本实用新型专利技术公开了一种太阳能节能LIFI通信的家庭网络装置，包括家庭网关设备、LED驱动装置、多个网络用具、中央处理器、现场可编程门阵列电路、电源电路；所述电源电路分别连接中央处理器和现场可编程门阵列电路；所述电源电路内设置有太阳能电池板、稳压电路、电源控制器及直流供电电路。所述LED驱动装置用于将网络信号转换为LED光信号，所述多个网络用具上分别设置有光信号接收装置，用于接收所述LED光信号。所述基于可见光通信的家庭网络系统能够简化通信光源布线，将可见光通信技术、电力线载波通信技术融合现有家庭网络。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及家庭网络
，尤其是一种基于可见光光通信的家庭网络系统。
技术介绍
太阳能(solar energy)，是指太阳的热辐射能(参见热能传播的三种方式)，主要表现就是常说的太阳光线。在现代一般用作发电或者为热水器提供能源。自地球上生命诞生以来，就主要以太阳提供的热辐射能生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为制作食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式，太阳能发电是一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能也包括地球上的风能、化学能、水能等。太阳能是由太阳内部氢原子发生氢氦聚变释放出巨大核能而产生的，来自太阳的辐射能量。人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。植物通过光合作用释放氧气、吸收二氧化碳，并把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代演变形成的一次能源。地球本身蕴藏的能量通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。在现有的无线技术当中，除去基于电磁波传输信息的传统射频通信外，还有基于光的无线通信，其中，有基于红外激光等的通信技术，还有基于可见光的无线通信技术。可见光通信技术，是利用发光的二极管发出的肉眼觉察不到的高速明暗闪烁信号来传输信息的。将需要传输的数据加载到光载波信号上，并进行调制，然后利用光电转换器件接收光载波信号并解调以获取信息。可见光通信系统能够覆盖灯光所能达到的范围，不需要电线连接。光通信技术具有极大的发展前景，将为光通信提供一种全新的高速数据接入方式。LED灯具有亮度高、寿命长、性能稳定、节省能源等优点，它将成为下一代的照明工具。由于的高灵敏度和线性调制特性，因此照明系统具有传输信号的能力。与传统的红外和无线电通信相比，可见光通信具有发射功率高、无电磁干扰、无需申请频谱资源和室
内不会出现数据泄漏等优点。照明灯无线通信能够在照明的同时实现通信功能，既节能又减少了重复投资，因此，可见光通信系统具有显著的研究意义和较大的发展前景，已被公认为一种新兴的短距离高速无线通信系统。家庭网络(Home Network)是融合家庭控制网络和多媒体信息网络于一体的家庭信息化平台，是在家庭范围内实现信息设备、通信设备、娱乐设备、家用电器、自动化设备、照明设备、保安(监控)装置及水电气热表设备、家庭求助报警等设备互连和管理，以及数据和多媒体信息共享的系统。涉及到了电信、家电、IT等行业。同时，家庭网络系统是现代智能家居的基础。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是，克服现有技术方法的不足，提供了一种能够简化通信光源布线，将可见光通信技术、电力线载波通信技术融合现有家庭网络的基于可见光通信的家庭网络系统。为实现上述专利技术目的，提出了如下技术方案：一种太阳能节能LIFI通信的家庭网络装置，包括家庭网关设备、LED驱动装置、多个网络用具、中央处理器、现场可编程门阵列电路、电源电路；所述电源电路分别连接中央处理器和现场可编
程门阵列电路；所述电源电路内设置有太阳能电池板、稳压电路、电源控制器及直流供电电路；其中，所述家庭网关设备通过宽带接入装置与外部网络连接，然后与个人消费终端连接，如个人电脑、手机等；所述家庭网关设备还设置有备用接口，用于各种扩展应用的安装与连接。所述LED驱动装置通过电力线通信PLC与家庭网关设备连接，用于将网络信号转换为LED光信号，所述多个网络用具上分别设置有光信号接收装置，用于接收所述LED光信号；LED和处在其照射范围内的多个网络用具组成封闭的单向通信单元；所述各个通信单元通过电力线通信PLC总线与家庭网关设备互联，实现相互独立的双向通信。可选的，所述网络用具或LED也可以通过备用接口连接至其他控制设备。因此，该系统可以方便地嵌入到其他网络中，构建分布式网络大系统。家庭网关既要实现内部设备之间的互联，又要通过各种接口连接外网，实现信息的交互和共享。因此，家庭网关是整个网络系统的控制中心。家庭网关需具有易于操作的人机交互接口，同时设备要有小巧、低功耗、安装方便等特点。所述家庭网关设备包括中央处理器及其最小外围电路、电力线通信PLC模块、显示器、触摸模块以及外围接口；所述外围接口包括供电接口、JTAG接口、以太网接口、USB接口、RS485接口、RS232接口、SPI接口；所述触摸模块包括触摸面板和A/D转换器，所述中央处理器连接A/D转换器之后与触摸面板连接；所述中央处理器还连接有EEPROM存储器、SDROM存储器、NORflash闪存；所述中央处理器通过总线缓存器与显示模块连接，所述显示模块包括显示控制器、显示器、NANDflash闪存以VRAM存储器。所述RS485接口与电力线通信PLC模块连接，所述电力线通信PLC模块包括单片机和调制解调器。所述LED驱动装置包括电力线通信PLC模块、微控制器模块、AC/DC恒流驱动模块；所述LED采用串联的方式连接，所述微控制器模块用于桥接电力线通信PLC和可见光通信VLC；所述AC/DC恒流驱动模块构成离线反激式恒流源驱动电路，实现350mA的恒定电流输出；电光信号的转换通过开关管快速通断LED灯实现。所述多个网络用具是系统的终端设备，包括光电转换模块和控制模块；所述光电转换模块包括前置放大器、滤波器、放大器以及锁相放大器；用于将探测器输出的光电流转换为电压信号；所述控
制模块输出各种简单或者复杂的控制信号，具有继电器、串行接口、开关阵列、USB、IR红外线多个输出端口。该专利技术的有益效果：本专利技术的所述的现场可编程门阵列电路，内部包括可配置逻辑模块CLB、输入输出模块IOB和内部连线三个部分；FPGA利用小型查找表(16×1RAM)来实现组合逻辑，每个查找表连接到一个D触发器的输入端，触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O，由此构成了既可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块，这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块；FPGA的逻辑是通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现的，存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的联接方式，并最终决定了FPGA所能实现的功能，FPGA允许无限次的编程；为更好的实现本专利技术，能够满足在光照度不够使太阳能进行发电或夜间时候依然满足对整个系统进行供电在使用时，多余的电能将被存储在蓄电池组内，而出现太阳能光照不够或阴雨天气或夜间时，蓄电池组将进行释电，并通过电源控制器的输出电路输送至直流供电电路内，对中央处理器及现场可编程门阵列电路进行供电，达到24小时全天候的使整个系统工作。本专利技术的基于可见光通信的家庭网络系统，同时运用了可见光通信和电力线载波PLC通信。将室内可见光通信引入家庭网络，给家庭网络系统引入了一种新的通信方式。同时，可见光通信与电力线载波PLC通信相结合，可以避免白光LED复杂的布线问题。可见
光通信嵌入到家庭网络中，推动了可见光通信的发展和应用，具有巨大的市场前景。家庭网关既要实现内部设备之间的互联，又要通过各种接口连接外网，实现信息的交互和共享。因此，家庭网关是整个网本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种太阳能节能LIFI通信的家庭网络装置，其特征在于，包括中央处理器、现场可编程门阵列电路、电源电路、家庭网关设备、LED驱动装置、多个网络用具；所述电源电路分别连接中央处理器和现场可编程门阵列电路；所述电源电路内设置有太阳能电池板、稳压电路、电源控制器及直流供电电路，其中，所述家庭网关设备通过宽带接入装置与外部网络连接，然后与个人消费终端连接；所述家庭网关设备还设置有备用接口，用于各种扩展应用的安装与连接,所述LED驱动装置通过电力线通信PLC与家庭网关设备连接，用于将网络信号转换为LED光信号，所述多个网络用具上分别设置有光信号接收装置，用于接收所述LED光信号；LED和处在其照射范围内的多个网络用具组成封闭的单向通信单元；所述各个通信单元通过电力线通信PLC总线与家庭网关设备互联，实现相互独立的双向通信。
【技术特征摘要】
1.一种太阳能节能LIFI通信的家庭网络装置，其特征在于，包括中央处理器、现场可编程门阵列电路、电源电路、家庭网关设备、LED驱动装置、多个网络用具；所述电源电路分别连接中央处理器和现场可编程门阵列电路；所述电源电路内设置有太阳能电池板、稳压电路、电源控制器及直流供电电路，其中，所述家庭网关设备通过宽带接入装置与外部网络连接，然后与个人消费终端连接；所述家庭网关设备还设置有备用接口，用于各种扩展应用的安装与连接,所述LED驱动装置通过电力线通信PLC与家庭网关设备连接，用于将网络信号转换为LED光信号，所述多个网络用具上分别设置有光信号接收装置，用于接收所述LED光信号；LED和处在其照射范围内的多个网络用具组成封闭的单向通信单元；所述各个通信单元通过电力线通信PLC总线与家庭网关设备互联，实现相互独立的双向通信。2.根据权利要求1所述的一种太阳能节能LIFI通信的家庭网络装置，其特征在于，所述的现场可编程门阵列电路，内部包括可配置逻辑模块CLB、输入输出模块IOB和内部连线三个部分；FPGA利用小型查找表16×1RAM来实现组合逻辑，每个查找表连接到一个D触发器的输入端，触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O，由此构成了既可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块，这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块；FPGA的逻辑是通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现的，存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的联接方式，并最终决定了FPGA所能实现的功能，FPGA允许无限次的编程。3.根据权利要求1所述的一种太...
【专利技术属性】
技术研发人员：李群星，周午贤，
申请(专利权)人：文成县刀锋科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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