CN101873343A - 物联网组网方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
一种物联网组网方法及其系统,该系统包括:互联网或移动互联网、数个并行接入该互联网或移动互联网的网络单元、分别与该互联网或移动互联网通信的客户端、及云端服务器;所述网络单元内包括一网络单元控制器、及数个呈星状网络拓扑结构与该网络单元控制器联系的设备,该网络单元中设备的相关信息存储于云端服务器中,客户端可直接操作网络单元控制器或通过互联网或移动互联网进行访问及控制网络单元内的设备,或通过云端服务器对设备进行托管,以实现设备的自动化及智能化管理。本发明所构建的物联网络为开放的、多元化的网络,任何设备只要加入该网络,用户就可以对其进行控制、监控及信息查询和共享,实现自动控制、用户托管控制、基于权限的信息全网共享。
Description
技术领域
本发明涉及物联网技术领域,尤其涉及一种物联网组网方法及基于该组网方法上的物联网网络系统。
背景技术
物联网(IOT:The Internet of Things)是指将各种信息传感设备,如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一个巨大网络。其目的是让所有的物品都与网络连接在一起,方便识别和管理。它其实就是将原本与网络无关,但与我们的生活工作息息相关的万事万物都装上传感器,然后与现有的互联网连接,让人们可以更直接地去控制和管理这些事物,以方便和促进我们的生活、生产乃至整个社会的发展。
毫无疑问,如果“物联网”时代来临,人们的日常生活将发生翻天覆地的变化,因此,国际社会对物联网技术的研究备受瞩目。在申请号为CN200710087280.4的专利中,公开了一种在网络中管理网络设备的系统和方法,用户可以通过登录被管理设备的帐户,与管理设备建立一个委托管理对话,管理设备上接收此管理信息,从而完成对被管理设备的管理。然而该方法用户必须要登录被管理设备,并首先发起会话连接,才能最终完成托管,如果用户由于地理位置限制,无法登录被管理设备,此托管工作将无法完成。又如在申请号为CN200910233617的专利中,公开了一种基于物联网的医疗健康关怀系统的实现方法,其利用医疗传感节点检测病人的各个部位病理信息,经过数据传输网络传递给终端设备,用户可以监控病人的状态。该专利的技术方案中虽然涉及物联网的应用,但是其成本高,易出错,不相同的用户需要区分属于自己权限的数据。如果在同一区域接收到别的传感网络送来的数据,不能有效、准确的判断出是否属于自己的信息;且医疗传感节点只能检测到病人的病理信息,而不能完成对医疗设备的控制,所以手持终端设备的用户更加不可能控制医疗设备。
近年来,各种通信网络(IP网络/PSIN网络/移动通信网络)日益普及,采用红外/射频/蓝牙/WiFi等的无线收发模块组成的家庭局域网页已经普及,同时随着3G融合的潮流,家用电器智能化、网络化的呼声日益高涨,然而,目前仍然没有哪家公司提出一种方法模型,对家庭内各种家电进行统一的远程控制。基于现状可见,目前关于物联网的技术可以说是单一种类、封闭的私有网络体系,即某一物联网络基于特定地理范围内的同类设备间的通信及控制;同时对网络内部设备的控制基于事先约定的私有网络指令,如智能家电控制系统、远程医疗系统、远程抄表系统等,未能形成一种多元化、开放化的真正意义上的物联网络系统。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种物联网组网方法,用户可以在网络内的任何位置访问并控制网络中的设备,以存储的设备属性库为基础可以建立庞大的物联网信息库,基于这一信息库的云端服务器可实现对网络内设备的托管、智能控制、网络分析,使得设备更具智能化;
本发明的另一目的在于,提供一种基于上述方法所构建的物联网网络系统,在该系统中,设备可以方便的上报自身属性及行为、执行任何有权操作该设备的用户发送的指令,实现自动控制、用户托管控制、基于权限的信息全网共享。
为实现上述目的,本发明提供一种物联网组网方法,其包括如下步骤:
步骤1、以网络单元控制器为主节点,数台设备与该网络单元控制器以星状网络拓扑结构组建一网络单元;
步骤2、将数个网络单元并行接入互联网或移动互联网,网络单元控制器通过互联网或移动互联网将设备信息同步到一云端服务器,云端服务器对设备信息进行存储、并提供管理或控制设备的托管业务;
步骤3、用户通过直接操作网络单元控制器,或通过互联网或移动互联网在任意地点访问并控制网络单元内的设备;用户亦可选择与设备相应的托管业务,通过云端服务器对设备进行托管,以实现设备的自动化及智能化管理。
所述网络单元控制器与数台设备之间通过无线通信、电力线通信、ZigBee、WiFi、或WiMAX方式进行通信;该网络单元中的设备支持获得属性、修改属性的通用方法,该设备将自身属性上报给网络单元控制器。
所述网络单元包括自动组网型网络单元及被动组网型网络单元,自动组网型网络单元中,设备无需进行调整即可自动加入网络单元进行组网,设备将自身属性上报至网络单元控制器,用户可在任意位置对自动加入网络单元的设备进行控制;被动组网型网络单元中,网络单元控制器直接读取设备属性,并将该设备属性信息进行保存。
所述数个网络单元内设备的相关信息均存放于云端服务器中,所有设备的信息数据基于权限可实现全网络数据共享。
所述云端服务器以网页的形式发布或公开设备的状态信息,数个网络单元内的信息可通过互联网或移动互联网进行信息共享。
用户通过远程登录云端服务器提供的网页或利用可接入互联网/移动互联网的装置,以客户端、WAP、或WEB方式控制设备,选择各自设备的开启或关闭状态、或状态等级,以实现对设备的控制。
所述云端服务器对设备实现托管的步骤包括:用户向云端服务器的控制中心发送请求,控制中心接受此请求;控制中心将该请求下达给云端服务器,云端服务器根据该请求制定相应的控制方案,并解析成属性修改控制命令,然后将该控制命令传递给用户对应的网络单元控制器;该网络单元控制器得到云端服务器传递的控制命令,发布给该网络单元内的各设备执行。
进一步地,本发明还提供一种物联网网络系统,其包括:互联网或移动互联网、数个并行接入该互联网或移动互联网的网络单元、分别与该互联网或移动互联网通信的客户端、及云端服务器;所述网络单元内包括一网络单元控制器、及数个呈星状网络拓扑结构与该网络单元控制器联系的设备,该网络单元中设备的相关信息存储于云端服务器中,客户端可直接操作网络单元控制器或通过互联网或移动互联网进行访问及控制网络单元内的设备,或通过云端服务器对设备进行托管,以实现设备的自动化及智能化管理。
所述网络单元控制器与数台设备之间通过无线通信、电力线通信、ZigBee、WiFi、或WiMAX方式进行通信。
所述各网络单元内的数据信息通过互联网或移动互联网进行信息共享。
本发明的有益效果:本发明所提供的物联网组网方法及其系统,其所构建的物联网络为开放的、多元化的网络,任何设备(不局限于某一类设备)只要加入该网络,用户就可以对其进行控制、监控、以及信息查询和数据共享;其全网内设备通用,基于通用的方法可以控制网络内的所有设备,用户可以在网络内的任何位置访问并控制网络中的设备,以存储的设备属性库为基础可以建立庞大的物联网信息库,基于这一信息库的云端服务器可实现对网络内设备的托管、智能控制、网络分析,使得设备更具智能化。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容,请参阅以下有关本发明的详细说明与附图,然而附图仅提供参考与说明用,并非用来对本发明加以限制。
附图说明
下面结合附图,通过对本发明的具体实施方式详细描述,将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。
附图中,
图1为本发明物联网组网方法的流程示意图;
图2为本发明的物联网网络系统一实施例的框架示意图;
图3为作为本发明网络单元一实施例的自动组网型网络单元组网及控制流程示意图;
图4为基于本发明物联网组网框架对家电故障监控的应用实施例;
图5为利用本发明物联网组网框架实现家电托管一实施例的系统示意图;
图6为利用本发明物联网组网框架进行设备信息查询、托管一实施例的流程图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果,以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
如图1所示,本发明提供一种物联网组网方法,其包括如下步骤:
步骤1、以网络单元控制器为主节点,数台设备与该网络单元控制器以星状网络拓扑结构组建一网络单元。该网络单元控制器与数台设备之间可通过现有的短距离无线通信技术,如ZigBee,如需大数据量传输则可通过WiFi、或WiMAX等方式进行通信,对于电器类设备亦可通过电力线通信技术如X10技术。该网络单元中的设备由设备属性及通用方法组成,所有设备能够将自身属性上报给网络单元控制器,同时可修改可以改变的属性,即所有设备支持获得属性、修改属性的通用方法。网络单元控制器管理网络单元中的设备,处理加入网络单元的设备请求,传送用户控制指令到设备,并将设备信息传送给用户。作为本发明的具体实施例,该网络单元可以包括两种类型:即自动组网型网络单元及被动组网型网络单元。在自动组网型网络单元中,设备无需进行调整即可自动加入网络单元进行组网,设备将自身属性上报至网络单元控制器,用户可在任意位置对自动加入网络单元的设备进行控制;被动组网型网络单元中,网络单元控制器直接读取设备属性,并将该设备属性信息进行保存。
步骤2、将数个网络单元并行接入互联网或移动互联网,网络单元控制器通过互联网或移动互联网将设备信息同步到一云端服务器,云端服务器对设备信息进行存储、并提供管理或控制设备的托管业务。本发明在原有网络基础上,新增网络单元并接入互联网或移动互联网,并利用现有的网络结构传输数据及控制信息。数个网络单元内设备的相关信息均存放于云端服务器中,所有设备的信息数据基于权限可实现全网络数据共享。云端服务器分析网络单元数据,基于用户权限分发用户控制指令到网络单元,同时基于特定网络单元模型对网络单元中的设备进行行为预测、智能控制。在具体实施过程中,云端服务器以网页的形式发布或公开设备的状态信息,用户可利用移动终端查看相关信息,亦可向移动终端用户推动相关信息,数个网络单元内的信息可通过互联网或移动互联网进行信息共享。用户通过远程登录云端服务器提供的网页或利用所有可接入互联网/移动互联网的装置,包括手机、PDA等,以客户端、WAP、或WEB方式控制设备(即用户控制物联网内设备方式的多样性),选择各自设备的开启或关闭状态、或状态等级,以实现对设备的控制。
步骤3、用户通过直接操作网络单元控制器,或通过互联网或移动互联网在任意地点访问并控制网络单元内的设备;用户亦可选择与设备相应的托管业务,通过云端服务器对设备进行托管,以实现设备的自动化及智能化管理。由于本发明中每个网络单元内的网络单元控制器本身就是和远端服务器相连的节点,此网络单元控制器的数据信息始终与云端服务器同步,因此,用户无需登录或者查看网络单元控制器的数据信息,其可以通过云端服务器在任意位置查看权限内的设备状态信息,并完成控制,解决了现有技术存在地域性限制问题。
进一步地,如图2所示,本发明还提供一种物联网网络系统,其包括:互联网或移动互联网10、数个并行接入该互联网或移动互联网10的网络单元20、分别与该互联网或移动互联网10通信的客户端30、及云端服务器40;所述网络单元20内包括一网络单元控制器22、及数个呈星状网络拓扑结构与该网络单元控制器联系的设备24,该网络单元20中设备24的相关信息存储于云端服务器40中,客户端30可直接操作网络单元控制器22或通过互联网或移动互联网10进行访问及控制网络单元20内的设备24,或通过云端服务器40对设备24进行托管,以实现设备24的自动化及智能化管理。本发明中,设备相关信息及状态以WEB或客户端形式呈现给用户,由于云端服务器40存储的是设备属性信息,其可以以任何生动的形式解释属性并形象的呈现给用户,同时基于相同组网方式,用户可以访问并控制所有已授权的物联网网络单元。在该图2中,双向箭头代表数据信息的交互,单向箭头代表控制信息的传输。
本发明中,网络单元20是该物联网网络系统的基础单元,网络单元控制器22与数台设备24之间可通过现有的短距离无线通信技术,如ZigBee,如需大数据量传输则可通过WiFi、或WiMAX等方式进行通信,对于电器类设备亦可通过电力线通信技术如X10技术。该网络单元控制器22用于管理网络单元20中的设备24,处理加入网络单元20的设备请求,传送客户端30的控制指令到设备24,并将设备24信息传送给客户端30。在该物联网网络系统中,设备24由设备属性及通用方法组成,网络中所有的设备能够将自身属性上报给网络单元控制器22,同时可修改可以改变的属性,即所有设备24支持获得属性、修改属性的通用方法。
作为本发明的具体实施例,该网络单元20可分为两种类型,即自动组网型网络单元及被动组网型网络单元。在自动组网型网络单元中,设备无需进行调整即可自动加入网络单元进行组网,设备将自身属性上报至网络单元控制器,用户可在任意位置对自动加入网络单元的设备进行控制。被动组网型网络单元适用于设备本身无法向外发送信息的情况,如射频识别(RFID:Radio Frequency Identification)设备。该类设备存储有自身信息,需要其他设备主动读取器属性并存储于云端服务器40中,即网络单元控制器22直接读取设备属性,并将该设备属性信息进行保存。该被动组成型网络亦即设备属性库,组件这种网络的目的在于对设备的身份作一个永久性标识,任何时刻和地点均可查找到该设备的唯一信息。如图3所示,为作为本发明网络单元20一实施例的自动组网型网络单元组网及控制流程示意图。该实施例设备24以电器为例,电器上电后基于短距离无线网络或电力线网络进行广播,以查找网络单元200,网络单元控制器22收到广播后向该电器发送加入网络单元握手包,电器收到后,中止广播。为避免电器错误的加入到其他网络单元中,电器需验证网络单元控制器的握手包中密钥是否正确(在公共网络中,亦可采用锁的方式,即一个设备只能加入网络单元一次,加入后不再加入其他网络单元)。认证通过后,网络单元控制器22询问该电器的支持的属性,如电器名称、作用、功能等所有描述该电器的特征及控制信息。电器将自身属性上报至网络单元控制器22。该信息可存储于互联网侧云端服务器40的数据库中,同时根据此类信息以直观的方式呈现给客户端的用户,在用户控制电器时,网络单元控制器22以通用的设置属性方法改变电器的属性值,从而改变电器的行为,实现如开、关、调节等控制功能。
本发明的物联网网络系统中,所有设备通用属性数据基于互联网络传输,同时这一庞大的信息存储于云端服务器40中,构建了一个统一的、通用的物联网数据库,实现了全网络数据同步及实时信息共享。同时,云端服务器40分析同类网络单元20中的数据信息,对属性数据进行分析,大量现场数据的分析有助于建立自动化、智能化的物联网体系。本发明建立了基于全网络的设备属性数据库和分析系统后,可以在此平台上实现一系列的远端服务、如远程控制、基于物联网内其他网络单元数据的本网络单元优化、网络单元中设备托管拂去、网络单元设备故障监控、设备属性信息查询平台等。
作为基于本发明物联网网络系统框架及属性数据库的一种应用实施例为:各网络单元内的数据信息通过互联网或移动互联网进行信息共享,物联网中某个网络单元可以使用云端服务器存储的其他网络单元的数据信息,如城市的照明系统可以读取城市的光线感应系统中当前光线信息,以实现城市智能照明。同时,共享的信息平台可以构建一个全网络的数据查询平台。
如图4所示,为基于本发明物联网组网框架对家电故障监控的应用实施例,在该实施例中,家电设备异常情况自动诊断的步骤为:(1)云端服务器轮询家电设备属性;(2)网络单元控制器接收到查询设备属性命令后,解析成设备的通用语言,查询家电设备的运行状态,根据家电厂商提供的安全运行属性范围,判断出家电设备是否运行正常,将异常属性数据上报给云端服务器;(3)云端服务器将当前属性值与属性范围对比,如超出正常属性范围,则通知用户,亦可并下发属性修改方法中断设备运行。
如图5所示,为利用本发明物联网组网框架实现家电托管一实施例的系统示意图,在该实施例中由三类交互构成,一是每一个家庭100中有网络单元控制器110,可以通过物联网120与家电进行通信;二是网络单元控制器110与云端服务器130的交互;三是用户140通过互联网150与云端服务器130的通信。该实施例的方案不仅能帮助用户在任何时间或者任何地点实现对家电的实时控制,也能提供更加便捷的管理家电的方法,即托管方式,无论是在家里还是在办公室,可以通过有线或者无线网络,用户可以自由控制属于自己的家用电器。在回家前,打开家中的热水器或者空调;离开家后,再关闭家中的电视或者电脑,一切掌控自如。该实施例具体实现步骤如下:
(1)网络单元控制器110提供家庭物联网络中家电设备的状态信息,以及能够完成家电设备的开关及状态调节任务。
(2)网络单元控制器110将家电设备信息同步到云端服务器(后台)130,云端服务器130以网页的形式发布或者公开家电设备的状态信息,并提供管理或控制家电设备的托管业务。
(3)用户140远程登陆云端服务器130提供的网页,直接选择属于自己的某家电设备的开启或关闭状态,或状态等级,立即实现对家电的控制。
(4)用户140也可以选择属于自己的家电设备的托管业务,完成家电托管,并随时可以修改托管的时间段。
(5)云端服务器130实时发布物联网络内的设备状态信息,用户140可以实时查询和掌握。在具体应用中,用户140只需登陆某网页或者某客户端(或者打一通电话)选择托管方式,这样用户不用再关心自己家中的家电什么时候需要打开,什么时候需要关闭,可以给用户的生活带来更智能的体验,生活更加轻松。
如图6所示,为利用本发明物联网组网框架进行设备信息查询、托管一实施例的流程图,在该实施例中,用户请求查询某一家电设备的运行状态或者托管家电的执行步骤如下:(1)用户向云端服务器的控制中心发送请求,控制中心接受此请求;(2)控制中心将该请求下达给云端服务器,云端服务器根据该请求制定相应的控制方案,并解析成属性修改控制命令,然后将该控制命令传递给用户对应的网络单元控制器;(3)网络单元控制器得到云端服务器传递的控制命令,发布给该网络单元内的各家电设备执行。
综上所述,本发明所提供的物联网组网方法及其系统,其所构建的物联网络为开放的、多元化的网络,任何设备(不局限于某一类设备)只要加入该网络,用户就可以对其进行控制、监控、以及信息查询和数据共享;其全网内设备通用,基于通用的方法可以控制网络内的所有设备,用户可以在网络内的任何位置访问并控制网络中的设备,以存储的设备属性库为基础可以建立庞大的物联网信息库,基于这一信息库的云端服务器可实现对网络内设备的托管、智能控制、网络分析,使得设备更具智能化。
以上所述,对于本领域的普通技术人员来说,可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形,而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种物联网组网方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1、以网络单元控制器为主节点,数台设备与该网络单元控制器以星状网络拓扑结构组建一网络单元;
步骤2、将数个网络单元并行接入互联网或移动互联网,网络单元控制器通过互联网或移动互联网将设备信息同步到一云端服务器,云端服务器对设备信息进行存储、并提供管理或控制设备的托管业务;
步骤3、用户通过直接操作网络单元控制器,或通过互联网或移动互联网在任意地点访问并控制网络单元内的设备;用户亦可选择与设备相应的托管业务,通过云端服务器对设备进行托管,以实现设备的自动化及智能化管理。
2.如权利要求1所述的物联网组网方法,其特征在于,所述网络单元控制器与数台设备之间通过无线通信、电力线通信、ZigBee、WiFi、或WiMAX方式进行通信;该网络单元中的设备支持获得属性、修改属性的通用方法,该设备将自身属性上报给网络单元控制器。
3.如权利要求2所述的物联网组网方法,其特征在于,所述网络单元包括自动组网型网络单元及被动组网型网络单元,自动组网型网络单元中,设备无需进行调整即可自动加入网络单元进行组网,设备将自身属性上报至网络单元控制器,用户可在任意位置对自动加入网络单元的设备进行控制;被动组网型网络单元中,网络单元控制器直接读取设备属性,并将该设备属性信息进行保存。
4.如权利要求3所述的物联网组网方法,其特征在于,所述数个网络单元内设备的相关信息均存放于云端服务器中,所有设备的信息数据基于权限可实现全网络数据共享。
5.如权利要求1所述的物联网组网方法,其特征在于,所述云端服务器以网页的形式发布或公开设备的状态信息,数个网络单元内的信息可通过互联网或移动互联网进行信息共享。
6.如权利要求5所述的物联网组网方法,其特征在于,用户通过远程登录云端服务器提供的网页或利用可接入互联网/移动互联网的装置,以客户端、WAP、或WEB方式控制设备,选择各自设备的开启或关闭状态、或状态等级,以实现对设备的控制。
7.如权利要求1所述的物联网组网方法,其特征在于,所述云端服务器对设备实现托管的步骤包括:用户向云端服务器的控制中心发送请求,控制中心接受此请求;控制中心将该请求下达给云端服务器,云端服务器根据该请求制定相应的控制方案,并解析成属性修改控制命令,然后将该控制命令传递给用户对应的网络单元控制器;该网络单元控制器得到云端服务器传递的控制命令,发布给该网络单元内的各设备执行。
8.一种基于如权利要求1所述组网方法上的物联网网络系统,其特征在于,包括:互联网或移动互联网、数个并行接入该互联网或移动互联网的网络单元、分别与该互联网或移动互联网通信的客户端、及云端服务器;所述网络单元内包括一网络单元控制器、及数个呈星状网络拓扑结构与该网络单元控制器联系的设备,该网络单元中设备的相关信息存储于云端服务器中,客户端可直接操作网络单元控制器或通过互联网或移动互联网进行访问及控制网络单元内的设备,或通过云端服务器对设备进行托管,以实现设备的自动化及智能化管理。
9.如权利要求8所述的物联网网络系统,其特征在于,所述网络单元控制器与数台设备之间通过无线通信、电力线通信、ZigBee、WiFi、或WiMAX方式进行通信。
10.如权利要求8所述的物联网网络系统,其特征在于,所述各网络单元内的数据信息通过互联网或移动互联网进行信息共享。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20101027 |