多网融合的ONU网关控制系统及方法与流程

本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及家庭网关控制技术领域，具体是指一种多网融合的ONU网关控制系统及方法。

背景技术：

现阶段物联网时代是不可逆转的第三次信息革命，而作为物联网最为最重要的两大技术ZigBee和RFID的应用也越来越广泛和普及在人们的生活和工作之中。将这两大技术与传统的家庭ONU网关相结合形成一种新的更加智能化的产品形态必定会达到事半功倍的效果。所以本发明提出将RFID的自动识别和信息采集能力与ZigBee功能的自组、多跳网络与现有的家庭式ONU网关和传统的以太网相融合成一个全新的家庭物联网控制系统，而在PC或者智能终端中可以实现对家庭内的家电远程控制或者得到家里的一些环境的其他的信息。

物联网在通信行业的兴起不可避免的大势，其三大关键技术在组多行业的运用也多不胜数，但是ZigBee技术和RFID技术被越来越多的应用在智能工业、医疗，交通，家庭等方面，这两项技术和其他技术或者单独应用实例不少，但将二者结合在一起组合成家庭智能网值得相关公司和科研机构关注。且具有wifi功能的设备上整合可移动能力，当各个房间一旦wifi信号弱造成设备掉线问题，可通过移动控制端app使设备移动到设备房间内更加智能化。在家庭智能多网融合方面应该投入更多的人力物力去研究和推广。所以在物联网大潮之中本发明旨在创新其多网在控制方面的应用。

在传统的智能家居方面如果单纯的靠家庭ONU组建家庭智能网络，因为传统ONU的WIFI能力在房间穿墙能力不足会布置很多路由设备不够美观智能和节能，在控制家庭传感器方面也不够灵活智能；如果把家庭式ONU设备与蓝牙或者WIFI技术相结合功耗过大，网络也不够健壮灵活；如果将ONU的WIFI技术与ZigBee技术相结合，虽然组建的网络更加灵活但是在控制家电采集信息方面不够优秀；所以本发明将传统家庭式ONU的WIFI与ZigBee技术和RFID技术向结合，将这三种网络组建成一个智能多功能的家庭物联网，继承了以太网高效远程可操控的优势，也发挥了wifi和ZigBee技术的特点组建一个多跳自组的小型局域网，在RFID方面更是利用了其低功耗，唯一标识等特点，可以在控制端方便准确地对特定的家庭电器或者房间内采集的传感器进行调节，也可以做到且具有wifi功能的设备上整合可移动能力，当各个房间一旦wifi信号弱造成设备掉线问题，可通过移动控制端app使设备移动到设备房间内，更加灵活人性化智能化。所以多网融合的智能家庭物联控制系统其优势是实现我们的目的的最好的选择。

技术实现要素：

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够实现多网融合的ONU网关控制系统及方法。

为了实现上述目的，本发明具有如下构成：

该多网融合的ONU网关控制系统，包括：

电器设备，所述的电器设备包括RFID芯片，所述的RFID芯片用于采集所述的电器设备的信息；

路由节点模块，用于接收所述的电器设备的信息，通过传感器采集数据，并将所述的电器设备的信息和传感器采集的数据通过ZigBee射频发送至中继路由节点模块；

中继路由节点模块，用于接收多个所述的路由节点模块的路由节点模块的信号，并将该信号发送至ONU网关控制模块；

ONU网关控制模块，用于接收所述的中继路由节点模块的信号，与互联网、计算机和移动控制终端通信。

较佳地，所述的路由节点模块包括：

RFID阅读器单元，用于读取所述的电器设备的RFID信号；

ZigBee网络路由节点单元，用于向所述的中继路由节点模块发送ZigBee信号，所述的ZigBee网络路由节点单元通过SPI总线与所述的RFID阅读器单元相连接。

较佳地，所述的ONU网关控制模块包括：

ZigBee接收单元，用于接收所述的中继路由节点模块的信号；

网关控制单元，用于将接收到的信号发送至控制终端，所述的网关控制单元通过SPI总线与所述的。

较佳地，所述的移动控制终端通过Wifi与所述的ONU网关控制模块连接。

还包括一种基于上述系统的多网融合的ONU网关控制方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

(1)所述的系统上电后初始化网络，周期性地通过广播通知节点加入网络；

(2)建立主干网根节点，路由节点广播信号扫描终端节点加入网络；

(3)网关节点判断入网请求的对象，并根据对象选择组网协议处理请求；

(4)路由节点成功加入主干网后转发来自终端节点的信息，若加入失败则转发到其他路由节点继续发送入网请求；

(5)终端节点若接入网失败则进入休眠状态直到再次激活，重新申请入网；

(6)网关在收到请求后，将网络短地址发送至路由节点或终端节点；

(7)终端节点或路由节点接收到短地址后，成功加入该网络网络，ZigBee模块再将信息转换给模块，通过以太网进行远程传输；

(8)智能终端接入ZigBee网络后，通过应用发送移动网关设备指令请求值ONU网关，ONU网关接收到指令后移动至信号强度更高的地方。

采用了该发明中的多网融合的ONU网关控制系统及方法，通过多网融合技术实现了的家庭ONU网关的控制，为物联网的普及提供理想的条件，具有广泛的应用范围。

附图说明

图1为本发明的多网融合的ONU网关控制系统的系统结构框图。

图2为本发明的多网融合的ONU网关控制系统的电器设备的示意图。

图3为本发明的多网融合的ONU网关控制系统的路由节点模块的示意图。

图4为本发明的多网融合的ONU网关控制系统的ONU网关控制模块的示意图。

图5为本发明的多网融合的ONU网关控制方法的智能阅读器终端软件设计流程图。

图6为本发明的多网融合的ONU网关控制方法的智能家庭组网软件设计流程图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

该多网融合的ONU网关控制系统，包括：

电器设备，所述的电器设备包括RFID芯片，所述的RFID芯片用于采集所述的电器设备的信息；

路由节点模块，用于接收所述的电器设备的信息，通过传感器采集数据，并将所述的电器设备的信息和传感器采集的数据通过ZigBee射频发送至中继路由节点模块；

中继路由节点模块，用于接收多个所述的路由节点模块的路由节点模块的信号，并将该信号发送至ONU网关控制模块；

ONU网关控制模块，用于接收所述的中继路由节点模块的信号，与互联网、计算机和移动控制终端通信。

在一种较佳的实施方式中，所述的路由节点模块包括：

RFID阅读器单元，用于读取所述的电器设备的RFID信号；

ZigBee网络路由节点单元，用于向所述的中继路由节点模块发送ZigBee信号，所述的ZigBee网络路由节点单元通过SPI总线与所述的RFID阅读器单元相连接。

在一种较佳的实施方式中，所述的ONU网关控制模块包括：

ZigBee接收单元，用于接收所述的中继路由节点模块的信号；

网关控制单元，用于将接收到的信号发送至控制终端，所述的网关控制单元通过SPI总线与所述的。

在一种较佳的实施方式中，所述的移动控制终端通过Wifi与所述的ONU网关控制模块连接。

还包括一种基于上述系统的多网融合的ONU网关控制方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

(1)所述的系统上电后初始化网络，周期性地通过广播通知节点加入网络；

(2)建立主干网根节点，路由节点广播信号扫描终端节点加入网络；

(3)网关节点判断入网请求的对象，并根据对象选择组网协议处理请求；

(4)路由节点成功加入主干网后转发来自终端节点的信息，若加入失败则转发到其他路由节点继续发送入网请求；

(5)终端节点若接入网失败则进入休眠状态直到再次激活，重新申请入网；

(6)网关在收到请求后，将网络短地址发送至路由节点或终端节点；

(7)终端节点或路由节点接收到短地址后，成功加入该网络网络，ZigBee模块再将信息转换给模块，通过以太网进行远程传输；

(8)智能终端接入ZigBee网络后，通过应用发送移动网关设备指令请求值ONU网关，ONU网关接收到指令后移动至信号强度更高的地方。

本发明首先在网络末端控制的家用电器方面如空调、电视、洗衣机，微波炉，等上面嵌入2.4Ghz的RFID芯片nRF24le1或者在其电源开关处使用带有RFID芯片的智能插座，比如在电灯方面使用带有RFID的智能开关，这样就可以在终端上面对每一个电灯或者电器单独无误的进行控制其具体行为；在每一个房间内布置一个新型带有传感器和RFID芯片的ZigBee智能节点，这个节点不仅仅可以实现对电器发送控制指令而且还可以采集房间的具体环境信息，如温湿度、烟雾、瓦斯、光照等一系列的信息，然后把这些信息上传给上一节点路由；在中继路由设备方面其功能比较单一，就是一个纯粹的ZigBee的CC2540芯片路由节点，其唯一功能就是转发下级节点采集的信息给智能网关节点和转发上级节点的命令给下级智能路由节点；而嵌入ZigBee节点的传统家庭式ONU网关设备具有这个家庭融合网的最高权限，其位置在根路由节点处，其功能就是控制和管理好这个多网络于此同时且具有wifi功能的设备上整合可移动能力，当各个房间一旦wifi信号弱造成设备掉线问题，可通过移动控制端app使设备移动到设备房间内使得生活更加舒适，更加人性化智能化。本发明的结构布局如图1所示。

本发明的功能如下所述：在远程智能终端设备上或者PC控制端通过GPRS或者以太网查看室内环境的传感器参数或者对家电设备下达控制指令到智能ZigBee的家庭式ONU网关，或通过终端设备对三网融合的网络结构进行管理，如添加或者断开网络设备的网络连接；当上层管理者下达了对设备的操作指令后就在以ZigBee设备组成的网络内下发，首先由ZigBee路由进行转发到具体房间的智能RFID的ZigBee终端节点；再由这个含有传感器的智能ZigBee的RFID终端设备对含有2.45Ghz标签的电器进行读写操作，即对电器进行控制。在指令进行完之后该智能终端阅读器再把其自身采集的传感器信息上传到网络设备，最后到达管理者所持的控制端，另外如果在处理事情拿着app上网的时候，且具有wifi功能的设备上整合可移动能力，当各个房间一旦wifi信号弱造成设备掉线问题，可通过移动控制端app使设备移动到设备房间内，使得更加方便智能化。

一、首先，对整个网络控制系统的设备模块进行设计说明：包括含2.4GHzRFID芯片nRF24le1的家用电器或者智能开关内含此芯片连通此开关控制的电灯、嵌入传感器的包含RFID和ZigBee两种芯片的新型阅读器节点、ZigBee路由中继节点、将ZigBee芯片嵌入到家庭式ONU网关设备中构成网关节点等几部分设备。ZigBee路由中继设备在这和终端节点类似故不予介绍。这几部分硬件模块设计框图如图2、3、4所示。

二、将RFID射频网络与ZigBee技术的蜂网和传统的家庭所用的以太网融合在一起搭建一个三网融合的智能家庭物联网这样的新型的智能网。搭建融合的强健的无线通信网络里，用户可在远端对智能家电进行监控以及操作等：

(1)新型阅读器节点用按键方式启动，干电池供电，阅读器软件也要对芯片的定时计数器进行初始化、对标签以广播的形式周期性的扫描、包括验证有源标签的读写保护协议、与标签建立连接、开始接收标签信息和处理采集到的传感器信息等，RFID阅读器模块与ZigBee射频模块通过SPI总线方式进行数据通信等工作。其通信过程如图5所示。

(2)本发明根据自己设计的三网融合来定义网络之间的构架通信协议，以适应本发明设计的通信网络。本发明设计的终端节点和路由节点加入网关节点组建的整个智能家庭融合的网络系统组网软件流程如图6所示。

1、首先，设计的嵌入ZigBee模块的家庭式ONU网关节点上电后初始化网络，扫描信道为网络选择16位PAN-ID。周期性广播通知节点加入网络。

2、主干网根节点建立后，路由节点广播信号扫描终端节点加入网络。

3、网关节点判断入网请求是路由节点还是终端节点加入，然后根据本发明设计的组网协议分不同情况处理请求。

4、路由节点成功加入主干网后转发来自终端节点的信息，若加入失败则转发到其他路由节点继续发送入网请求。

5、终端节点若接入网失败则进入休眠状态直到再次激活，重新申请入网。

6、网关在收到请求后，将唯一网络短地址发送给路由节点或则终端节点。

7、终端节点和路由节点接收到短地址后，成功加入该网络网络，ZigBee模块再将信息转换给模块，通过以太网进行远程传输。

8、智能终端接入ZigBee网络后，智能终端app发送移动网关设备指令请求给ONU网关，ONU网关接收到指令后移动，app控制ONU网关设备移动到WIFI信号足够强的位置，达到设备不掉线以更强的信号强度工作。

采用了该发明中的多网融合的ONU网关控制系统及方法，通过多网融合技术实现了的家庭ONU网关的控制，为物联网的普及提供理想的条件，具有广泛的应用范围。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。