【導讀】隨著智能時代的到來，智能家電也逐漸走向信息化，家電智能化、網絡化已經成為一種趨勢。智能家電互聯技術應運而生，它的出現豐富了家電市場，提高了家電企業的智能化、網絡化，真正實現了節能、環保、舒適、方便。
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后形成的家電產品，具有自動監測自身故障、自動測量、自動控制、自動調節與遠方控制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后顧之憂；洗衣機能實現精確洗滌時間、精確用水量、精確烘干時間，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、外部網和局部網，家電，安防設備等，實現智能家電互聯的關鍵在于家庭網關的開發與應用。在家庭信息化網絡技術體系中，家庭與互聯網的連接需要一個家庭網絡中央控制器（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制與管理，如圖1所示。家庭網關作為智能家電網絡化的核心設備，管理或控制家中家電的網絡訪問。
2 嵌入式家庭網關
2．1 嵌入式家庭網關簡介
嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術為基礎，并且軟硬件可裁剪，適用于應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統，一般用于實現對其他設備的控制、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，并具有路由器、集線器和調制解調器的功能。為實現每種家電設備都能與外界信息進行交換，就有必要將嵌入式系統與家庭網關結合起來，設計一個嵌入式家庭網關來實現它。它可使電視機，冰箱等嵌入式家電設備通過家庭網關與Internet連接，轉變為一個家電網絡。
嵌入式家庭網關是位于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，使位于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，承擔防火墻的職責等。
2．2 嵌入式家庭網關功能
由于嵌入式家庭網關是家庭內網絡與外部互聯網連接的橋梁，具有很重要的地位。嵌入式家庭網關所能提供的功能將直接影響智能家電的使用、控制及管理。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，以保證家庭網絡系統的運行正常；
（3）自動運行：能夠把家庭內部的所有家電設備都連接到網絡上，通過相關管理控制軟件，可以實現對家電設備的管理監測和故障診斷等。如果有故障發生，家庭管理控制系統會有相應的提示，向家庭主人發出信號；
（4）節能安全：通過網絡管理系統，可以遠程管理控制家庭內家電設備的運行，提高家電的使用效率；同時能夠在家庭里安裝各類檢測報警裝置來管理控制家庭的安全，消防等。如家中安裝煤氣檢測報警器，如果有煤氣泄露時，當氣體報警器檢測到氣體濃度達到爆炸或中毒報警器設置的臨界點時，煤氣檢測報警器就會發出報警信號，有效防止發生爆炸、火災、中毒事故；
（5）操作簡單：因為該網絡系統是在大部分用戶中使用的，考慮到用戶各方面的差異，因此該系統的操作要簡單、方便、可靠，大部分人都會使用；
（6）防火墻：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
嵌入式家庭網關是通過嵌入式操作系統來實現的，所以它同樣具有嵌入式系統應有的特點，因此我們可以根據網絡的不同來配置不同的嵌入式家庭網關。嵌入式家庭網關不僅僅具有普通家庭網關的功能，還具有防火墻和通信中信息加密功能。防火墻可避免外接網絡對家庭內部設備的非法訪問和攻擊；加密這種較強有力的手段，能為數據提供保密性、真實性、完整性和限制性訪問。
[page]
3 基于嵌入式家庭網關家電互聯系統
本文介紹的基于嵌入式網關的家電互聯技術系統的結構框架如圖2所示，嵌入式家庭網關硬件平臺是以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制。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制，在本地也可以通過家庭內的手持控制終端進行家電設備的管理控制。
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后形成的家電產品，具有自動監測自身故障、自動測量、自動控制、自動調節與遠方控制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后顧之憂；洗衣機能實現精確洗滌時間、精確用水量、精確烘干時間，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、外部網和局部網，家電，安防設備等，實現智能家電互聯的關鍵在于家庭網關的開發與應用。在家庭信息化網絡技術體系中，家庭與互聯網的連接需要一個家庭網絡中央控制器（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制與管理。家庭網關作為智能家電網絡化的核心設備，管理或控制家中家電的網絡訪問。
4 家電網絡通信控制流程
（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后，先進行家庭網關注冊。
（2）發送控制信息：注冊成功后將家電控制信息提交到家庭網關，同時將家電控制信息轉化成家電控制指令，然后嵌入式家庭網關應用程序將家電設備控制指令按照通信協議打包，通過無線模塊發送給家電設備。
（3）接收控制指令并執行：家電設備接收到控制幀后，根據上述協議幀格式將信息幀進行解包，提取幀類型、有效控制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：操作完成后按照上述格式將設置后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）接收新指令并執行，通信結束：嵌入式家庭網關收到家電設備發送的狀態幀后，發送確認幀給家電設備，然后根據不同的狀態幀，再調用相應的家庭網關應用程序進行處理。如果嵌入式家庭網關在規定的時間里（300 ms）沒有收到狀態幀，則會重新發送三次此控制幀給家電設備。當家電設備收到嵌入式家庭網關發出的確認幀后結束此次通信。
如果家電設備沒有收到確認幀，會繼續發送三次此狀態幀后結束。如果嵌入式家庭網關收不到家電設備發來的狀態幀，嵌入式家庭網關會向用戶報告設置失敗，結束通信。
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“十先十后”，早看早知道
