CN103236960B - 一种家庭服务器和多终端之间进行数据交互的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种家庭服务器和多终端之间进行数据交互的方法，实现了移动智能终端与智能家居内部网络的通信；本发明支持多种网络形式，能够实现控制命令的下发和上行数据的发送解析。不仅起到连接智能终端、家庭网关、室内终端机、网络摄像头的作用，而且实现了与网关、室内终端机、智能终端的通信，前两个通过以太网实现，智能终端则是通过GPRS网络、WIFI网络、3G网络与服务器相连，服务器后台接收到移动终端的控制命令后转发给网关，再由网关下发控制命令，以实现手机控制设备的功能。最终实现对现有家居家电的控制、能耗管理、环境检测、家居安防、智能医疗等。本发明能广泛应用于智能家居系统，兼容性强。

Description

一种家庭服务器和多终端之间进行数据交互的方法及系统

技术领域

本发明涉及智能家居领域，具体的说，涉及一种家庭服务器和多终端之间进行数据交互的方法，将不同的终端设备和不同的数据类型通过报文中的不同位来区分，从而实现服务器与多种终端进行交互并同时支持多种网络的强兼容性。

技术背景

现有的智能家居服务器要么是Web服务器，要么是客户端服务器。如申请日期为2010.3.12，公开号为CN102195997A的中国专利申请，提出了一种基于Wi-Fi及http技术的智能家居监控系统的运行方法，其只实现了Web方式的设备控制及设备状态监控。如申请日期为2010.05.26，公开号为CN102263776A的中国专利申请，提出了一种智能家居服务器，实现了接收控制指令并下发的功能，其只支持客户端形式的远程控制操作。这种只支持单一控制方式的智能家居服务器不能满足用户的需求，也不利于智能家居移动监控终端多样性发展。现有的家庭服务器和多终端之间进行数据交互的方式只有控制命令的下发功能，没有上行数据包（如环境监测、智能医疗、智能三表）的解析显示。随着智能家居的发展，这种简单的控制指令发送已经不能满足智能家居发展的要求。现有的家庭服务器和监视终端设备的数据交互主要都是硬盘式的监视终端，摄像头都是采用的有线的设备，布线非常复杂，且监视终端只能在固定的显示设备，灵活性差，要想调用其数据还需要开放端口，而这也是一般厂商不愿意做的。现有的家庭服务器和多终端之间进行数据交互的组网方式都比较单一，只有有线或者无线的方式，不支持多种网络形式，不能满足如今智能家居中网络相互融合相互渗透的趋势。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种家庭服务器和多终端之间进行数据交互的方法，使得用户可以同时通过Android、IOS、Symbian客户端和Web方式同时监控智能家居系统，即支持多种控制终端。本发明提供了一种家庭服务器和多终端之间进行数据交互的方法，不仅可以控制命令下发，而且有上行数据包（环境监测、智能医疗、智能三表）解析显示的功能。通过内嵌网页或者内嵌到移动终端(手机/平板)的方式访问的，方便，响应快，传输数率稳定，对设备要求不高。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，提出一种家庭服务器和多终端之间进行数据交互的方法，通过判断UDP报文的包头，判断发送过来的是有线还是无线数据，从而兼容不同的网络。家庭服务器接收通过GPRS、Wi-Fi、Internet协议接收从移动监控终端、家庭网关、室内终端机发来的UDP报文；数据解析模块对接收到的UDP报文进行解析，判断此UDP数据报是否为有效包和此UDP数据包来源，获取移动监控终端的IP地址及端口号；数据处理模块从UDP数据段获得设备类型位和子设备号位，判断数据类型，由数据类型确定对数据的计算方式；数据库管理模块从数据库获取发往目的端的IP地址及端口号，将实时数据信息存入数据库，建立与数据库的连接；Web应用服务器响应http协议请求，并实现Web方式的实施远程监控管理，家电控制管理，环境监测管理，家庭安防管理，健康监测管理，能耗监测管理。

更进一步，获得终端设备类型和子设备号的方法包括：由服务器接受的UDP数据段获得设备类型位和子设备号位，首先根据家庭网关发送的UDP包的包头，判断此数据报是否为系统的有效数据包，然后从UDP数据段取出设备类型位，经过对比匹配判断出设备的类型是手机、平板、PC机或室内终端机，从UDP数据段取出子设备类型号，对比匹配判断子设备类型是环境传感器值还是终端的控制命令。

若为手机/平板/PC机发送的初始连接报文，则从UDP报文获取源IP地址和源端口号；若为移动监控终端发送的控制命令报文，则通过网络模块发送到家庭网关；若为底层环境传感器、能耗计、医疗传感器发送的报文，则将UDP数据段传到数据处理模块进行数据处理和显示。

当执行家电控制管理，服务器响应用户操作，获取URL，并通过URL获取设备编号和操作，根据解析结果加载属性文件和控制命令文件，根据属性文件确定IP地址和端口号，通过Socket方式将控制命令发送到目的端；当执行环境监测管理，服务器接收查看请求，通过session方式获取前台页面的请求信息，建立与数据库的连接后，从数据库取出要获得的数据信息返还到前台Web页面显示，移动终端直接从数据库中获取环境信息值；；当执行健康监测管理、能耗监测管理、家庭安防管理，通过3G、WIFI、GPRS的形式把采集到数据发送到智能家居网关，再由家居网关发送到服务器，对数据进行分析、处理，储存到数据库，以供其他终端设备访问和查询。

本发明还提出一种家庭服务器和多终端之间进行数据交互系统，家庭服务器接收通过GPRS、Wi-Fi、Internet协议接收从移动监控终端、家庭网关、室内终端机发来的UDP报文；数据解析模块对接收到的UDP报文进行解析，判断此UDP数据报是否为有效包和此UDP数据包来源，获取移动监控终端的IP地址及端口号；数据处理模块从UDP数据段获得设备类型位和子设备号位，判断数据类型，由数据类型确定对数据的计算方式；数据库管理模块从数据库获取发往目的端的IP地址及端口号，将实时数据信息存入数据库，建立与数据库的连接；Web应用服务器响应http协议请求，并实现Web方式的实施远程监控管理，家电控制管理，环境监测管理，家庭安防管理，健康监测管理，能耗监测管理。

本发明支持多种网络形式，能够实现控制命令的下发和上行数据的发送解析。不仅起到连接智能终端、家庭网关、室内终端机、网络摄像头的作用，而且实现了与网关、室内终端机、智能终端的通信，前两个通过以太网实现，智能终端则是通过GPRS网络、WIFI网络、3G网络与服务器相连，服务器后台接收到移动终端的控制命令后转发给网关，再由网关下发控制命令，以实现手机控制设备的功能。当收到室内终端机、网关上传的消息后，服务器后台程序转发到（手机/平板）并存储到数据库中，需要显示传感器、医疗、能耗等值时可以从数据库中读取并在web页面或者智能终端设备上显示，最终对现有的家居的家电控制、能耗管理、环境检测、家居安防、智能医疗等。

附图说明

图1为智能家居服务器各功能模块组成示意图；

图2为智能家居Web（WORLD WIDE WEB）应用服务器响应流程框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对发明的具体实施方案做详细说明。图1为智能家居服务器各功能模块组成示意图，包括：网络模块、数据解析模块、数据处理模块、数据库管理模块、Web应用服务器、数据库。网络模块接收通过GPRS、Wi-Fi、Internet协议接收从移动监控终端、家庭网关、室内终端机发来的UDP报文；数据解析模块对接收到的UDP(User Datagram Protocol用户数据包协议)报文进行解析，判断此UDP数据报是否为有效包和此UDP数据包来源，获取移动监控终端的IP地址及端口号；数据处理模块从UDP数据段获得设备类型位和子设备号位，判断数据类型，由数据类型确定对数据的计算方式；数据库管理模块从数据库获取发往目的端的IP地址及端口号，将实时数据信息存入数据库，建立与数据库的连接；Web应用服务器响应http协议请求，并实现Web方式的实施远程监控管理，家电控制管理，环境监测管理，家庭安防管理，健康监测管理，能耗监测管理。执行各种管理可采用如下具体方式：

a）远程监控管理：通过用户端发送一个远程监控的请求报文，智能家居服务器接收到报文信息以后，经过相应的处理，调用视频监控帧并在Web页面或者智能终端显示。

b）家电控制管理：步骤1，服务器响应用户操作，获取URL(Uniform ResourceLocator统一资源定位符)，并通过URL获取设备编号和操作；步骤2，根据解析结果加载属性文件和控制命令文件；步骤3，根据属性文件确定IP地址和端口号，通过Socket方式将控制命令发送到目的端（家庭网关/室内终端机/门口机）。

c）环境监测管理：智能家居服务器接收到查看请求，智能家居服务器通过session(会话)机制获取到前台页面的请求信息，建立与数据库的连接后，从数据库取出要获得的数据信息返还到前台Web页面显示；移动终端直接从数据库中获取环境信息值。

d）健康监测管理:智能家居服务器通过网络形式实时的得到健康医疗设备发过来的数据，其健康医疗设备是通过3G、WIFI、GPRS的形式把采集到人体数据发送到智能家居网关，再由家居网关发送到智能家居服务器，服务器对得到的数据进行分析，处理之后，把数据储存到数据库，以供其他终端设备访问和查询。

e）能耗监测管理:智能家居服务器能耗监测的管理方法和d中健康监测管理的方法类似。

f）家庭安防管理:智能家居服务器家庭安防管理方法和d中健康监测管理的方法类似。

家庭服务器和多终端之间进行数据交互的方法主要包括：

通过GPRS(General Packet Radio Service通用分组无线服务技术)、WiFi(wireless fidelity无线方式互连技术)、Internet（互联网）协议接收从移动监控终端（手机/平板/PC）、家庭网关、室内终端机发来的UDP(User Datagram Protocol用户数据报协议)报文，在应用层上制定了一套属于智能家庭网络自主的应用协议规范，其中协议规范如下表1和表2。

表1智能家庭无线网络数据协议规范

表2设备类型参数

设备类型	设备类型编号
		手机	0x11
平板电脑	0x22
		环境监测传感器	0xF1
能耗计	0xF2
		医疗传感器	0xF3

数据解析模块对接收到的UDP（User Datagram Protocol用户数据报协议）报文进行解析，首先根据UDP包头判断此数据报是否为系统的有效数据包，然后从UDP数据段取出设备类型位，根据802.15.4E协议，数据包的第6个字节为设备类型号，如根据协议第6个字节的数据是0x11，则能判断该设备是手机，并且是一种控制命令；第6个字节为0xf1，则说明该设备是环境监测传感器的值。若为手机/平板/PC发送的初始连接报文，则从UDP报文获取源IP地址和源端口号；若为移动监控终端发送的控制命令报文，则通过网络模块发送到目的端；若为家庭网关或者室内终端机发来的报文，则将UDP数据段再传到数据处理模块进行进一步的数据处理。

数据处理模块从UDP数据段获得设备类型位和子设备号位，根据此两个字节判断数据类型，由数据类型确定对数据的计算方式。根据协议数据包的第8个字节为设备的子设备号，有温湿度、一氧化碳、烟雾、甲烷、脉搏、心电体温、跌到检测、能耗计、窗帘、灯光、风扇；根据子设备号的不同，计算的方式也不同。以温度为例，其具体的计算方式为:获取802.15.4E协议的数据包的第9个字节（记为temp1）和第10个字节（记为temp2）分别表示温度数据的高8位和低8位，使用公式a=temp1*256+temp2便可得到温度数据a，再根据公式temp=a/100-40得到最终实际温度值temp。其它设备的计算方式和温度计算方式类似，根据子设备号提取协议中对应数据调用相关公式计算。

数据库管理模块首先建立起智能家居服务器与数据库的连接，再根据数据解析模块获取发往目的端的IP地址及端口号；将实时数据信息存入数据库；从数据库调取数据信息。数据库的连接采用的是桥接技术即JDBC的方式进行的连接，具体的连接可采用如下方式：

(1)加载驱动:

Class.forName(“com.microsoft.sqlserver.jdbc.SQLServerDriver”)；

(2)写入数据库的URL地址为：

jdbc:sqlserver://"+IP+

":1433;DatabaseName=Intelligent_household；

(3)建立连接：

conn=DriverManager.getConnection(url，userName，password);其中的userName为数据库的用户名，password为数据库的密码。

连接完成以后对数据库进行操作和调用，具体可采用如下调用方式：dboperater.DBOperate.update(sql.toString())，其中dboperater是一个包，DBOperate是包下面的一个类，update是类的一个方法，该方法是对数据库进行更新操作，包括插入、删除、修改，其中的sql.toString()是把sql语句转换成字符串语句，若为实时数据信息(例如湿度传感器值)，则将由数据处理模块得到的数据信息更新到数据库；若为控制命令发送，则从数据库中查找到IP地址和端口号，然后由网络模块将控制命令发送到目的端。

Web界面控制过程及方法，响应http协议请求，并实现Web方式的视频监控，控制命令发送，信息查看。Web应用服务器通过网络模块将控制命令发送到目的端，Web显示的信息从数据库中调取。如图2所示，为智能家居Web（WORLD WIDE WEB）应用服务器响应流程框图，用户经过权限确认进入到智能家居监控页面，根据自己的需要，对接入智能家居系统的设备进行操作，或者查看需要了解的内容。家庭服务器和多终端之间进行数据交互，所涉及的服务器响应视频监控处理流程包括以下具体步骤：

A、智能家居服务器接收到视频查看请求后，向网络摄像机发送查看请求；

B、网络摄像机通过Socket（套接字）方式将视频帧传送到Web页面，连续的多帧图片组成连续的视频。

以电灯控制为例进行说明，服务器后台程序响应控制命令发送流程包括以下具体步骤：

A、智能家居服务器响应控制请求，并获取URL，通过URL获取设备编号、命令参数。例如开灯操作。

B、根据以上解析到的设备编号和命令参数加载设备的属性文件和命令的控制命令文件，并进行协议转换；

C、当点击开灯控制图片时，就触发一个点击onclick=“sendData(device，command)”该点击之后将会触发一个函数的执行，该函数是function sendData(device，command)，该函数是一个发送请求函数，其中device为设备编号即要控制的设备的名字，command是要控制的命令。当请求函数响应后，建立到服务器的新请求request.open('post'，url，true)，post为一种推送模式，url为控制命令的地址，true是一种是否建立新的服务请求。建立完新的服务后，就开始发送request.send()，发送到服务器中去。

D、在电灯的属性文件中获取目的IP地址和端口号，通过Socket方式将打开电灯的控制命令发送到目的端。

服务器后台程序响应信息查询的处理流程包括以下具体步骤：

A、智能家居服务器接收到信息查询请求，通过session（会话）机制确定前台页面请求的信息类型，例如，查看环境状况；

B、建立与数据库的连接，再从数据库取出环境状况信息返还到前台Web页面显示。

Claims (4)

1.一种家庭服务器和多终端之间进行数据交互的方法，其特征在于，包括步骤：家庭服务器通过GPRS、Wi-Fi、Internet协议接收从移动监控终端、家庭网关、室内终端机发来的UDP报文；数据解析模块对接收到的UDP报文进行解析，首先根据UDP报文包头判断此UDP报文是否为有效包和此UDP报文来源，获取移动监控终端的IP地址及端口号，然后从UDP报文取出设备类型位，经过对比匹配判断设备类型是手机、平板、PC机或室内终端机，判断子设备类型是环境传感器还是终端的控制命令，若为手机/平板/PC机发送的初始连接报文，则从UDP报文获取源IP地址和源端口号，若为移动监控终端发送的控制命令报文，则通过网络模块发送到家庭网关，若为家庭网关或者室内终端机发来的报文，则将UDP报文传到数据处理模块进行数据处理；数据处理模块从UDP报文获得设备类型位和子设备编号，判断数据类型，由数据类型确定对数据的计算方式；数据库管理模块从数据解析模块获取发往目的端的IP地址及端口号，将实时数据信息存入数据库，建立与数据库的连接，若为实时数据信息，将由数据处理模块得到的数据信息更新到数据库，若为控制命令发送，则从数据库中查找到IP地址和端口号，然后由网络模块将控制命令发送到目的端；Web应用服务器响应http协议请求，并实现Web方式的视频监控，控制命令发送，信息查看，通过网络模块将控制命令发送到目的端，Web显示的信息从数据库中调取，实现Web方式的远程监控管理，家电控制管理，环境监测管理，家庭安防管理，健康监测管理，能耗监测管理；当执行家电控制管理，家庭服务器响应用户操作，获取URL，并通过URL获取设备编号和操作，根据解析结果加载属性文件和控制命令文件，根据属性文件确定IP地址和端口号，通过Socket方式将控制命令发送到目的端；当执行环境监测管理，家庭服务器接收查看请求，通过session方式获取前台页面的请求信息，建立与数据库的连接后，从数据库取出要获得的数据信息返还到前台Web页面显示，移动终端直接从数据库中获取环境信息值；当执行健康监测管理、能耗监测管理、家庭安防管理，通过3G、WIFI、GPRS的形式把采集到数据发送到家庭网关，再由家庭网关发送到家庭服务器，对数据进行分析、处理，储存到数据库，以供其他终端设备访问和查询。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当子设备编号为温度时，获取802.15.4E协议的数据包的第9个字节temp1和第10个字节temp2分别表示温度数据的高8位和低8位，使用公式a＝temp1*256+temp2得到温度数据a，再根据公式temp＝a/100-40得到最终实际温度值temp。

3.一种家庭服务器和多终端之间进行数据交互系统，其特征在于：家庭服务器通过GPRS、Wi-Fi、Internet协议接收从移动监控终端、家庭网关、室内终端机发来的UDP报文；数据解析模块对接收到的UDP报文进行解析，首先根据UDP报文包头判断此UDP报文是否为有效包和此UDP报文来源，获取移动监控终端的IP地址及端口号，然后从UDP报文取出设备类型位，经过对比匹配判断出设备类型是手机、平板、PC机或室内终端机，判断子设备类型是环境传感器还是终端的控制命令，若为手机/平板/PC机发送的初始连接报文，则从UDP报文获取源IP地址和源端口号，若为移动监控终端发送的控制命令报文，则通过网络模块发送到家庭网关，若为家庭网关或者室内终端机发来的报文，则将UDP报文传到数据处理模块进行数据处理；数据处理模块从UDP报文获得设备类型位和子设备编号，判断数据类型，由数据类型确定对数据的计算方式；数据库管理模块从数据解析模块获取发往目的端的IP地址及端口号，将实时数据信息存入数据库，建立与数据库的连接，若为实时数据信息，将由数据处理模块得到的数据信息更新到数据库，若为控制命令发送，则从数据库中查找到IP地址和端口号，然后由网络模块将控制命令发送到目的端；Web应用服务器响应http协议请求，并实现Web方式的实施远程监控管理，家电控制管理，环境监测管理，家庭安防管理，健康监测管理，能耗监测管理；当执行家电控制管理，家庭服务器响应用户操作，获取URL，并通过URL获取设备编号和操作，根据解析结果加载属性文件和控制命令文件，根据属性文件确定IP地址和端口号，通过Socket方式将控制命令发送到目的端；当执行环境监测管理，家庭服务器接收查看请求，通过session方式获取前台页面的请求信息，建立与数据库的连接后，从数据库取出要获得的数据信息返还到前台Web页面显示，移动终端直接从数据库中获取环境信息值；当执行健康监测管理、能耗监测管理、家庭安防管理，通过3G、WIFI、GPRS的形式把采集到数据发送到家庭网关，再由家庭网关发送到家庭服务器，对数据进行分析、处理，储存到数据库，以供其他终端设备访问和查询。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，当子设备编号为温度时，获取802.15.4E协议的数据包的第9个字节temp1和第10个字节temp2分别表示温度数据的高8位和低8位，使用公式a＝temp1*256+temp2得到温度数据a，再根据公式temp＝a/100-40得到最终实际温度值temp。