智能家电互联技术的研究与应用

管理：它将管理家庭内的通讯家电设备的运行，使家庭内部的多个PC及其它信息设备有效地共享宽带接入，以保证家庭网络系统的运行正常；

　　（3）自动运行：能够把家庭内部的所有家电设备都连接到网络上，通过相关管理控制软件，可以实现对家电设备的管理监测和故障诊断等。如果有故障发生，家庭管理控制系统会有相应的提示，向家庭主人发出信号；

　　（4）节能安全：通过网络管理系统，可以远程管理控制家庭内家电设备的运行，提高家电的使用效率；同时能够在家庭里安装各类检测报警装置来管理控制家庭的安全，消防等。如家中安装煤气检测报警器，如果有煤气泄露时，当气体报警器检测到气体浓度达到爆炸或中毒报警器设置的临界点时，煤气检测报警器就会发出报警信号，有效防止发生爆炸、火灾、中毒事故；

　　（5）操作简单：因为该网络系统是在大部分用户中使用的，考虑到用户各方面的差异，因此该系统的操作要简单、方便、可靠，大部分人都会使用；

　　（6）防火墙：网络安全一直是需要重点考虑的问题。嵌入式家庭网关应具备一定的防网络攻击能力，为家庭内部网络提供一个相对安全的网络环境。

　　2．3 嵌入式家庭网关的优点

　　嵌入式家庭网关是通过嵌入式操作系统来实现的，所以它同样具有嵌入式系统应有的特点，因此我们可以根据网络的不同来配置不同的嵌入式家庭网关。嵌入式家庭网关不仅仅具有普通家庭网关的功能，还具有防火墙和通信中信息加密功能。防火墙可避免外接网络对家庭内部设备的非法访问和攻击；加密这种较强有力的手段，能为数据提供保密性、真实性、完整性和限制性访问。

　　3 基于嵌入式家庭网关家电互联系统

　　本文介绍的基于嵌入式网关的家电互联技术系统的结构框架如图2所示，嵌入式家庭网关硬件平台是以ARM9微处理器为中心的，外部通过LAN接入互联网，家庭内的家电设备通过家庭内部无线局域网连接起来，实现家电设备管理控制。这样用户通过PC机就可以对家电设备进行运行状态的查询和控制，在本地也可以通过家庭内的手持控制终端进行家电设备的管理控制。

　　系统主要采用直接接入的拓扑结构形式，从器件的家庭设备组成多个星形网，实现对家庭内设备的本地和远程的实时控制。硬件平台由嵌入式主机网关、微处理器、无线通信控制模块、外围设备，HUB等组成。HUB一个多端口的转发器，当以HUB为中心设备时，网络中某条线路产生了故障，并不影响其它线路的工作，它可以给用户提供多种接入网络方式，如拨号、宽带网等，无线通信模块通过串行通信实现与多个网络家电控制器的连接。由于嵌入式Linux操作系统是源代码开放的、可裁减的、内核小但很稳定的一种能处理复杂任务的软件平台系统，所以应用网关的操作系统拟选用嵌入式Linux系统。

　　4 家电网络通信控制流程

　　（1）注册家庭网关：用户通过嵌入式Web服务器网页登录嵌入式家庭网关后，先进行家庭网关注册。

　　（2）发送控制信息：注册成功后将家电控制信息提交到家庭网关，同时将家电控制信息转化成家电控制指令，然后嵌入式家庭网关应用程序将家电设备控制指令按照通信协议打包，通过无线模块发送给家电设备。

　　（3）接收控制指令并执行：家电设备接收到控制帧后，根据上述协议帧格式将信息帧进行解包，提取帧类型、有效控制指令和相关的有效信息，对家电设备进行设置及相应操作。

　　（4）回送当前状态信息：操作完成后按照上述格式将设置后的家电设备的当前状态按上述状态帧的格式打包，发送给嵌入式家庭网关。

　　（5）接收新指令并执行，通信结束：嵌入式家庭网关收到家电设备发送的状态帧后，发送确认帧给家电设备，然后根据不同的状态帧，再调用相应的家庭网关应用程序进行处理。如果嵌入式家庭网关在规定的时间里（300 ms）没有收到状态帧，则会重新发送三次此控制帧给家电设备。当家电设备收到嵌入式家庭网关发出的确认帧后结束此次通信。

　　如果家电设备没有收到确认帧，会继续发送三次此状态帧后结束。如果嵌入式家庭网关收不到家电设备发来的状态帧，嵌入式家庭网关会向用户报告设置失败，结束通信。

　　5 结束语

　　信息技术及网络化的不断发展，使家电正朝着智能化、网络化、信息化的方向演进，不断的满足着人们对于娱乐、信息、舒适、便捷、自由的追求，智能家电互联互通及远程控制正是适应这一趋势的产物。本系统将嵌入式技术、网络化技术相结合，使智能家电互联更加方便可靠。