[实用新型]智能网关和智能网关系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及网关领域，尤其涉及一种智能网关和智能网关系统，实现对家庭或者办公楼内的电器设备进行一体化的控制。

背景技术

伴随物联网的迅速发展，数字化新时代已经到来，人们对数字化的要求越来越高，已经将办公室网络的功能和应用拓展到了家庭，因而，数字家庭网络系统应运而生。数字家庭网络从数字化、智能化角度为人们构建了一个安全、舒适和便捷的居住环境，适应了当前信息社会的快节奏，使人们的生活、工作和娱乐更加现代化。数字家庭是整合了诸多设备和技术，其整合最终形式为家庭智能网关，智能网关的应用使得我们更容易实现数字家庭的理念。数字家庭最终体现在以家庭为单元，运用多种信息技术、控制技术，并达到安全与信息交互的能力，构建一个宽带接入、内部互联、内容共享的数字家庭网络系统。可以说，实现家居数字化、智能化是未来人们居住方式变革的必然发展趋势。

中国专利号为201410277334.3的实用新型专利，公开了一种一种基于WiFi的无线数字家庭网络系统，包括数字家庭网关、无线路由器、若干子网关及若干网络终端，所述数字家庭网关通过所述无线路由器与若干所述子网关相连形成基于802.11g协议的WiFi网络，所述数字家庭网关、无线路由器、子网关分别形成有节点，若干所述网络终端分别任意分布地与所述节点连接。本实用新型的基于WiFi的家庭无线网络系统，代替了以往的有线家庭网络系统，将家庭中的各种带有网络功能的终端通过无线技术连接成局域网络，并与外部的Internet相连，实现交互和信息共享，不但能够实现家庭网络终端之间的高速通信，而且也能提高各类网络终端设备之间的兼容性。

传统采用WiFi组建家庭无线网络系统的缺点在于：1、功耗高。不插电的设备使用WiFi使用时间短，需要频繁充电或者换电池，给用户带来困扰。2、WiFi设备相对复杂，使用成本较高。3、WiFi设备多了之后，路由器负载会很大，星型架构的效率较低。随着智能家居快速发展，智能设备的数量也快速发展，此时可能具有几十上百个传感器采用WiFi连接网关，丢包率逐渐上升，造成网关的瘫痪，WiFi设备无法适应大量的智能设备的连接。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种功耗、成本相对较低，并且能够适应大量的智能设备接入的智能网关和智能网关系统。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：智能网关，包括壳体，壳体包括上壳体、下壳体、两个侧板、前面板和后面板，壳体内部包含有电路板，其特征在于电路板上安装有单片机、报警电路、网关控制电路、电源电路、开关电源模块、WiFi接发收模块和Zigbee接发收模块，报警电路、网关控制电路、电源电路、开关电源模块、WiFi接发收模块、Zigbee接发收模块均与单片机相连。

wifi接发收模块用于网关和移动端设备(手机、平板电脑等)之间的通讯。Zigbee模块用于接收和发送与其他智能设备之间的指令和数据。比如当用户通过移动设备端的app进行发出一个开灯的指令时，网关接收到指令后，通过zigbee无线信号将相应控制指令发送到相应的智能开关，使其内相应一路继电器闭合，灯就打开了。本实用新型中各部件工作所需的电源通过开关电源模块和电源电路获得，主要由AC-DC转换电路构成，它负责将220V市电电源(交流电源)转换为单片机、zigbee模块、wifi模块等部件所需的直流电源。网关控制电路主要功能是可以通过客户端软件配置参数，增添删除设备。报警电路主要在网关发生断网，所控制的设备发生数据丢失时会发生报警信号到客户端，可以供技术人员排查故障。

ZigBee具有以下技术优势：

1、低功耗。工作模式下，ZigBee技术的传输速率低，传输数据量很小，因此信号的收发时间很短。其次，在非工作模式情况下，ZigBee的节点处于休眠状态。设备搜索延迟一般为30ms，休眠激活时延为15ms，活动设备接入信道时延为15ms。由于工作时间较短，收发信息功耗较低且采用了休眠模式，使得ZigBee节点非常省电。ZigBee节点的电池工作时间可以长达6个月到2年左右，对于某些占空比(工作时间/(工作时间+休眠时间))小于1％的应用，电池的寿命甚至可以超过十年。相比较蓝牙仅能工作数周，WIFI仅可工作数小时。

2、低成本。通过大幅简化协议，降低了对节点存储和计算能力的要求，。根据研究以8051的8位微控制器测算，全功能设备需要32K的代码，精简功能只需要4KB的代码，而且ZigBee协议专利免费。