1 智能家電網絡

智能家電，即“有感覺、能思考、善交流、會學習”的家電。智能家電是微處理器和計算機技術引入家電設備後形成的家電產品，具有自動監測自身故障、自動測量、自動控製
、自動調節與遠方控製中心通信功能的家電設備。例如，炎熱的夏天下班前發個短信命令，家中的空調便開始工作
；睡覺時空調能感知主人溫度而自動調節氣溫，從而免去因吹空調而感冒的後顧之憂；洗衣機能實現精確洗滌時間、精確用水量
、精確烘幹時間
，高效而節能
，因而節能和環保也成為智能家電發展的一個趨勢。

智能家電網絡包括智能家電網關、外wai部bu網wang和he局ju部bu網wang，家jia電dian，安an防fang設she備bei等deng，實shi現xian智zhi能neng家jia電dian互hu聯lian的de關guan鍵jian在zai於yu家jia庭ting網wang關guan的de開kai發fa與yu應ying用yong。在zai家jia庭ting信xin息xi化hua網wang絡luo技ji術shu體ti係xi中zhong，家jia庭ting與yu互hu聯lian網wang的de連lian接jie需xu要yao一yi個ge家jia庭ting網wang絡luo中zhong央yang控kong製zhi器qi（家庭網關）。家庭網關對外與Internet網絡連結
，對內通過家庭內部局域網將家電互聯互通進行集中控製與管理，如圖1所示。家庭網關作為智能家電網絡化的核心設備，管理或控製家中家電的網絡訪問。

未來的智能家電主要將向三個方向發展：智能化、自適應化和網絡化。智能化是家電設備盡最大可能的模擬很多種人的思維或者活動的功能
；自zi適shi應ying是shi家jia電dian設she備bei根gen據ju自zi己ji狀zhuang態tai和he外wai界jie環huan境jing自zi動dong適shi應ying工gong作zuo方fang式shi和he過guo程cheng的de能neng力li，因yin此ci，這zhe種zhong能neng力li使shi得de家jia電dian設she備bei在zai其qi使shi用yong過guo程cheng中zhong都dou處chu於yu最zui有you效xiao率lv、最省能源狀態；網絡化是建立家電設備社會的一種形式
，網絡化的家電設備可以由用戶實現遠程管理控製，在家電設備之間也可以實現互聯互通。

2 嵌入式家庭網關

2．1 嵌入式家庭網關簡介

嵌入式係統是以應用為中心，以計算機技術為基礎，並且軟硬件可裁剪，適用於應用係統對功能、可靠性
、成本

、體積
、功耗有嚴格要求的專用計算機係統，一般用於實現對其他設備的控製、監視或管理等功能。網關實質上是一個網絡通向其它網絡的IP地址。典型的家庭網關融合了ADSL接入功能和LAN側無線接入功能，並具有路由器、集ji線xian器qi和he調tiao製zhi解jie調tiao器qi的de功gong能neng。為wei實shi現xian每mei種zhong家jia電dian設she備bei都dou能neng與yu外wai界jie信xin息xi進jin行xing交jiao換huan
，就jiu有you必bi要yao將jiang嵌qian入ru式shi係xi統tong與yu家jia庭ting網wang關guan結jie合he起qi來lai
，設she計ji一yi個ge嵌qian入ru式shi家jia庭ting網wang關guan來lai實shi現xian它ta。它ta可ke使shi電dian視shi機ji，冰bing箱xiang等deng嵌qian入ru式shi家jia電dian設she備bei通tong過guo家jia庭ting網wang關guan與yuInternet連接
，轉變為一個家電網絡。

嵌入式家庭網關是位於現代家庭內部的一個網絡設備，它的作用是使家庭用戶連接到Internet，使位於家庭中的多種智能設備相互之間實現通信
，或者使這些智能設備都能夠連接到Internet的服務。從技術角度說，嵌入式家庭網關在家庭內部以及內部到外部實現橋接／路由、協議轉換、地址管理和轉換，承擔防火牆的職責等。

2．2 嵌入式家庭網關功能

由(you)於(yu)嵌(qian)入(ru)式(shi)家(jia)庭(ting)網(wang)關(guan)是(shi)家(jia)庭(ting)內(nei)網(wang)絡(luo)與(yu)外(wai)部(bu)互(hu)聯(lian)網(wang)連(lian)接(jie)的(de)橋(qiao)梁(liang)，具(ju)有(you)很(hen)重(zhong)要(yao)的(de)地(di)位(wei)。嵌(qian)入(ru)式(shi)家(jia)庭(ting)網(wang)關(guan)所(suo)能(neng)提(ti)供(gong)的(de)功(gong)能(neng)將(jiang)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)智(zhi)能(neng)家(jia)電(dian)的(de)使(shi)用(yong)、控製及管理。一個好的嵌入式家庭網關應該使家庭內外信息能夠安全高效地交換，應具備以下的基本功能特點：

（1）共享信息：通過家庭網關，能使住宅用戶獲得各種家庭服務。例如接收電子郵件、瀏覽各種網上信息和訂閱各種報紙與期刊等；

（2）智能管理：它將管理家庭內的通訊家電設備的運行
，使家庭內部的多個PC及其它信息設備有效地共享寬帶接入，以保證家庭網絡係統的運行正常；

（3）自動運行：能neng夠gou把ba家jia庭ting內nei部bu的de所suo有you家jia電dian設she備bei都dou連lian接jie到dao網wang絡luo上shang，通tong過guo相xiang關guan管guan理li控kong製zhi軟ruan件jian，可ke以yi實shi現xian對dui家jia電dian設she備bei的de管guan理li監jian測ce和he故gu障zhang診zhen斷duan等deng。如ru果guo有you故gu障zhang發fa生sheng，家jia庭ting管guan理li控kong製zhi係xi統tong會hui有you相xiang應ying的de提ti示shi
，向xiang家jia庭ting主zhu人ren發fa出chu信xin號hao；

（4）節能安全：通過網絡管理係統，可以遠程管理控製家庭內家電設備的運行，提高家電的使用效率；tongshinenggouzaijiatinglianzhuanggeleijiancebaojingzhuangzhilaiguanlikongzhijiatingdeanquan，xiaofangdeng。rujiazhonganzhuangmeiqijiancebaojingqi
，ruguoyoumeiqixielushi，dangqitibaojingqijiancedaoqitinongdudadaobaozhahuozhongdubaojingqishezhidelinjiedianshi，meiqijiancebaojingqijiuhuifachubaojingxinhao，youxiaofangzhifashengbaozha、火災、中毒事故；

（5）操作簡單：因為該網絡係統是在大部分用戶中使用的，考慮到用戶各方麵的差異
，因此該係統的操作要簡單
、方便
、可靠，大部分人都會使用；

（6）防火牆：網絡安全一直是需要重點考慮的問題。嵌入式家庭網關應具備一定的防網絡攻擊能力，為家庭內部網絡提供一個相對安全的網絡環境。

2．3 嵌入式家庭網關的優點

qianrushijiatingwangguanshitongguoqianrushicaozuoxitonglaishixiande
，suoyitatongyangjuyouqianrushixitongyingyoudetedian，yinciwomenkeyigenjuwangluodebutonglaipeizhibutongdeqianrushijiatingwangguan。qianrushijiatingwangguanbujinjinjuyouputongjiatingwangguandegongneng，haijuyoufanghuoqianghetongxinzhongxinxijiamigongneng。fanghuoqiangkebimianwaijiewangluoduijiatingneibushebeidefeifafangwenhegongji；加密這種較強有力的手段，能為數據提供保密性

、真實性
、完整性和限製性訪問。
[page]
3 基於嵌入式家庭網關家電互聯係統

本文介紹的基於嵌入式網關的家電互聯技術係統的結構框架如圖2所示，嵌入式家庭網關硬件平台是以ARM9微處理器為中心的

，外部通過LAN接入互聯網，家庭內的家電設備通過家庭內部無線局域網連接起來，實現家電設備管理控製。這樣用戶通過PC機就可以對家電設備進行運行狀態的查詢和控製
，在本地也可以通過家庭內的手持控製終端進行家電設備的管理控製。

智能家電，即“有感覺
、能思考
、善交流、會學習”的家電。智能家電是微處理器和計算機技術引入家電設備後形成的家電產品，具有自動監測自身故障、自動測量
、自動控製、自動調節與遠方控製中心通信功能的家電設備。例如，炎熱的夏天下班前發個短信命令
，家中的空調便開始工作；睡覺時空調能感知主人溫度而自動調節氣溫，從而免去因吹空調而感冒的後顧之憂
；洗衣機能實現精確洗滌時間
、精確用水量、精確烘幹時間，高效而節能，因而節能和環保也成為智能家電發展的一個趨勢。

智能家電網絡包括智能家電網關、外wai部bu網wang和he局ju部bu網wang，家jia電dian，安an防fang設she備bei等deng，實shi現xian智zhi能neng家jia電dian互hu聯lian的de關guan鍵jian在zai於yu家jia庭ting網wang關guan的de開kai發fa與yu應ying用yong。在zai家jia庭ting信xin息xi化hua網wang絡luo技ji術shu體ti係xi中zhong
，家jia庭ting與yu互hu聯lian網wang的de連lian接jie需xu要yao一yi個ge家jia庭ting網wang絡luo中zhong央yang控kong製zhi器qi（家庭網關）。家庭網關對外與Internetwangluolianjie
，duineitongguojiatingneibujuyuwangjiangjiadianhulianhutongjinxingjizhongkongzhiyuguanli。jiatingwangguanzuoweizhinengjiadianwangluohuadehexinshebei
，guanlihuokongzhijiazhongjiadiandewangluofangwen。

係xi統tong主zhu要yao采cai用yong直zhi接jie接jie入ru的de拓tuo撲pu結jie構gou形xing式shi

，從cong器qi件jian的de家jia庭ting設she備bei組zu成cheng多duo個ge星xing形xing網wang，實shi現xian對dui家jia庭ting內nei設she備bei的de本ben地di和he遠yuan程cheng的de實shi時shi控kong製zhi。硬ying件jian平ping台tai由you嵌qian入ru式shi主zhu機ji網wang關guan

、微處理器、無線通信控製模塊
、外圍設備
，HUB等組成。HUB一個多端口的轉發器

，當以HUB為中心設備時
，網絡中某條線路產生了故障，並不影響其它線路的工作，它可以給用戶提供多種接入網絡方式，如撥號
、寬帶網等，無線通信模塊通過串行通信實現與多個網絡家電控製器的連接。由於嵌入式Linux操作係統是源代碼開放的、可裁減的、內核小但很穩定的一種能處理複雜任務的軟件平台係統
，所以應用網關的操作係統擬選用嵌入式Linux係統。

4 家電網絡通信控製流程

（1）注冊家庭網關：用戶通過嵌入式Web服務器網頁登錄嵌入式家庭網關後，先進行家庭網關注冊。

（2）發送控製信息：注(zhu)冊(ce)成(cheng)功(gong)後(hou)將(jiang)家(jia)電(dian)控(kong)製(zhi)信(xin)息(xi)提(ti)交(jiao)到(dao)家(jia)庭(ting)網(wang)關(guan)

，同(tong)時(shi)將(jiang)家(jia)電(dian)控(kong)製(zhi)信(xin)息(xi)轉(zhuan)化(hua)成(cheng)家(jia)電(dian)控(kong)製(zhi)指(zhi)令(ling)，然(ran)後(hou)嵌(qian)入(ru)式(shi)家(jia)庭(ting)網(wang)關(guan)應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu)將(jiang)家(jia)電(dian)設(she)備(bei)控(kong)製(zhi)指(zhi)令(ling)按(an)照(zhao)通(tong)信(xin)協(xie)議(yi)打(da)包(bao)，通(tong)過(guo)無(wu)線(xian)模(mo)塊(kuai)發(fa)送(song)給(gei)家(jia)電(dian)設(she)備(bei)。

（3）接收控製指令並執行：家電設備接收到控製幀後，根據上述協議幀格式將信息幀進行解包，提取幀類型、有效控製指令和相關的有效信息，對家電設備進行設置及相應操作。

（4）回送當前狀態信息：操作完成後按照上述格式將設置後的家電設備的當前狀態按上述狀態幀的格式打包，發送給嵌入式家庭網關。

（5）接收新指令並執行，通信結束：嵌qian入ru式shi家jia庭ting網wang關guan收shou到dao家jia電dian設she備bei發fa送song的de狀zhuang態tai幀zhen後hou，發fa送song確que認ren幀zhen給gei家jia電dian設she備bei
，然ran後hou根gen據ju不bu同tong的de狀zhuang態tai幀zhen，再zai調tiao用yong相xiang應ying的de家jia庭ting網wang關guan應ying用yong程cheng序xu進jin行xing處chu理li。如ru果guo嵌qian入ru式shi家jia庭ting網wang關guan在zai規gui定ding的de時shi間jian裏li（300 ms）沒有收到狀態幀，則會重新發送三次此控製幀給家電設備。當家電設備收到嵌入式家庭網關發出的確認幀後結束此次通信。
如ru果guo家jia電dian設she備bei沒mei有you收shou到dao確que認ren幀zhen，會hui繼ji續xu發fa送song三san次ci此ci狀zhuang態tai幀zhen後hou結jie束shu。如ru果guo嵌qian入ru式shi家jia庭ting網wang關guan收shou不bu到dao家jia電dian設she備bei發fa來lai的de狀zhuang態tai幀zhen
，嵌qian入ru式shi家jia庭ting網wang關guan會hui向xiang用yong戶hu報bao告gao設she置zhi失shi敗bai，結jie束shu通tong信xin。

相關閱讀：

智能家電的無線數據傳輸電路設計
超可靠的智能家電過壓保護電路設計
家電維修中的“十先十後”
，早看早知道