基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居設(shè)備系統(tǒng)組網(wǎng)及遠(yuǎn)程監(jiān)控管理方法
【專利摘要】基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居設(shè)備系統(tǒng)組網(wǎng)及遠(yuǎn)程監(jiān)控管理方法，涉及一種智能家居系統(tǒng)的組網(wǎng)架構(gòu)和監(jiān)控管理方法，其特征在于：以家庭服務(wù)器為服務(wù)核心的基于驅(qū)動(dòng)程序的管理平臺(tái)；不同智能家居設(shè)備系統(tǒng)使用設(shè)備即插即用協(xié)議廣播其驅(qū)動(dòng)程序鏈接等信息，服務(wù)器收到入網(wǎng)請求信息后，通知設(shè)備注冊入網(wǎng)的相關(guān)信息，啟動(dòng)特定監(jiān)控程序?qū)崿F(xiàn)與設(shè)備系統(tǒng)的交互；對于非智能設(shè)備系統(tǒng)，服務(wù)器提供手動(dòng)注冊組網(wǎng)方案；服務(wù)程序維護(hù)任務(wù)管理機(jī)制和事件監(jiān)視機(jī)制，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的聯(lián)動(dòng)；監(jiān)控程序使用設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與設(shè)備系統(tǒng)交互，支持多種通信方式；設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序規(guī)范制定了驅(qū)動(dòng)接口協(xié)議，描述了設(shè)備系統(tǒng)的整個(gè)架構(gòu)、方法、事件；移動(dòng)應(yīng)用使用統(tǒng)一的監(jiān)控協(xié)議與服務(wù)器交互。
【專利說明】基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居設(shè)備系統(tǒng)組網(wǎng)及遠(yuǎn)程監(jiān)控管理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能家居系統(tǒng)的組網(wǎng)架構(gòu)和遠(yuǎn)程監(jiān)控管理方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前的智能家居系統(tǒng)架構(gòu)，有兩種主流結(jié)構(gòu)。一種是采用點(diǎn)對點(diǎn)的通信方式，讓智能手機(jī)等WIFI設(shè)備直接與硬件設(shè)備P2P交互，或利用網(wǎng)關(guān)變相實(shí)現(xiàn)P2P通信交互，如三星、蘋果等公司的智能家居監(jiān)控模式；另外一種是國內(nèi)智能家居設(shè)備廠商喜歡的模式，即移動(dòng)設(shè)備訪問廠商提供的云服務(wù)來連接智能家居系統(tǒng)，通過網(wǎng)關(guān)內(nèi)置的程序來與硬件設(shè)備交互。不論那種方式，移動(dòng)應(yīng)用程序都只能訪問自家設(shè)備系統(tǒng)，如果家庭有十幾個(gè)不同廠商的智能家居設(shè)備，就得在智能手機(jī)上安裝多個(gè)應(yīng)用，并來回切換使用，更為糟糕的是，他們之間不能互動(dòng)。還有一種較為先進(jìn)的結(jié)構(gòu)，就是海爾想要推出的U+智能家居操作系統(tǒng)，但它在操作系統(tǒng)層面實(shí)現(xiàn)家居設(shè)備的監(jiān)控，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備生產(chǎn)廠商對原有硬件系統(tǒng)的更改，工作量大，技術(shù)難度高；一旦驅(qū)動(dòng)程序有問題，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)死機(jī)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決智能家居系統(tǒng)能兼容不同廠商設(shè)備的難題，本發(fā)明提供了通用的解決方案，包括統(tǒng)一的智能家居硬件架構(gòu)、軟件結(jié)構(gòu)和通信協(xié)議等技術(shù)方案，使用統(tǒng)一的移動(dòng)應(yīng)用就能監(jiān)控家居系統(tǒng)中不同廠商的智能、非智能以及虛擬設(shè)備系統(tǒng)。
[0004]通用解決方案的硬件結(jié)構(gòu)包括智能移動(dòng)設(shè)備、路由器、家庭服務(wù)器、設(shè)備系統(tǒng)。
[0005]通用解決方案的軟件結(jié)構(gòu)，包含四層架構(gòu):通用移動(dòng)設(shè)備應(yīng)用層、服務(wù)層、監(jiān)控層、設(shè)備層。
[0006]移動(dòng)應(yīng)用使用統(tǒng)一的監(jiān)控協(xié)議與服務(wù)層交互，發(fā)送控制指令或獲取設(shè)備狀態(tài)指令。
[0007]服務(wù)層程序使用統(tǒng)一的監(jiān)控協(xié)議與移動(dòng)應(yīng)用交互，同時(shí)也使用統(tǒng)一的設(shè)備即插即用協(xié)議接入和管理智能家居設(shè)備系統(tǒng):
1)智能設(shè)備系統(tǒng)使用設(shè)備即插即用協(xié)議廣播自身信息；
2)服務(wù)程序偵聽、接收設(shè)備廣播信息，收到請求入網(wǎng)的設(shè)備信息后，使用設(shè)備即插即用協(xié)議通知設(shè)備注冊入網(wǎng)的相關(guān)信息，并啟動(dòng)特定監(jiān)控程序加載其驅(qū)動(dòng)程序后，實(shí)現(xiàn)與設(shè)備系統(tǒng)的交互；
3)入網(wǎng)成功后，服務(wù)器與設(shè)備系統(tǒng)各自保存入網(wǎng)相關(guān)信息，下次重啟系統(tǒng)時(shí)，使用入網(wǎng)信息直接組網(wǎng)，無需重新組網(wǎng)；
4)對于非智能設(shè)備系統(tǒng)或虛擬設(shè)備系統(tǒng)，服務(wù)器提供完整的手動(dòng)注冊組網(wǎng)方案。
[0008]服務(wù)程序還負(fù)責(zé)啟動(dòng)不同的獨(dú)立設(shè)備監(jiān)控程序:不同設(shè)備系統(tǒng)需要一個(gè)不同的監(jiān)控程序。
[0009]服務(wù)程序維護(hù)復(fù)雜的任務(wù)管理機(jī)制和事件監(jiān)視機(jī)制，實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備之間的聯(lián)動(dòng):
I)服務(wù)程序提供完整的場景任務(wù)管理機(jī)制，方便用戶實(shí)現(xiàn)常用的功能操作； 2)服務(wù)程序提供完整的事件監(jiān)視機(jī)制，當(dāng)特定設(shè)備的特定狀態(tài)出現(xiàn)時(shí)，服務(wù)程序調(diào)用設(shè)定的任務(wù)來報(bào)警或提醒用戶，實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備間的聯(lián)動(dòng)。
[0010]監(jiān)控層程序，使用設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與設(shè)備系統(tǒng)交互；同時(shí)支持串口、TCP/IP、進(jìn)程間通信等多種通信方式；監(jiān)控程序接收服務(wù)器發(fā)來的指令，通過驅(qū)動(dòng)程序控制設(shè)備系統(tǒng)；同時(shí)接收設(shè)備系統(tǒng)傳來的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并上傳給服務(wù)程序。
[0011]設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序規(guī)范由通用解決方案制定的驅(qū)動(dòng)接口協(xié)議定義，協(xié)議描述了抽象設(shè)備系統(tǒng)的整個(gè)架構(gòu)、方法、事件。
[0012]驅(qū)動(dòng)接口協(xié)議描述了六類抽象設(shè)備:數(shù)字量輸入輸出設(shè)備、模擬量輸入輸出設(shè)備、流輸入輸出設(shè)備；它們的組合可以描述復(fù)雜的設(shè)備系統(tǒng)或單個(gè)設(shè)備。
[0013]設(shè)備層程序由設(shè)備廠商開發(fā)，安裝在其設(shè)備系統(tǒng)的控制終端設(shè)備中；它與設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序交互，必須按驅(qū)動(dòng)接口協(xié)議的要求，適當(dāng)修改或轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)通信格式。
[0014]由上可見，本發(fā)明的通用解決方案，尤其是三個(gè)核心協(xié)議，帶來了智能家居的推廣使用效果:
智能家電，上電即插即用，方便老百姓；只需一個(gè)移動(dòng)APP，即可監(jiān)控家居所有設(shè)備，使用方便；充分保護(hù)了老百姓選擇智能家居設(shè)備的權(quán)利、設(shè)備自由組網(wǎng)的權(quán)利，也有助于設(shè)備廠商之間的良性競爭；充分保護(hù)了設(shè)備廠商的技術(shù)成果，只需做少量的智能化程序改造，原有設(shè)備很快就可以納入通用的智能家居系統(tǒng)的管理之下。
[0015]

【專利附圖】

【附圖說明】
此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定，附圖1描述了一個(gè)有多種通信方式的智能家居系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]

【具體實(shí)施方式】
下面將結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例來說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實(shí)施例以及說明用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
[0017]實(shí)施例:
此具體實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的智能家居設(shè)備系統(tǒng)組網(wǎng)過程和遠(yuǎn)程監(jiān)控方法。
[0018]建立家庭無線局域網(wǎng):智能移動(dòng)設(shè)備1，無線路由器2，家庭服務(wù)器3以及其它電腦，組成普通家庭擁有的無線局域網(wǎng)；無線路由器接入互聯(lián)網(wǎng)。
[0019]1、服務(wù)器平臺(tái)程序安裝:在安裝有操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)上，如windows 7/8的電腦，把服務(wù)器有關(guān)程序復(fù)制到一個(gè)文件夾中即可；服務(wù)器主要包含兩個(gè)程序:服務(wù)程序SHS和設(shè)備監(jiān)控程序SHM ;運(yùn)行服務(wù)器程序SHS。
[0020]2、虛擬背景音樂系統(tǒng)組網(wǎng):把背景音樂系統(tǒng)4的相關(guān)程序和文件、驅(qū)動(dòng)程序，復(fù)制到SHS所在文件夾中；SHS發(fā)現(xiàn)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序；手動(dòng)注冊登記該背景音樂系統(tǒng)，并啟動(dòng)一個(gè)設(shè)備監(jiān)控程序SHM1，SHMl加載符合本發(fā)明規(guī)范的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序后，就可以使用進(jìn)程間通信方式IPC與背景音樂系統(tǒng)交互了 ；背景音樂系統(tǒng)有12個(gè)獨(dú)立的播放器，在驅(qū)動(dòng)程序中暴露為12個(gè)子設(shè)備。
[0021]3、郵件發(fā)送系統(tǒng)組網(wǎng):與過程2類似，把虛擬的郵件發(fā)送系統(tǒng)5注冊到服務(wù)器上。啟動(dòng)監(jiān)控程序SHM2 ;郵件發(fā)送系統(tǒng)只有一個(gè)流輸出子設(shè)備，能發(fā)送文本郵件到指定的郵箱。
[0022]4、非智能開關(guān)箱組網(wǎng):開關(guān)箱6是一個(gè)有10路大電流繼電器的開關(guān)矩陣，使用RS232與服務(wù)器電腦直接通信。把其驅(qū)動(dòng)程序復(fù)制到SHS所在文件夾中，手動(dòng)注冊該設(shè)備系統(tǒng)，并啟動(dòng)監(jiān)控程序SHM3 ；SHM3使用串口直接與開關(guān)箱6交互。
[0023]5、智能門鎖組網(wǎng):這里使用模擬智能門鎖程序7來仿真實(shí)際硬件廠商的智能門鎖；它具有密碼開鎖功能，自動(dòng)報(bào)告門鎖開關(guān)狀態(tài)，長時(shí)間不關(guān)門時(shí)，自動(dòng)報(bào)告門未關(guān)警告信息；因此在它的驅(qū)動(dòng)程序中，暴露了一個(gè)流輸出設(shè)備用于密碼開鎖、2個(gè)數(shù)值量輸入設(shè)備用于反映門開關(guān)狀態(tài)和報(bào)警；首先把智能門鎖的驅(qū)動(dòng)程序復(fù)制到SHS文件夾中；在家庭局域網(wǎng)的其它電腦上，或服務(wù)器電腦上運(yùn)行模擬門鎖程序7，此程序模擬設(shè)備系統(tǒng)按本發(fā)明制定的即插即用協(xié)議廣播其設(shè)備信息；服務(wù)器程序SHS收到它的廣播信息后，自動(dòng)尋找其驅(qū)動(dòng)程序并注冊登記組網(wǎng)；然后自動(dòng)啟動(dòng)監(jiān)控程序SHM4，使用TCP/IP方式與遠(yuǎn)程的智能門鎖程序通信，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的即插即用；整個(gè)過程在10秒左右完成；自此，4個(gè)不同的設(shè)備系統(tǒng)組成了一個(gè)智能家居設(shè)備系統(tǒng)；如果SHS重新啟動(dòng)，它將直接啟動(dòng)4個(gè)注冊設(shè)備系統(tǒng)的監(jiān)控程序來監(jiān)控各自的設(shè)備系統(tǒng)。
[0024]6、實(shí)現(xiàn)任務(wù)管理機(jī)制:服務(wù)器程序SHS通過注冊的驅(qū)動(dòng)程序，知曉整個(gè)智能家居系統(tǒng)的所有設(shè)備信息；添加常用的設(shè)備操作流程滿足用戶的日常需求，現(xiàn)在在SHS中編輯一個(gè)任務(wù)，取名叫“大門未關(guān)警告”:首先在背景音樂系統(tǒng)4的播放器I中廣播語音“大門很久未關(guān)，誰在家里，去看一下”，然后使用郵件發(fā)送系統(tǒng)5給用戶的電子郵箱發(fā)送一份郵件，內(nèi)容為“家里的大門未關(guān)，通知一下家人去關(guān)門”，然后再把大門的照明燈開關(guān)“開關(guān)I”打開，30秒后，再關(guān)閉；在SHS中可管理任意數(shù)量的任務(wù)。
[0025]7、實(shí)現(xiàn)事件監(jiān)視機(jī)制:監(jiān)控程序SHM會(huì)把設(shè)備狀態(tài)信息及時(shí)通知給服務(wù)器程序SHS, SHS再把信息發(fā)送給在線的移動(dòng)應(yīng)用程序；當(dāng)需要關(guān)注特定設(shè)備的特定狀態(tài)時(shí)，需要添加“事件監(jiān)視報(bào)警”;這里添加一個(gè)監(jiān)視報(bào)警:當(dāng)門鎖長時(shí)間未關(guān)報(bào)警信號出現(xiàn)時(shí)，自動(dòng)執(zhí)行“大門未關(guān)警告”任務(wù)；理論上，SHS可以監(jiān)視每一個(gè)設(shè)備的狀態(tài)。
[0026]8、移動(dòng)應(yīng)用開門控制:在智能移動(dòng)設(shè)備I上安裝統(tǒng)一的監(jiān)控應(yīng)用程序，運(yùn)行程序，登錄接入家庭服務(wù)器；使用本發(fā)明的統(tǒng)一監(jiān)控協(xié)議，可獲取整個(gè)智能家居系統(tǒng)的設(shè)備信息；選擇需要操作的子設(shè)備，就可以發(fā)送控制指令；這里實(shí)現(xiàn)用手機(jī)開門:選擇智能門鎖的流輸出設(shè)備，輸入開門密碼，然后發(fā)送給服務(wù)器程序SHS，SHS過濾某些信息后再轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控程序SHM4，SHM4通過驅(qū)動(dòng)程序把數(shù)據(jù)傳遞給智能門鎖系統(tǒng)，如果密碼正確，門鎖就打開了 ；此時(shí)門鎖會(huì)把實(shí)際的開關(guān)狀態(tài)報(bào)告給驅(qū)動(dòng)程序，最后上傳到在線的移動(dòng)應(yīng)用程序中，移動(dòng)應(yīng)用會(huì)在屏幕顯示設(shè)備的狀態(tài)。
[0027]9、觸發(fā)門鎖報(bào)警:門鎖打開后，保持半分鐘不關(guān)門；智能門鎖自動(dòng)傳遞報(bào)警信息給監(jiān)控程序SHM4，SHM4再上傳給服務(wù)程序SHS ；SHS的事件監(jiān)視機(jī)制捕獲該信息，自動(dòng)執(zhí)行“大門未關(guān)警告”任務(wù)；此時(shí)可聽到家里的播放器I的語音提示，主人的智能手機(jī)收到郵件推送消息，家里大門處的照明燈亮起，30秒后又自動(dòng)關(guān)閉。
[0028]由上可見，本發(fā)明在實(shí)際的智能家居系統(tǒng)中，具有以下特點(diǎn):
1、用戶可以自由選擇組網(wǎng)的智能家居設(shè)備、非智能設(shè)備以及虛擬設(shè)備；
2、用戶可以自由編制任務(wù)來滿足日常的設(shè)備操作要求；
3、用戶可以自由監(jiān)視感興趣的設(shè)備信息，并觸發(fā)執(zhí)行需要的任務(wù)；
4、智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)快速的即插即用，極大地方便了用戶使用智能家居系統(tǒng)；
5、用戶只需要使用一個(gè)統(tǒng)一的移動(dòng)應(yīng)用，就可以監(jiān)控家庭中不同廠家、不同功能的家居設(shè)備。
【權(quán)利要求】
1.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居設(shè)備系統(tǒng)組網(wǎng)及遠(yuǎn)程監(jiān)控管理方法，其特征在于:智能移動(dòng)設(shè)備，如智能手機(jī)或平板電腦，通過局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)接入家庭服務(wù)器，家庭服務(wù)器程序啟動(dòng)監(jiān)控程序和加載設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序來監(jiān)控不同廠商的家居設(shè)備系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)設(shè)備對不同硬件設(shè)備系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控要求。
2.根據(jù)專利要求I所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居設(shè)備系統(tǒng)組網(wǎng)及遠(yuǎn)程監(jiān)控管理方法，其特征在于:智能設(shè)備系統(tǒng)通過WIFI通信，采用專利要求的設(shè)備即插即用協(xié)議廣播設(shè)備組網(wǎng)信息；家庭服務(wù)器采用相同協(xié)議接收設(shè)備系統(tǒng)的組網(wǎng)注冊請求，并啟動(dòng)專用的監(jiān)控程序和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與硬件設(shè)備系統(tǒng)交互。
3.根據(jù)專利要求I所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居設(shè)備系統(tǒng)組網(wǎng)及遠(yuǎn)程監(jiān)控管理方法，其特征在于:對非智能設(shè)備系統(tǒng)或虛擬設(shè)備系統(tǒng)，可手動(dòng)添加組網(wǎng)注冊，并啟動(dòng)專用的監(jiān)控程序和符合專利要求的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與設(shè)備系統(tǒng)交互。
4.根據(jù)專利要求I所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居設(shè)備系統(tǒng)組網(wǎng)及遠(yuǎn)程監(jiān)控管理方法，其特征在于:設(shè)備接入智能家居系統(tǒng)的通信方式，支持串口、TCP/IP、進(jìn)程間通信等多種方式，由驅(qū)動(dòng)程序使用適當(dāng)?shù)耐ㄐ欧绞脚c設(shè)備系統(tǒng)交互。
5.根據(jù)專利要求I所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居設(shè)備系統(tǒng)組網(wǎng)及遠(yuǎn)程監(jiān)控管理方法，其特征在于:只需一個(gè)安裝在智能移動(dòng)設(shè)備上的客戶端應(yīng)用，在通過身份驗(yàn)證登錄家庭服務(wù)器后，使用專利要求的統(tǒng)一監(jiān)控通信協(xié)議與服務(wù)器交互，服務(wù)器再把監(jiān)控請求過濾后轉(zhuǎn)發(fā)給不同的監(jiān)控程序；監(jiān)控程序接收到的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)上傳給服務(wù)器程序，服務(wù)器再轉(zhuǎn)發(fā)給在線的客戶端程序，從而實(shí)現(xiàn)客戶端應(yīng)用與不同設(shè)備系統(tǒng)的遠(yuǎn)程交互。
6.根據(jù)專利要求I所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居設(shè)備系統(tǒng)組網(wǎng)及遠(yuǎn)程監(jiān)控管理方法，其特征在于:服務(wù)器程序使用強(qiáng)大的任務(wù)執(zhí)行機(jī)制和狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)視機(jī)制，實(shí)現(xiàn)互不認(rèn)識的設(shè)備之間的復(fù)雜聯(lián)動(dòng)。
7.根據(jù)專利要求I所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居設(shè)備系統(tǒng)組網(wǎng)及遠(yuǎn)程監(jiān)控管理方法，其特征在于:不同廠商的設(shè)備系統(tǒng)的內(nèi)部工作流程，無需做大的調(diào)整，只需編寫一個(gè)符合本發(fā)明要求的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，添加適當(dāng)?shù)耐ㄐ艆f(xié)議轉(zhuǎn)換代碼，就可以快速納入智能家居系統(tǒng)的監(jiān)控之下，充分保證了設(shè)備廠商的前期投入；同時(shí)也保護(hù)了公民對智能家居設(shè)備的自由選擇權(quán)、組網(wǎng)權(quán)。
8.根據(jù)專利要求I所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居設(shè)備系統(tǒng)組網(wǎng)及遠(yuǎn)程監(jiān)控管理方法，其特征在于:組網(wǎng)的設(shè)備系統(tǒng)，可以是單個(gè)硬件設(shè)備，如智能冰箱，也可以是包含多達(dá)幾十個(gè)子設(shè)備的復(fù)雜系統(tǒng)，如智能安防系統(tǒng)。
【文檔編號】H04L12/28GK104168159SQ201410406079
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】吳志輝 申請人:吳志輝