CN102611759A - 物联网家电管理系统及其管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物联网家电管理系统及其管理方法，包括：物联网家电管理平台、多个家庭内模数化终端和各种众多内置解码单片机控制器的家电；其管理方法为：物联网家电管理平台通过短信或Internet通信方式，启动物联网家庭内模数化终端，实现该终端与管理平台之间的双向家电控制信息沟通，在家庭内部通过的电线，与各种物联网家电中所包含的电力线载波通信接口连接，实现与联网家电中所配备的解码单片机控制器的通信。家电内的解码单片机控制器进行指令身份识别和匹配后，将发送给自己的控制指令，转译成该家电控制的键盘对应的监控程序中的各个控制键的相同的地址码，实现和各个家电的原来的控制功能进行直接对接；提供一种简洁、易用、价格低廉方法来管理不同厂家物联网家电的需求。

Description

物联网家电管理系统及其管理方法

技术领域

本发明涉及物联网数据处理，具体地说，涉及用物联网来进行家用及类似用途的电器控制信息处理方法及系统集成。

背景技术

随着数字信号处理技术、计算机网络和现代通信技术的发展，各种嵌入式和便携式的联网应用得到了飞速的普及。家电业是最适合联网发展的产业，而联网控制技术作为智能家电的主要技术，必然在未来的应用过程当中体现出它的价值。物联网在家电行业的应用有着较好的用户基础，用户认识度比较高，可能成为与老百姓生活相关的最早物联网行业应用。目前已经出现了全球首款“物联网冰箱”，该款冰箱具有网络可视电话功能、浏览资讯、播放视频等多项生活与娱乐功能，让原本属于生活电器的冰箱成为一个娱乐中心。还出现了通过物联网网桥（WSN Bridge），将用户通过手机、互联网、固话与家中灯光、窗帘、报警器、电视、空调、热水器等电器设备的沟通的技术方案，从而将物联概念与用户的生活实际紧密联系起来，使之成为了一种像水、电、气一样的用户居家生活的基础应用服务。

随着物联网家电应用的不断发展，我们发现目前的各种家电设备物联网控制技术方法手段各异、联网方法千差万别，难以在不同厂家的物联网家电之间形成统一控制管理。具体表现在：

1. 缺少统一的互联互通控制平台，各个家电厂家在智能家电上实现的联网功能和控制功能多依赖单一的物理通信方式和各自封闭的控制信息格式，在用户家庭可能同时购买多个厂家的智能联网家电产品的情况下，无法用一个统一的简便方式现实与智能家电之间的信息沟通，更无法用统一的简便方式对来自多个厂家的智能家电设备进行有效管理。

2. 由于对于家庭内部信息网络的结构理解不同，各种物联网家电在如何联网的方案上出现较大差异，从而需要一种简洁统一的家庭内部家电联网方案，以提高不同厂家物理网家电连接在一起的实现效率，降低互联成本。

3. 在智能家电本身的控制执行方式上，新的智能家电往往都在现有家电的控制接口（如遥控器）之外，重新实现一整套基于网络信息的控制接口，这种方式虽然可行，但在实现成本上确有所增加，增加了用户的消费、维护成本。

 

发明内容

[0007]本发明的目的是提供一种物联网家电管理系统及其管理方法，用以实现在普通家庭中统一的物联网家电管理，满足用户使用一种简洁、易用、价格低廉方法来管理不同厂家物联网家电的需求。用户可以通过任意一种Internet联网方案，在统一的物联网家电管理平台上，经过与这一管理平台连接的位于家庭电源系统中的模数化终端，转化为在家庭内部通过电力线载波通信的方式，实现对各种物联网家电进行联网家电管理。

1. 采用短信唤醒方式和TCP网络通讯协议启动家庭内模数化终端拨号上网，然后和指定的物联网家电管理平台联络，实现网络互连和数据交换；

2. 在物联网家电管理平台上使用统一控制界面，用户使用用户名和密码登陆，实现对用户对自己家庭内使用的模数化终端开关控制、参数设定以及数据交换等；

3. 家庭内的模数化终端采用电力载波通讯方式和各个物联网家电设备通讯，各家用电器内需配备一个简易的、带有解码器的单片机控制器，进行控制指令的身份识别，并采用和所用电器控制的键盘对应的监控程序中的各个控制键的相同的地址码，实现和各个电器的原来的控制功能进行直接对接。

4．为了确保传输通道的信息安全，可以在物联网家电控制平台和家庭模数化终端的通信通道上，采用一定的安全加密机制，以确保用户和家电之间的通信信息不被滥用和误用。

为达到上述目的，本发明提供一种物联网家电管理系统，包括：物联网家电管理平台、多个家庭内模数化终端和各种众多内置解码单片机控制器的家电。所述物联网家电管理平台包括：

接收模块，用于接收联网家电用户通过任意的无线通信/Internet网络的平台访问信息，用于接收通过用户身份认证后的用户通过无线通信或Internet发送的家电控制信息，用于接收通过用户身份认证后的用户通过无线通信或Internet发送的家电和帐户配置管理信息。

用户身份认证处理模块，用于处理用户的无线通信或Internet网络访问时的用户身份认证处理。对符合身份认证的用户访问给予继续访问的权限；否则，限制用户继续访问。

用户家电控制信息处理模块，用于处理用户发送的家电控制信息，对该信息进行加密，并通过无线或Internet网络，发送到用户家庭中的模数化终端中；并将由模数化终端返回的操作控制报告信息解密，返回给用户。

管理模块，用于对用户信息和用户家电信息进行配置管理，包括用户名，访问密码，用户家庭模数化模块地址，通信方式，各个联网控制家电的家庭联网代码等。

发送模块，用于向用户和用户家庭模数化模块通过无线通信或Internet方式发送各类信息。

所述家庭内模数化终端包括：

无线通信模块，用于接收物联网家电管理平台用户通过任意的无线通信/Internet网络的平台访问信息，用于接收通过用户身份认证后的用户通过无线通信或Internet发送的家电控制信息，用于接收通过用户身份认证后的用户通过无线通信或Internet发送的家电管理信息。

面向家庭内部的联网家电通信的电力线载波通信模块，用于在家庭内部通过电力线，与各种物联网家电中所包含的电力线载波通信接口模块通信，实现与联网家电中所配备的解码单片机控制器的信息交互。

用户家电控制信息处理模块，用于对物联网家电管理平台发送的家电管理信息进行解密、匹配识别、存储、转换成各种家电能够识别的控制指令等，还用于对联网家电反馈的信息进行加密，传递给物联网家电管理平台。

所述内置解码单片机控制器的家电中除原有各种家电功能模块外，至少还需要装备如下模块：

面向家庭内部联网的电力线载波通信模块，用于在家庭内部通过电力线，与家庭内的模数化终端通信，实现与从模数化终端获取解码单片机控制器的控制指令信息，并反馈家电各种指令执行结果，工作状态、报警信息等。

解码单片机控制器及在该单片机控制器控制下工作的、与原控制键盘接口的接口电路，用于进行指令身份识别和匹配，用于将控制指令转译成该家电控制的键盘对应的监控程序中的各个控制键的相同的地址码，实现和各个家电的原来的控制功能进行直接对接。

本发明还提供了一种物联网家电管理方法，具体为：物联网家电管理平台通过短信或Internet通信方式，启动物联网家庭内模数化终端，实现该终端与管理平台之间的双向家电控制信息沟通。家庭内模数化终端包括有无线通信模块，可以实现短信和无线Internet收发信息功能，实现与物联网家电管理平台的双向信息沟通渠道；还含有电力线载波通信模块，在家庭内部通过的电线，与各种物联网家电中所包含的电力线载波通信接口连接，实现与联网家电中所配备的解码单片机控制器的通信。家电内的解码单片机控制器进行指令身份识别和匹配后，将发送给自己的控制指令，转译成该家电控制的键盘对应的监控程序中的各个控制键的相同的地址码，实现和各个家电的原来的控制功能进行直接对接。为了保证物联网家电管理平台与家庭模数化终端之间通过各种公众网络的通信信道的通信安全，它们之间的信息可以通过任意一种加密的方式进行加密以保证每次交互信息的通信安全。

 

附图说明

图1为本发明管理方法实施例的物联网家电管理平台结构示意图；

图2为本发明管理方法实施例的家庭模数化模块结构示意图；

图3为本发明管理方法实施例的内置解码单片机控制器的家电结构示意图；

图4为本发明家电管理系统实施例的结构示意图；

图5为本发明家电管理平台管理方法实施例示意图；

图6为本发明家电管理平台系统实施例示意图

具体实施方式      

本发明提供了一种物联网家电管理系统及其管理方法，其中物联网家电管理方法包括：物联网家电管理平台通过短信或Internet通信方式，启动物联网家庭内模数化终端，实现该终端与管理平台之间的双向家电控制信息沟通。家庭内模数化终端包括有无线通信模块，可以实现短信和无线Internet收发信息功能，实现与物联网家电管理平台的双向信息沟通渠道；还含有电力线载波通信模块，在家庭内部通过的电线，与各种物联网家电中所包含的电力线载波通信接口连接，实现与联网家电中所配备的解码单片机控制器的通信。家电内的解码单片机控制器进行指令身份识别和匹配后，将发送给自己的控制指令，转译成该家电控制的键盘对应的监控程序中的各个控制键的相同的地址码，实现和各个家电的原来的控制功能进行直接对接。

图1为本发明管理方法实施例的物联网家电管理平台结构示意图。如图1所示，本实施例可以包括物联网家电管理平台1和用户接入无线Internet通信网络所使用的终端2。

物联网家电管理平台1包括接收模块11，管理模块12，用户身份认证处理模块13，用户家电控制信息处理模块14和发送模块15。

接收模块11，用于接收联网家电用户通过任意的无线通信/Internet网络的平台访问信息，用于接收通过用户身份认证后的用户通过无线通信或Internet发送的家电控制信息，用于接收通过用户身份认证后的用户通过无线通信或Internet发送的家电和帐户配置管理信息。

管理模块12，用于处理用户的无线通信或Internet网络访问时的用户身份认证处理。对符合身份认证的用户访问给予继续访问的权限；否则，限制用户继续访问。

用户身份认证处理模块13，用于处理用户发送的家电控制信息，对该信息进行加密，并通过无线或Internet网络，发送到用户家庭中的模数化终端中；并将由模数化终端返回的操作控制报告信息解密，返回给用户。

用户家电控制信息处理模块14，用于处理用户发送的家电控制信息，对该信息进行加密，并通过无线或Internet网络，发送到用户家庭中的模数化终端中；并将由模数化终端返回的操作控制报告信息解密，返回给用户。

发送模块15，用于对用户信息和用户家电信息进行配置管理，包括用户名，访问密码，用户家庭模数化模块地址，通信方式，各个联网控制家电的家庭联网代码等。

用户接入终端2包括手机，个人电脑，MID等能够接入无线Internet通信网络的终端设备。

图2为本发明管理方法实施例的家庭模数化模块结构示意图，包括物联网家电管理平台1，家庭内模数化终端3。

家庭内模数化终端3包括无线通信模块31，用户家电控制信息处理模块32，电力线载波通信模块33。

无线通信模块31，用于接收物联网家电管理平台用户通过任意的无线通信/Internet网络的平台访问信息，用于接收通过用户身份认证后的用户通过无线通信或Internet发送的家电控制信息，用于接收通过用户身份认证后的用户通过无线通信或Internet发送的家电管理信息。

用户家电控制信息处理模块32，用于对物联网家电管理平台发送的家电管理信息进行解密、匹配识别、存储、转换成各种家电能够识别的控制指令等，还用于对联网家电反馈的信息进行加密，传递给物联网家电管理平台。

电力线载波通信模块33，用于在家庭内部通过电力线，与各种物联网家电中所包含的电力线载波通信接口模块通信，实现与联网家电中所配备的解码单片机控制器的信息交互。

图3为本发明管理方法实施例的内置解码单片机控制器的家电结构示意图，包括家庭内模数化终端3，物联网家电4。

物联网家电4包括电力线载波通信模块41，解码单片机控制器42，接口电路43。

电力线载波通信模块41，用于在家庭内部通过电力线，与家庭内的模数化终端通信，实现与从模数化终端获取解码单片机控制器的控制指令信息，并反馈家电各种指令执行结果，工作状态、报警信息等。

解码单片机控制器42以及在该单片机控制器控制下的接口电路43，用于进行指令身份识别和匹配，用于将控制指令转译成该家电控制的键盘对应的监控程序中的各个控制键的相同的地址码，实现和各个家电的原来的控制功能进行直接对接。

图4为本发明管理系统实施例的结构示意图，包括用户终端，家电管理平台，家庭内模数化终端，电力线载波通信以及物联网家电。

图5为本发明家电管理平台管理方法实施例示意图，如图5所示，本实施例可以包括以下步骤：

步骤501、用户终端设备向家电管理平台发送身份验证请求；

用户使用手机，个人电脑，MID等终端设备通过无线INTERNET通信网络接入家电管理平台，请求通过身份验证。

步骤502、用户身份验证模块接收请求；

获取用户通过终端设备发送的用户名，访问密码等信息。

例如，某用户通过手机发送含有用户名user和访问密码password的短信至家电管理平台16500000，无线INTERNET通信网关将短信投递至家电管理平台，该平台的用户身份验证模块获取该短信，提取用户名和访问密码准备身份验证。

步骤503、对用户终端进行身份合法性检查；

在家电管理平台数据库中匹配获取的用户身份信息，如果无匹配项，则转步骤504，否则转步骤505。

步骤504、取消所有缓存设置信息，拒绝用户继续访问；

家电管理平台将阻止未通过身份验证的用户继续访问任何资源。

例如，某用户之前成功通过验证，完成相关设置并保存，由于某些不可预料的事故造成连接中断或者需要重新验证用户身份，如果身份验证失败，则取消之前所做的任何设置信息，拒绝用户继续访问。

步骤505、更新所有设置信息，使当前设置生效；

在此步骤前，某用户可能已经完成步骤506-步骤509，即已经成功设置某些信息并选择保存设置。步骤505不可跳过。

例如，某用户之前成功设置了个人信息以及家电配置信息，并成功保存，再次验证身份通过，此时，平台需要立即更新所有配置信息，使配置信息生效。

步骤506、设置用户个人信息，访问密码等；

家电管理平台提供个人信息的编辑修改模块，可以让用户个性化自己的相关信息。

步骤507、设置用户家电配置信息；

家电管理平台提供家电配置模块，方便用户执行步骤508。

步骤508、增加，删改拟控制家电设备，设置用户家庭模数化模块地址，通信方式，联网控制家电的家庭联网代码等；

用户拟执行的家电控制操作一一对应家电配置模块中的记录。用户可以新增记录或删除已有记录来添加或放弃对某一家电的控制，可以配置家庭模数化模块地址，以使家电管理平台能够通过无线INTERNET通信网络成功访问家内模数化模块并进行相关通信，可以设置联网控制家电的家庭联网代码。

例如，某用户通过家电管理平台验证后，在家电配置记录中新增了一条“空调”，还设置了家庭模数化模块地址“XXABCDXX”，通信方式为“无线INTERNET”，联网控制家电的家庭联网代码“139000001”。

步骤509、保存设置信息，并转步骤503进行再次身份验证；

再次身份验证成功后，之前所做的设置将生效。

图6为本发明家电管理平台系统实施例示意图，如图6所示，本实施例可以包括以下步骤：

步骤601、用户终端设备向家电管理平台发送身份验证请求；

用户使用手机，个人电脑，MID等终端设备通过无线INTERNET通信网络接入家电管理平台，请求通过身份验证。

步骤602、用户身份验证模块接收请求；

获取用户通过终端设备发送的用户名，访问密码等信息。

例如，某用户通过手机发送含有用户名user和访问密码password的短信至家电管理平台16500000，无线INTERNET通信网关将短信投递至家电管理平台，该平台的用户身份验证模块获取该短信，提取用户名和访问密码准备身份验证。

步骤603、对用户终端进行身份合法性检查；

在家电管理平台数据库中匹配获取的用户身份信息，如果无匹配项，则转步骤604，否则转步骤605。

步骤604、取消所有缓存设置信息，拒绝用户继续访问；

家电管理平台将阻止未通过身份验证的用户继续访问任何资源。

例如，某用户之前成功通过验证，完成相关设置并保存，由于某些不可预料的事故造成连接中断或者需要重新验证用户身份，如果身份验证失败，则取消之前所做的任何设置信息，拒绝用户继续访问。

步骤605、更新所有设置信息，使当前设置生效；

在此步骤前，某用户可能已经完成步骤506-步骤509，即已经成功设置某些信息并选择保存设置。步骤605不可跳过。

例如，某用户之前成功设置了个人信息以及家电配置信息，并成功保存，再次验证身份通过，此时，平台需要立即更新所有配置信息，使配置信息生效。

步骤606、用户家电控制信息处理模块，接收用户控制家电请求；

用户通过终端设备向家电管理平台发送控制请求，由家电管理平台用户家电控制信息处理模块接收该请求，并分析其请求内容。

例如，某用户利用手机终端发送包含“空调，关闭，无线INTERNET”的短信息至家电管理平台，无线短信网关将该信息投递至家电管理平台16500000，用户家电控制信息处理模块获取该短信息，提取“空调，关闭, 无线INTERNET”命令，交由下层逻辑判断该命令的合法性。

步骤607、请求合法性判断；

用户家电控制信息处理模块对获取的用户命令检查其合法性，包括该设备是否在管理模块中加入受控制列表，通信方式是否匹配，家内模数化模块地址是否有效等。如果命令无效，转步骤608，否则转步骤609。

例如，对某用户提交的“空调，关闭, 无线INTERNET”请求，检查用户是否在管理模块中设置过拟控制“空调”设备，“关闭”命令是否是一个对“空调”有效，是否可以通过“无线INTERNET”方式与家内模数化模块顺利通信等。如果命令中有任何一项不符合通信需求或不能实现有效控制行为，转步骤608，否则转步骤609。

步骤608、取消当前家电控制请求，记录出错信息；

如系统运行过程中任何出错行为，均取消当前家电控制请求，并记录下出错信息，反馈至用户终端。

例如，对某用户提交的“空调，设定19度, 烘烤，无线INTERNET”命令，经命令合法性检查出“烘烤”命令对“空调”无效，步骤608立即终止该次请求控制的继续执行，并记录出错信息“命令无效”。

步骤609、加密用户控制家电信息；

采用有效加密算法对控制信息加密，防止篡改，仿冒等攻击行为，保证控制信息真实有效。

步骤610、发送模块，通过无线INTERNET通信网络发送至家庭内模数化终端；

发送模块取得有效的用户控制家电请求命令，家庭内模数化终端地址，通过无线INTERNET通信网络，发送至家庭内模数化终端。

步骤611、用户家电控制信息处理模块，对家电管理信息进行解密，转换成家电可以识别的控制命令；

例如，对某用户提交的“空调，设定11度，制冷”命令，用户家电控制信息接受到来自家电管理平台的控制执行密文“0010115001”，解密后获得“空调，设定11度”的控制信息，并将其转换为“begin: set-cold; set-11; done”,该命令为“空调”内部控制芯片所能识别的操作。

步骤612、指令规则合法性判断；

根据特定家电设备属性，判断生成的指令是否有效。若指令无效，转步骤608，否则转步骤613

例如，对某用户提交的“空调，设定11度，制冷”命令，转换成“空调”可是识别的指令格式为“begin: set-cold; set-11; done”，其中对“set-11”“空调”无法正确进行控制，转步骤608。

步骤613、电力线载波通信模块，发送控制指令至指定家电，并反馈家电执行结果，运行状态和告警信息；

通过电力线载波点对点通讯模式将指令发送至指定家电，家电内置解码单片机控制器负责将指令对应到家电控制键盘操作，完成指令执行，并返回执行结果，当前运行状态和告警信息。

步骤614、反馈信息加密后经无线INTERNET通信网络模块发送至家电管理平台；

采用步骤610的逆过程将收集到的反馈信息发送至家电管理平台。

例如，步骤613获取到“空调，设定19度，制冷，工作正常”反馈信息，利用家庭内模数化模块中的发送模块，发送至家电管理平台，由家电管理平台中的接收模块获取。

步骤615、家电管理平台解密反馈信息后通过无线网络返回给用户终端。

例如，步骤614中家电管理平台中的接收模块获取到的“空调，设定19度，制冷，工作正常”，转交家电管理平台中的发送模块，最终以短信方式反馈到用户手机终端。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.物联网家电管理系统，包括：物联网家电管理平台、多个家庭内模数化终端和各种众多内置解码单片机控制器的家电，其特征在于：所述物联网家电管理平台包括：接收模块、用户身份认证处理模块、用户家电控制信息处理模块、管理模块、发送模块，所述的家庭内模数化终端包括：无线通信模块、电力线载波通信模块、用户家电控制信息处理模块。

2.根据权利要求1所述的物联网家电管理系统，其特征在于：所述内置解码单片机控制器的家电中除原有各种家电功能模块外，还装备如下模块：面向家庭内部联网的电力线载波通信模块，解码单片机控制器及在该单片机控制器控制下工作的、与原控制键盘接口的接口电路。

3. 物联网家电管理方法，其步骤为：

    步骤1：物联网家电管理平台通过短信或Internet通信方式，启动物联网家庭内模数化终端，实现该终端与管理平台之间的双向家电控制信息沟通；

    步骤2：在家庭内部通过的电线，与各种物联网家电中所包含的电力线载波通信接口连接，实现与联网家电中所配备的解码单片机控制器的通信；

    步骤3：家电内的解码单片机控制器进行指令身份识别和匹配后，将发送给自己的控制指令，转译成该家电控制的键盘对应的监控程序中的各个控制键的相同的地址码，实现和各个家电的原来的控制功能进行直接对接。

4.根据权利要求3所述的物联网家电管理方法，其特征在于：为了保证物联网家电管理平台与家庭模数化终端之间通过各种公众网络的通信信道的通信安全，它们之间的信息可以通过任意一种加密的方式进行加密以保证每次交互信息的通信安全。

5.根据权利要求1所述的物联网家电管理系统，其特征在于：所述的接收模块用于接收联网家电用户通过任意的无线通信/Internet网络的平台访问信息，用于接收通过用户身份认证后的用户通过无线通信或Internet发送的家电控制信息，用于接收通过用户身份认证后的用户通过无线通信或Internet发送的家电和帐户配置管理信息。

6.根据权利要求1所述的物联网家电管理系统，其特征在于：用户家电控制信息处理模块，用于处理用户发送的家电控制信息，对该信息进行加密，并通过无线或Internet网络，发送到用户家庭中的模数化终端中；并将由模数化终端返回的操作控制报告信息解密，返回给用户。

7.根据权利要求1所述的物联网家电管理系统，其特征在于：无线通信模块，用于接收物联网家电管理平台用户通过任意的无线通信/Internet网络的平台访问信息，用于接收通过用户身份认证后的用户通过无线通信或Internet发送的家电控制信息，用于接收通过用户身份认证后的用户通过无线通信或Internet发送的家电管理信息。

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