本發明涉及物聯網和智能家居技術領域，特別是涉及一種可以同時解析藍牙、Wi-Fi和ZigBee三種協議的家庭網關設備，并基于該網關設備的一整套智能家居解決方案。

背景技術：
：

隨著信息技術和物聯網技術的發展，家庭智能化、自動化逐漸成為物聯網技術發展的主要應用方向。在智能家居中，整個系統的感知層往往有許多個傳感器感知節點以及包含傳感器節點的設備組成，同時通過部署多種制式的無線傳輸和有線傳輸通信模塊，這些數據采集節點或終端組成了系統的數據前端模塊，系統中眾多的前端模塊需要將各自采集的信息傳輸到云端服務器，對數據進行統一的處理分析，才能對智能家居內的服務進行更好的支撐，從而實現智能家居環境下智能設備的自動化運行，為用戶提供性化服務。同時，由于網絡制式不同，部分制式傳輸距離比較近，數據前端模塊不具備直接將數據信息直接傳輸給云端服務器，而需要網關平臺這一信息傳輸的中樞，統一將信息采集過來并對數據進行協議解析，統一封裝后上傳到云端服務器。

目前國內外各大科技巨頭公司均在智能家居有所布局，眾多企業均制定了自己的解決方案，使得智能家居缺少統一的平臺，各個廠商推出的產品所采用的協議也有所不同。目前，Bluetooth、Wi-Fi和ZigBee成為智能設備主要采用的通信協議，三者均具有不同的優勢，所以智能設備廠商會根據智能設備的具體功能采用不同的通信協議，這就造成了家居環境中存在眾多不同協議的智能設備。

技術實現要素：
：

本發明要解決的技術問題是提供一種智能家居網關以及基于該網關的智能家居服務系統。該網關可以對不同協議的設備進行數據解析，同時支持Bluetooth、Wi-Fi和ZigBee三種協議，能夠預處理一些中間數據及結果。基于此網關與服務器、數據前端模塊和手機客戶端可以組成一個服務系統，為用戶提供相關服務。

本發明的家居智能網關，包括ARM9核心板、電力線載波通信模塊、語音采集模塊、多種接口、協議解析模塊、數據存儲模塊、網卡通信模塊和液晶顯示屏等組成，操作系統采用Android系統。

所述ARM9核心板采用三星Exynos 4412處理器，采用cortex-A9架構，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境下，短距離無線通信通信質量不佳的情況下，通過電力線載波通信方式進行信息交互傳輸。

所述語音采集模塊，可以采集人發出的指令，與ARM9核心板相連接，將聲音信號傳入到核心板。

所述接口模塊，包含UART、COM、Mini-USB、RJ45。所述RJ45網口接口，可以連接互聯網使得網關數據可以與網絡云端服務器相連；所述Mini-USB接口，可以方便擴展，接入其他USB接口的存儲介質；所述UART、COM接口與協議解析模塊相連接。

所述多種協議解析模塊包含Bluetooth、Wi-Fi和ZigBee三種協議解析模塊。Bluetooth模塊采用TI CC2541芯片解決方案的主機模式；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芯片解決方案的協調器模式。所述三個模塊，均通過COM接口與ARM9核心板相連接，一直處于監聽模式，監聽并接收不同協議的前端節點傳輸過來的數據，并對數據進行拆包解析。

所述數據存儲模塊，采用SD卡對網關解析的初步處理數據和結果進行存儲，可以降低服務器的一些處理負擔。

所述網卡通信模塊，采用SDIO接口，基于Marvell 8868芯片的SD Wi-Fi模塊。可以在無法通過RJ45網口插網線的情況下，采用無線Wi-Fi模式與互聯網相連接。

所述液晶顯示屏幕，采用7寸電容屏，可以在Android系統下對網關進行操作。

所述家庭智能網關，采用開源的Android系統，方便開發，網關主要邏輯運行程序有Android客戶端程序支撐，用戶通過Android下的網關客戶端，可以方便對網關進行觸摸或者語音或者是規則下的觸發操作。

所述網關可以直接與配套的手機APP進行連接，進行直接控制。同時，所述網關也可以通過云端服務器與手機APP進行交互。

所述數據前端模塊，即為包含短距離無線通信技術的一些智能終端設備，包括但不限于Wi-Fi、ZigBee和藍牙4.0等技術。該數據前端模塊可以采集設備的狀態和功能的有關信息，同時，也包括可以采集環境和其他狀態參數的信息。

與現有技術相比，本實用新型具有以下優點：

1、所述網關采用Android開源系統，方便對網關個性化服務進行定制和升級，易于操作，Android系統對語音處理和識別的功能強大，便于進行語音控制，操作簡單。

2、所述網關采用了三種協議解析方案，可以同時解析目前市場是幾乎所有的智能設備，具有優秀的兼容能力。

3、所述網關采用RJ45網線接口、Wi-Fi模塊和電力線載波通信模塊等三種方式滿足設備與互聯網之間的上傳通路和網關設備與網關設備之間的通信。

4、所述網關可以使用手機APP與網關進行直接交互，達到監控與設置的目的。

5、所述基于該網關的服務系統與云端服務器相連接，云端服務器可以對采集的數據進行分析挖掘，為用戶推薦服務。

本發明對于網關制造商和用戶都有著重大的意義。本發明能夠使得網關制造商，在系統定制方面有著高效的開發周期和及時的軟件更新，對于用戶來講，具有優秀的體驗，能夠使得家居中的設備更加易于管理。

附圖說明：

圖1是基于本發明的一種家庭網關的結構框圖；

圖2是基于本發明的智能家居服務系統；

具體實施方式：

為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

參照圖1，示出了本發明一種智能家庭網關結構框圖，具體包括：ARM9核心板101、電力線載波通信模塊102、Bluetooth協議解析模塊1031、ZigBee協議解析模塊1032、Wi-Fi協議解析模塊1033、語音采集模塊104、接口模塊105、無線網卡通信模塊106和數據存儲模塊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架構的Samsung Exynos4412處理器，運行主頻1.5GHz，具備1GB DDR3RAM內存，4GB eMMC閃存。所述ARM核心板運行Android5.0系統，運行定制的Android軟件，啟動后對家居環境下的不同協議下的前端節點數據信息進行監聽，對于接收過來的數據進行解析，并且封裝打包，發送到云端服務器，以便服務器對數據進行數據挖掘。同時，系統監聽來自局域網下的手機發來的信息或者由手機向云端服務器發送并轉發至智能網關的指令，對來自局域網下手機或者云端服務器的請求數據進行解析，并轉發給前端節點，進一步前端節點根據請求命令做出相應響應。

所述電力線載波通信模塊102，如圖2，采用SC1128芯片，通過電力線可以與家居環境下其他的網關進行數據通信。尤其在別墅或者復式樓房情景下，不同樓層之間的網關的數據通信。

所述協議解析模塊包含Bluetooth協議解析模塊1031，ZigBee協議解析模塊1032、Wi-Fi協議解析模塊1033。Bluetooth協議解析模塊1031，采用TI CC2541芯片，運行在主機模式下，能夠對家居環境下的藍牙節點信息進行采集以及控制；ZigBee協議解析模塊1032，采用TI CC2530芯片，運行在協調器模式下，能夠對家居環境下的ZigBee節點進行信息采集以及控制；Wi-Fi協議解析模塊1033，采用TI CC3200芯片，運行在站點模式下，能夠對家居環境下的Wi-Fi節點進行信息采集以及控制。所述的協議解析模塊，是通過網關接口模塊105中的串口來進行連接到ARM9核心板101中。

所述，語音采集模塊104，采用LD3320芯片，能夠對用戶發出的指令進行解析，并傳輸給ARM9核心板，或將采集的語音信號直接傳輸給ARM9核心板運行的Android系統，在系統中運用軟件的相關技術手段對語音進行處理，達到語音識別與控制的功能。

所述接口模塊105，包含UART、COM、Mini-USB、RJ45等接口。UART接口，可以直接與外部調試計算機相連接，方便開發調試；COM接口作為ARM9核心板101與協議解析模塊1031、1032、1033的連接橋梁；Mini-USB接口，作為調試Android系統的專用接口，同時可以作為網關擴展功能的預留接口；RJ45以太網接口，作為網關與互聯網連接的接口，使得網關采集的數據可以通過該接口傳輸到云端服務器。

所述無線網卡模塊106，使得家庭網關可以在家居環境不方便布線的情景下，方便接入互聯網，使得數據可以上傳，并接收來自服務器的命令數據。

所述數據存儲模塊107，主要包含SD卡與ARM9核心板101相連接，存儲網關初步處理的一些中間數據與結果。

參考圖2，在所述以智能網關為基礎的系統中，包含智能家庭網關201，不同協議的前端節點2021、2022、2023，家居環境下的路由器203，云端服務器204，手機終端205。

所述智能家庭網關201，安裝在家居環境的墻體上，通過網線或者自身無線網卡模塊106與家居環境中的路由器203相連接，使得智能家庭網關可以通過互聯網與云端服務器保持聯通狀態；智能家庭網關一直處于監聽模式，監聽前端節點2021、2022、2023等不同協議的數據，拆包解析進行初步的處理，進一步的保存在網關的存儲模塊107中，進一步的將處理結果打包成以太網的格式，上傳到云端的服務器中；同時，進一步網關也監聽來自于云端服務器的指令數據，然后轉發給相應的前端節點。

所述數據前端模塊2021、2022、2023，可以是三種不同協議的數據前端模塊，分別是Bluetooth、Wi-Fi和ZigBee。數據前端模塊可以采集包含但不限于溫度、濕度、煙霧、PM2.5、設備狀態、智能穿戴設備等信息，然后按照各自的協議格式發送給智能家庭網關201。

所述云端服務器204，存儲來自智能家庭網關201的處理數據，進一步的對數據進行數據挖掘，然后將服務數據命令轉發給網關，進一步的可以實現家居環境下設備的自適應功能；云端服務器同時可以接受手機終端設備205的查看家居環境下設備狀態、環境狀態等信息，將數據信息返回給手機終端，同時可以接受手機終端對家居環境下的智能設備發出的控制指令，云端服務器204將命令轉發給智能家居網關201，進而實現手機終端對家居環境下的智能設備的控制。服務器對于接收到的設備數據信息進行分析挖掘，可以為用戶提供推薦服務。

所述手機終端設備205，可以通過訪問互聯網對云端服務器204進行數據請求與命令發送；同時，在家居環境局域網下，手機終端205可以直接與智能家居網關201相連接，進而進行數據請求與命令發送。

以上所述實例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體詳細，但不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明的保護范圍應該以所附權利要求為準。