专利名称：家居网络智能化终端的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用以实现家庭智能化功能的通讯、测控装置，尤其是以总线—模块化方式建立起的家居网络智能化终端。
背景技术：
目前，公知的家居智能化设备采取的方式是表具计量、收费、安全防范、紧急呼叫、可视对讲等诸多系统采用多种方法与设备，以分散又各自独立的管理形式接入，结果一套普及型智能住宅完工之后，家里设备五花八门，管理、维护困难，住户感觉不到住宅的安全与舒适，反而担心这些智能设备出现故障而无所适从。同时，各系统之间技术的不兼容性导致各系统孤立运行，系统之间无法达到互连互通、信息共享，只能分散地处理自己系统的操作，更无法完成在此基础上的系统升级、扩充或进一步的系统开发。
发明内容
为了克服现有的家居智能化设备管理分散、各系统孤立运行和系统升级成本高的不足，本实用新型的目的是提供一种家居网络智能化终端，该设备不仅能提供家居智能化所需的各种测控功能，还能连接区域网络，实现家居测控功能的网络化管理和应用。而且实现了线缆的统一进户、统一管理，并以模块化的嵌入式技术平台形式为系统的发展和用户个性化的需要提供了便利。该终端是汇聚家居自动设备与区域网络连接的桥梁和开放平台。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是该种家居网络智能化终端，在家居综合配线箱中设置了包括智能网络终端控制器、家用有源设备、家居综合配线架、电源及外部设备并顺序连接，其特征是智能终端控制器HBC和接口模块IFU连接，接口模块IFU与外部设备或外部信息网络连接；智能终端控制器HBC通过传输总线与一个外置的信息面板连接，信息面板上设置LCD液晶显示屏、键盘。
在家居综合配线箱中，家居综合配线架和外部设备如各房间信息插座、度量表具、报警探头等通过各自线缆连接，实现综合配线管理。同时设置一智能终端控制器，使智能终端控制器与其需要测控的设备通过综合配线架连接，智能终端控制器通过传输总线与一个外置的信息面板连接。信息面板作为系统的人机界面，设置LCD液晶显示屏、键盘，可供用户查询、接收各种信息、设置参数，并可根据用户的需求附加功能，实现个性化设计，如加入可视对讲室内机功能。
提供家居智能化所需的各种自动设备的测控汇聚平台，连接家居外部区域网络，实现家居测控功能的网络化管理和应用。
所述的家居综合配线架和外部设备通过各自线缆连接，实现综合配线管理。
所述的电源采用自动后备设计，可浮充蓄电池作为停电时的后备电源，由电源为家居综合配线箱中的家用有源设备、智能终端控制器等进行统一供电。
智能终端控制器采用总线——模块化设计，由电源、各功能模块组成，系统支持即插即用，该控制器的主要电路由32路10bit分辨率模拟量输入模块电路、24路开关量输入模块电路、8路8bit模拟量输出模块电路、16路开关量输出模块电路、大屏幕液晶显示器接口电路，485/232/CAN/LONTALK网络通讯接口电路(可选)、电源电路、存储器扩展电路及看门狗复位电路等组成。
智能终端控制器以高性能单片机505为嵌入式主CPU，以CMX-RTOS实时多任务操作系统作为嵌入式软件系统内核，同时采用了大规模可编程逻辑电路。该CPU具有51系列单片机内核、此外还增加了一个CAN通讯接口、一个PC总线接口、8路10位A/D转换接口电路和256字节的外部RAM，完全支持CAN2.0通讯协议，具有断线、短路、错接自动检测功能，防意外破坏，符合ISO 11898国际标准。
大规模可编程逻辑电路具有1Mb的主FLASH(128K×8)，256Kb的BOOTFLASH(32K×8)，16Kb的SRAM(2K×8)以及多路可编程的I/O接口和可编程的逻辑接口。此外还具有在系统内编程(ISP，In-System Programming)和在应用中(在线)编程(IAP，I-ApplicationProgramming)的能力，可以在线实现程序升级和维护。由于系统采用了高性能CPU和大规模可编程逻辑电路，整个系统具有集成度高、功能强、体积小、抗干扰能力强等特点。电源采用自动后备设计，停电时，由蓄电池为智能控制单元供电，以避免停电时无法记录各项计量表具及对执行器的控制问题。“看门狗”复位电路由X5045等组成。
智能控制器软件均采用C语言编写。网络通讯模块采用CANopen Master/Slave Software——基于地址、命令、参数和多主竞争的总线仲裁方式的通讯协议。各节点的数据能自由实现数据上传，数据下传，对等通信，数据广播，数据索取等多种数据传输形式。现场软件使用了基于事件驱动的软件设计方法，主要有液晶显示模块、输入输出模块、中断服务程序模块、控制算法模块等组成。控制算法模块中包括PID控制算法、自适应PID控制算法、模糊控制算法、模糊PID控制算法等多种算法模块。全系统采用CRC_16侦错校验算法，剩余误差概率总计小于4.7×10-6。侦错识别能力比通常使用的求和校验算法高出2个数量级，保证数据了通讯的可靠性。
本实用新型的所述术语同领域的一般技术人员均熟悉，其他未涉及之处也可依据本发明方案得以实现。
本实用新型的有益效果是，通过一体化网络配线架的配置，实现了家居信息网络集成和网关设置(符合IEEE802.3系列标准)，使家居网络综合布线系统满足了未来家居日益增长的数据、语音、通讯等各方面的信息需求。通过智能终端控制器的设置，构建了家居信息化智能平台，模块化的配置，RTOS嵌入式系统软件的内核管理机制，使系统可以方便、经济、快速地实施新技术的应用、新功能的增加以及未来未知应用的改造。最大限度地保护了投资者和用户的经济利益。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的电路原理图。
图2是家居智能化终端实施例的工作原理图。
图3是图2在家居远程医疗/无线局域网应用中的工作结构图。
图4是家居智能化终端信息面板的外形图。
图中1.家居综合配线箱，2.智能终端控制器，3.总线底板，4.主CPU模块，5.模拟量输入模块，6.开关量输入模块，7.模拟量输出模块，8.开关量输出模块，9.开关量输入设备，10.模拟量输入设备，11.墙装通讯端口，12.开关量输出设备，13.模拟量输出设备，14.可浮充蓄电池组，15.外部信息网络，16.家用有源设备，17家居综合配线架，18.信息面板，19.数字通讯设备，20液晶显示器，21读电表，22读水表，23读纯水表，24读煤气表，25数字字符键，26匪警，27医疗求助，28火警，29状态灯。
具体实施方式
在图1中，表明本实用新型的核心部分是HBC智能终端控制器2和IFU接口模块，HBC用来管理与监控接在IFU终端下各种设备的信息传送，同时实现与外部信息网络15的连接，而IFU则是用来实现家居总线与终端之间的配接(物理电气上的匹配和逻辑上的匹配)，各种设备通过IFU与家居总线连接，并在HBC的控制下构成家居总线系统，不仅实现了家居内的信息、通信的传输及管理，还融合了区域网络服务的各种功能。家居控制器HBC内部的主要功能有1)与外部信息网络15的收发控制；2)家居总线系统内连接设备相互间的信息交换控制与管理；3)对总线系统供电；4)与分总线的信息交换控制；5)进行控制与管理信息的输入；6)控制与管理信息的显示和输出。智能终端控制器2以高性能单片机505为嵌入式主CPU模块4，以CMX-RTOS实时多任务操作系统作为嵌入式软件系统内核，同时采用了大规模可编程逻辑电路。该CPU具有51系列单片机内核、此外还增加了一个CAN通讯接口、一个PC总线接口、8路10位A/D转换接口电路和256字节的外部RAM，完全支持CAN2.0通讯协议，具有断线、短路、错接自动检测功能，防意外破坏，符合ISO 11898国际标准。
接口模块IFU用来实现家居总线与终端设备间的匹配连接，其主要功能有1)保证物理上的匹配件(如传输电缆、芯线数、接插件形状等)；2)保证电气上的匹配性(如接口、信号形状和电平等)；3)保证逻辑上的匹配(如数据格式和信号传送速率的变换，逻辑地址的产生等)。智能终端控制器通过传输总线与一个外置的信息面板18连接。信息面板18作为系统的人机界面，设置LCD液晶显示屏、键盘，可供用户查询、接收各种信息、设置参数。
在图2所示实施例中，在家居综合配线箱1中，家居综合配线架17和外部设备如各房间信息插座、度量表具、保警探头等通过各自线缆连接，实现综合配线管理。同时设置一智能终端控制器2，使智能终端控制器2各功能模块与其需要测控的设备通过总线底板3连接。智能终端控制器2由电源14、总线底板3、各功能模块组成，系统支持即插即用。该智能终端控制器2的主要电路由联接至各模拟量输出设备13的模拟量输入模块5、联接至各开关量输出设备12的开关量输入模块6电路、联接至各模拟量输入设备10的(8路8位)模拟量输出模块7电路、联接至各开关量输入设备9的(16路)开关量输出模块8电路、大屏幕液晶显示器接口电路，网络通讯接口电路(可选)、电源电路、存储器扩展电路及看门狗复位电路等组成。电源采用自动后备设计，由可浮充蓄电池14为家居综合配线箱1中的家用有源设备16、数字通讯设备19、智能控制单元统一供电。
图3是图2在家居远程医疗/无线局域网应用中的具体工作原理图。在图3中，在用户有家居远程医疗应用需求时，前端信号输出设备可以是微型心率/呼吸检测设备，如带在手腕上的手表式心率无线发射器。发射距离1.2-3m，微功耗，对人体无害(微电磁)。该设备从传感器获取心率信号，并转为电信号，通过无线发射，由置于床头的无线接收器IFU接收，并通过线缆接至墙装通讯端口11，此时将家居综合配线架简单跳线，接至智能终端控制器模拟量输入模块接口电路上，即将原来用于视频/语音/数据传输的墙装通讯端口11改为家居远程医疗链路接口，以上均符合IEEE802.3系列标准。信号在经智能终端控制器处理后，实时传送至社区智能化综合网络15中，实现由社区服务构成的家居远程医疗系统。
图3在应用于无线局域网时，前端信号输出设备可以是无线通讯设备，如bluetooth/802.11设备，IFU是无线调制解调器，即构成家居无线局域网。
图4是家居智能化终端信息面板的外形图。信息面板18作为系统的人机界面，设置LCD液晶显示屏20、键盘(包括数字字符键25、读水表22、读电表21、读纯水表23、读煤气表24、火警28、医疗求助27、匪警26等)及状态灯29，可供用户查询、接收各种信息、设置参数，并可根据用户的需求附加功能，实现个性化设计，如加入可视对讲室内机功能。
权利要求1.一种家居网络智能化终端，在家居综合配线箱中设置了包括智能终端控制器、家用有源设备、家居综合配线架、电源及外部设备并顺序连接，其特征是智能终端控制器HBC和接口模块IFU连接，接口模块IFU与外部设备或外部信息网络连接；智能终端控制器HBC通过传输总线与一个外置的信息面板连接；信息面板上设置LCD液晶显示屏、键盘。
2.根据权利要求1所述的家居网络智能化终端，其特征是家居综合配线架和外部设备通过各自线缆连接，实现综合配线管理。
3.根据权利要求1所述的家居网络智能化终端，其特征是电源采用自动后备设计，由可浮充蓄电池与家居综合配线箱中的家用有源设备、智能终端控制器电连接。
4.根据权利要求1所述的家居网络智能化终端，其特征是智能终端控制器采用总线——模块化形式，即插即用，主要电路由32路10bit分辨率模拟量输入模块电路、24路开关量输入模块电路、8路8位模拟量输出模块电路、16路开关量输出模块电路、大屏幕液晶显示器接口电路，网络通讯接口电路、电源电路、存储器扩展电路及看门狗复位电路组成。
5.根据权利要求1所述的家居网络智能化终端，其特征是控制器以高性能单片机505为嵌入式主CPU，以CMX-RTOS实时多任务操作系统作为嵌入式软件系统内核，同时采用了大规模可编程逻辑电路1Mb的主FLASH 128K×8，256Kb的BOOTFLASH 32K×8，16Kb的SRAM 2K×8以及多路可编程的I/O接口和可编程的逻辑接口——系统内编程ISP，In-System Programming和在应用中在线编程IAP，I-Application Programming，“看门狗”复位电路由X5045等组成。
专利摘要一种家居网络智能化终端，属于用以实现家庭智能化功能的通讯、测控装置。其技术方案是在家居综合配线箱中设置了包括智能网络终端控制器、家用有源设备、家居综合配线架、电源及外部设备并顺序连接。智能终端控制器HBC和接口模块IFU连接，接口模块IFU与外部设备或外部信息网络连接；智能终端控制器HBC通过传输总线与一个外置的信息面板连接，信息面板上设置LCD液晶显示屏、键盘作为系统的人机界面。各种设备通过IFU与家庭总线连接，并以总线—模块化方式建立起的综合信息平台，实现家庭智能化功能并能满足未来家居智能化功能的增加和升级的需要。
文档编号G08C17/00GK2653793SQ0321831
公开日2004年11月3日 申请日期2003年6月23日 优先权日2003年6月23日
发明者房金民, 陈达理, 杨文虎 申请人:山东富臣发展有限公司