家居系统户内网络这个应用情景。本专利技术也主要针对采用ZigBee通信技术的智能家居系统。为了实现远程数据传输，智能家居网关除了保证户内ZigBee网络的正常运行之外，还需连接外部Internet网络，而两者通信协议并不相同。同时，每个家庭的网络状况并不相同，若家庭网络接口并非公网IP，则手机或远程电脑客户端难以直接和家庭网关建立Socket通信，普通嵌入式Web网关无法达到远程监控家用电器的效果。经对现有文献检索发现，中国专利申请号2013106234516、名称为“智能家居网关”的专利技术公开了一种智能家居网关技术。该技术虽然解决了智能家居系统户内网络和外部网络数据传输的问题，同时考虑不同家庭的网络状况差异，采用GPRS模块、WiFi模块等建立远程通信连接，但系统结构复杂、成本较高，且各模块功能重复，从本质上并未解决家庭网络入口不是公网IP情形下客户端与网关远程通信的问题。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种适用于智能家居的家庭网关系统。根据本专利技术提供的适用于智能家居的家庭网关系统，包括：ARM模块、W5500模块、ZigBee模块；其中，所述ARM模块用于接收外网发送的指令并协调控制各个模块；所述W5500模块用于与外部Internet网络进行连接，接收远程客户端和手机APP发来的指令并返回家庭网关信息；所述ZigBee模块作为户内ZigBee通信网络的协调点，用于建立整个户内网络并与智能插座或者智能设备实时通信。优选地，还包括电源模块，所述电源模块为家庭网关提供所需工作电压。优选地，所述ARM模块由ARM及外围电路组成，包括：UART串口接口、SWD接口、LED指示灯以及晶振电路；所述UART串口接口用于芯片程序烧写和数据交互；ASWD接口用于代码在线调试和程序烧写；LED指示灯用于系统运行状态显示；晶振电路用于为整个家庭网关系统提供时钟信号。优选地，所述W5500模块由W5500及外围电路组成，包括：HR911105ARJ4接口、网络变压器，能够与网线匹配连接。优选地，所述ZigBee模块被组建成星形拓扑结构的ZigBee无线通信网络，即分别位于家庭网关、智能设备以及智能插座中；其中，家庭网关中的ZigBee模块作为ZigBee网络的协调器节点，智能插座和智能设备中的ZigBee模块则作为路由器节点，且所有ZigBee模块基于TI公司的Zstack协议栈进行程序开发。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术提供的适用于智能家居的家庭网关系统基于ZigBee通信技术，整体系统体积小、成本低、应用简单，解决了家庭网络入口为公网IP情形下客户端与网关远程通信的问题。2、本专利技术提供的适用于智能家居的家庭网关系统易于与智能移动终端和电脑进行数据交互，且数据传输稳定，可靠性高。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术提供的适用于智能家居的家庭网关系统的结构示意图；图2为应用本专利技术的智能家居整体系统结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。根据本专利技术提供的适用于智能家居的家庭网关系统，包括：ARM模块、W5500模块、ZigBee模块以及电源模块。其中，ARM模块由ARM及外围电路组成，用于接收外网发送的指令并协调控制各个模块正常工作；W5500模块由W5500及外围电路组成，用于与外部Internet网络进行连接，接收远程客户端和手机APP发来的指令并返回家庭网关信息；ZigBee模块作为户内ZigBee通信网络的协调点，用于建立整个户内网络并与智能插座实时通信；电源模块为电路板提供所需工作电压，保证网关的稳定运行。具体的，ARM模块包括：UART串口接口、SWD接口、LED指示灯以及晶振电路，所述UART串口接口用于芯片程序烧写和数据交互；ASWD接口用于代码在线调试和程序烧写；LED指示灯用于系统运行状态显示；晶振电路用于为整个家庭网关系统提供时钟信号。具体的，W5500模块包括：HR911105ARJ4接口、网络变压器，能够直接与网线相连。具体的，ZigBee模块被组建成星形拓扑结构的ZigBee无线通信网络，智能家居网关上的ZigBee模块作为ZigBee网络的协调器节点，智能插座中的ZigBee模块则作为路由器节点，且所有ZigBee模块基于TI公司的Zstack协议栈进行程序开发。更进一步地，如图2所示，本实施例的家庭网关应用于包括智能插座、公网服务器和外网通信设备等在内的智能家居系统。其中ARM及其外围电路作为整个智能家居网关的核心，接收指令并协调控制各个模块正常工作；W5500及其外围电路，完成与外部Internet网络的连接的功能，接收远程客户端和手机APP发来的指令并返回家庭信息；ZigBee模块作为户内ZigBee通信网络的协调点，用于建立整个户内网络并与智能插座实时通信；电源模块为电路板提供所需工作电压。使用时，家庭网关接通电源，电源模块将接入电压转换为各个模块正常工作电压，网关通过W5500及其外围电路向智能家本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于智能家居的家庭网关系统，其特征在于，包括：ARM模块、W5500模块、ZigBee模块；其中，所述ARM模块用于接收外网发送的指令并协调控制各个模块；所述W5500模块用于与外部Internet网络进行连接，接收远程客户端和手机APP发来的指令并返回家庭网关信息；所述ZigBee模块作为户内ZigBee通信网络的协调点，用于建立整个户内网络并与智能插座或者智能设备实时通信。

【技术特征摘要】
1.一种适用于智能家居的家庭网关系统，其特征在于，包括：ARM模块、W5500
模块、ZigBee模块；其中，
所述ARM模块用于接收外网发送的指令并协调控制各个模块；
所述W5500模块用于与外部Internet网络进行连接，接收远程客户端和手机APP
发来的指令并返回家庭网关信息；
所述ZigBee模块作为户内ZigBee通信网络的协调点，用于建立整个户内网络
并与智能插座或者智能设备实时通信。
2.根据权利要求1所述的适用于智能家居的家庭网关系统，其特征在于，还包括
电源模块，所述电源模块为家庭网关提供所需工作电压。
3.根据权利要求1所述的适用于智能家居的家庭网关系统，其特征在于，所述
ARM模块由ARM及外围电路组成，包括：UART串口接口、SWD接口、LED指
示灯以及晶振电路；
所述UART串口接...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亮，王志新，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31