基於工業乙太網的先進智能家居控制器的製作方法
2023-05-24 05:19:41 2
專利名稱：基於工業乙太網的先進智能家居控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及智能控制設備技術領域，特別涉及一種基於工業乙太網的先進智能家居控制器。
背景技術：
隨著乙太網的應用與推廣，將乙太網技術用於樓宇自動化和信息家電領域，也越來越受到人們的重視，對於基於乙太網的智能家居設備的研究主要開始於上個世紀90年代的中後期，目前國內外的主要實現方式一種為採用8位或16位的微控制器(MCU)，運行簡單的乙太網通訊協議，實現單個家庭設備(如水錶、電錶、氣表等)的乙太網接入，但由於8位或16位的微控制器的運算能力和存儲空間有限，該方式只能通過乙太網完成少量數據的低速傳輸，對於較大量數據的傳輸(如室內的場境圖像)則無能為力，即在系統的聯網能力與系統的性能之間存在很大的矛盾。
另一種方式是微控制器+室內專用網絡+室內專用網關，採用室內專用網絡，如RS232、RS485，CANBus、BlueTooth等方式，將多個室內的微控制器連接在一起，然後將該室內專用網絡連接到一個室內的專用網關(一般採用桌面計算機實現)，該網關負責將室內專用網絡上的信息轉換為TCP/IP協議數據包，然後發到乙太網上實現信息的傳輸，但這種方式網絡結構複雜，成本較高，適合於將一幢大樓、一個工廠內部的微控制器網絡接入乙太網，不太適合於家庭使用。
發明內容
本實用新型依據目前智能家居和信息家電的要求，針對以上兩種實現方式的缺點，結合目前先進的微控制器產品、圖像處理技術、控制技術和通信技術，實現了高性能、低成本、低功耗、小體積的先進智能家居控制器，進而提供一種基於工業乙太網的先進智能家居控制器。
為實現上述目的，先進智能家居控制器採用多個高性能微控制器各自完成相對獨立的功能，又相互協同，從而高效、可靠的完成智能家居和信息家電的多項要求。
圖1是先進智能家居控制器的具體實現電路結構圖。
圖1中，包括高速乙太網接入和網絡服務電路1、室內場景圖像採集與壓縮電路2、室內測控點的數據採集與控制電路3、圖像格式轉換電路4、隔離單元5、CMOS攝像頭6、三表遠傳及報警電路7以及信息家電接口電路8。
其中，高速乙太網接入和網絡服務電路1一端連接於入戶寬帶乙太網，另一端分別連接於室內場景圖像採集與壓縮電路2和室內測控點的數據採集與控制電路3，用於完成系統需要的各種協議和各種網絡服務功能，如Web Server、IP位址的配置等。
室內場景圖像採集與壓縮電路2連接於圖像格式轉換電路4，圖像格式轉換電路4再分別連接於CMOS攝像頭6，主要完成室內外場景圖像的採集與壓縮，以及將圖像傳輸到高速乙太網接入和網絡服務電路1，進而傳送到遠端。
圖像格式轉換電路4用於將由CMOS攝像頭採集到的數字圖像數據轉換成需要的格式。
室內測控點的數據採集與控制電路3連接於隔離單元5，隔離單元5再分別連接於三表遠傳及報警電路7和信息家電接口電路8，該電路完成室內的多路模擬量和數字量的有線與無線傳輸，用於採集和控制室內的各個測控點的數據，另外，由於目前大多數的信息家電都提供標準的通訊接口，因此可方便的對其進行數據採集和控制。
具體實施方式
以下具體描述本實用新型的結構、實現方式。
(一)先進智能家居控制器的結構為便於在目前的各類高檔住宅內的安裝，使之與室內的環境協調統一，先進智能家居控制器在進行結構設計中嚴格控制設備的體積，在電路的設計中，採用多層布線，頂面和底面同時焊接元器件底方式，縮小電路板底體積，同時，將整個電路分為三個單元電路塊，分別完成室內場景圖像的採集與壓縮、室內各個測控點的信息採集與控制和各種數據的高速乙太網接入，採用接插堆疊底方式，進一步縮小設備的體積。
(二)先進智能家居控制器的實現電路先進智能家居控制器的具體實現電路結構圖如圖1所示，主要包括室內場景圖像的採集與壓縮電路2、室內各個測控點的信息採集與控制電路3和數據的高速乙太網接入和網絡服務電路1。
室內場景圖像的採集與壓縮電路2的微處理器採用高速DSP，負責從CMOS攝像頭6獲取需要傳輸的室內場景信息，按一定的格式壓縮後傳送到高速乙太網接入和網絡服務電路1，同時在該電路實現一個WebServer，當遠端有瀏覽室內場景圖像的請求時，Web Server就將圖像數據高速傳輸到遠端，另外，一些必須的網絡配置功能也在此完成，如IP位址的配置等。
圖像格式轉換電路4用於將由CMOS攝像頭採集到的數字圖像數據轉換成需要的格式，以滿足便於在高速乙太網的傳輸和對圖像數據的進一步處理等要求。
高速乙太網接入和網絡服務電路1的微處理器採用一個基於ARM核的32位硬體平臺，具有極強的運算能力和較大存儲空間，運行Linux作業系統，可方便的在該電路內實現100M的高速乙太網接入、Web Server和其它需要的網絡服務，從而高效、可靠的完成大量數據的乙太網傳輸，同時，由於採用了嵌入式作業系統作為底層的軟體平臺，使系統的功能擴充非常方便。
室內測控點的數據採集與控制電路3專門完成室內的其他模擬量和數字量的傳輸，微處理器採用一片8位的AVR高速嵌入式單片機實現，主要完成三表的遠程抄送、室內煤氣濃度的檢測與報警、室內人員的按鍵報警、信息家電的控制等任務，並根據設備的位置，提供多路無線的數據通訊線路，從而減少室內的布線。該功能模塊需要傳輸的數據量相對較少，但實時性要求較高，因此在高速乙太網接入和網絡服務電路1中實現對該模塊的數據進行傳輸時，要求具有較高的優先級和實時性。
權利要求1.一種基於工業乙太網的先進智能家居控制器，包括高速乙太網接入和網絡服務電路1、室內場景圖像採集與壓縮電路2、室內測控點的數據採集與控制電路3、圖像格式轉換電路4、隔離單元5、CMOS攝像頭6、三表遠傳及報警電路7以及信息家電接口電路8，其特徵在於，高速乙太網接入和網絡服務電路1一端連接於入戶寬帶乙太網，另一端分別連接於室內場景圖像採集與壓縮電路2和室內測控點的數據採集與控制電路3，室內場景圖像採集與壓縮電路2連接於圖像格式轉換電路4，圖像格式轉換電路4再分別連接於CMOS攝像頭6，室內測控點的數據採集與控制電路3連接於隔離單元5，隔離單元5再分別連接於三表遠傳及報警電路7和信息家電接口電路8。
2.根據權利要求1所述的基於工業乙太網的先進智能家居控制器，其特徵在於採用先進的微控制器產品、圖像處理技術、控制技術和通信技術，實現了高性能、低成本、低功耗、小體積的先進智能家居控制器的入戶寬帶乙太網接入。
3.根據權利要求1所述的基於工業乙太網的先進智能家居控制器，其特徵在於，圖像格式轉換電路4用於將由CMOS攝像頭採集到的數字圖像數據轉換成需要的格式。
4.根據權利要求1所述的基於工業乙太網的先進智能家居控制器，其特徵在於，室內測控點的數據採集與控制電路3，該電路完成室內的多路模擬量和數字量的有線與無線傳輸，用於採集和控制室內的各個測控點的數據。
專利摘要本實用新型涉及智能控制設備技術領域的基於工業乙太網的先進智能家居控制器。包括高速乙太網接入和網絡服務電路，室內場景圖像採集與壓縮電路，室內測控點的數據採集與控制電路，圖像格式轉換電路，隔離單元，CMOS攝像頭，三表遠傳及報警電路以及信息家電接口電路。高速乙太網接入和網絡服務電路一端連接於入戶寬帶乙太網，另一端連接於室內場景圖像採集與壓縮電路和室內測控點的數據採集與控制電路，室內場景圖像採集與壓縮電路連接於圖像格式轉換電路和CMOS攝像頭，室內測控點的數據採集與控制電路連接於隔離單元和三表遠傳及報警電路和信息家電接口電路。本實用新型實現了高性能、低成本、低功耗、小體積的先進智能家居控制器。
文檔編號H04L12/28GK2646967SQ20032010388
公開日2004年10月6日 申請日期2003年11月10日 優先權日2003年11月10日
發明者李駒光, 聶雪媛, 劉國平, 鬱文生 申請人:中國科學院自動化研究所