[发明专利]关于无线和电力宽带载波的居家环境保障系统网关

说明书

技术领域

本发明涉及电子工程中微电子技术和网络通讯领域中的电力载波通讯和无线通讯技术，更具体的说是涉及一种关于无线和电力宽带载波的居家环境保障系统网关。

背景技术

目前智能家居领域采用的技术纷繁错杂，主要有POWER-BUS技术，X10电力载波、WiFi、红外、蓝牙、Zigbee等等，各种技术难以互通，统一的智能家居解决方案没有形成，阻碍了智能家居的普及。

目前智能家电通讯主要采用单一的WiFi，少数采用单一的HomePlugAV。采用WiFi通讯智能家电存在通讯不稳定、不可靠、容易受到微波炉等电器的影响和墙壁楼层阻隔影响；采用HomePlugAV直接导致成本高企；同时电力线载波虽然无需增加初始成本，但由于高衰减、低阻抗、谐波干扰、一次抄表成功率低、几乎不可预测的拓扑结构等问题，一直被人们所质疑。

因此，如何提供一种稳定性强、节省成本的家居环境综合信息保障系统网关是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种不仅稳定性强，而且可以降低成本的关于无线和电力宽带载波的居家环境保障系统网关。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种关于无线和电力宽带载波的居家环境保障系统网关，包括：电路主板；设置在所述电路主板上的主控CPU单元和传感器模块；与所述电路主板连接的芯片系统、载波耦合电力模块、电源管理模块、GPRS无线收发模块和WiFi控制器；其中所述芯片系统设置有自组网固件、集成电力宽带载波模块和交流相位识别固件模块；位于所述主控CPU单元一端的开关电源；连接于所述WiFi控制器一侧的以太网口；并且所述集成电力宽带载波模块是通过所述载波耦合电力模块将载波信号耦合到电力线上，组件HomePlug的逻辑网络，然后将所述传感器模块的数据经过所述自组网固件的组网算法收敛，利用所述交流相位识别固件模块进行估计交流电力线相位实现组网信息快速同步。

优选的，在上述关于无线和电力宽带载波的居家环境保障系统网关中，所述传感器模块包含但不限于CO传感器、甲烷传感器、温湿度传感器、人体红外传感器、光照传感器、PM2.5传感器、电磁辐射强度传感器、甲醛传感器、噪声传感器；并通过双队列和虚拟内存的方式设置在所述电路主板上。

优选的，在上述关于无线和电力宽带载波的居家环境保障系统网关中，所述传感器模块的数据高于阈值时才会唤醒所述主控CPU单元工作，并且支持外设自主通讯而不需要所述主控CPU单元的干预。

优选的，在上述关于无线和电力宽带载波的居家环境保障系统网关中，所述自组网固件是以家居或车载空间内的全部无线终端作为一个簇，簇内每个终端作为一个节点，每个节点基于父节点提供的信息在局部的K跳范围内构造局部广播树，然后根据局部广播树进行广播，直到所有节点均被覆盖，自组网过程自适应选择干扰最短的路径，输出的功率可以调节。

优选的，在上述关于无线和电力宽带载波的居家环境保障系统网关中，所述自组网固件可以作为家庭网关、路由、STA、或者AP使用，在网络中断也支持离线下载和断点续传功能；并且所述自组网固件传输的数据在云端共享，在所述自组网固件出现故障或者所述传感器模块数据异常时，会及时下发通知用户，同时用户评价和体验数据上传云端，根据用户反馈适时作出更新。

优选的，在上述关于无线和电力宽带载波的居家环境保障系统网关中，所述电力宽带载波模块可以自主选择单载波、多载波或者正交频分子载波；并且自适应选择调制编码方式和组网方式，其中组网方式有星型、平面网状以及簇状，同时均可以自适应配置，用户可根据自身需求定制。

优选的，在上述关于无线和电力宽带载波的居家环境保障系统网关中，所述交流相位识别固件模块设置有交流相位追踪系统，交流相位追踪系统首先根据配电站的初始相位反向感知电力线的拓补结构，以及多相交流电力线间协同相位判决，实现短距离内首次组网通讯；然后利用多设备之间的导频频移和交流相位差再多次载波干扰协调，进行多次迭代后迅速收敛，对于局部高衰减和谐波干扰严重的节点，自适应增加载波发射功率和采用更加低阶的调制方式，牺牲效率换取成功率。

本发明采用合理的嵌入式设计，在实时性、任务优先级调度、系统安全防护、云端大数据通讯等方面具有先进的水平；本发明不仅支持远程升级、闹钟、一键求助、信息彩显、实时告警、数据回溯和记忆等功能，而且根据云端的大数据分析，可以给整体居住环境进行打分并提出改善建议。