CN103501309A - 基于数字电视终端的物联网智能家居管控系统 - Google Patents

Abstract

一种基于数字电视终端的物联网智能家居管控系统，包括感知层、接入层、网络层、支撑层以及应用层，感知层通过无线方式与接入层连接，接入层与网络层连接，网络层为原有已建成的广电高清双向网络，应用层为物联网服务提供层；接入层通过其内部的嵌入物联网主控单元的数字电视终端与网络层连接；支撑层包括数据中心，该数据中心负责分析感知层感知数据、并分析处理，再对应用层发出各种对应的物联网服务指令，完成物联网服务。其将传统的物联网智能家居应用同成熟的数字电视传输及应用技术相结合，实现了智能家居的家庭无线部署和服务的远程管理升级；从而发挥各自的技术优势和特性，在成本、应用、服务上带来质的改善。

Description

基于数字电视终端的物联网智能家居管控系统

技术领域

本发明涉及一种物联网智能家居管控系统，具体涉及一种基于数字电视终端的物联网智能家居管控系统。 

背景技术

国际竞争日趋激烈。美国已将物联网上升为国家创新战略的重点之一；欧盟制定了促进物联网发展的14点行动计划；日本的 U-Japan计划将物联网作为四项重点战略领域之一；韩国的IT839战略将物联网作为三大基础建设重点之一。发达国家一方面加大力度发展传感器节点核心芯片、嵌入式操作系统、智能计算等核心技术，另一方面加快标准制定和产业化进程，谋求在未来物联网的大规模发展及国际竞争中占据有利位置。 

创新驱动日益明显。物联网是我国新一代信息技术自主创新突破的重点方向，蕴含着巨大的创新空间，在芯片、传感器、近距离传输、海量数据处理以及综合集成、应用等领域，创新活动日趋活跃，创新要素不断积聚。物联网在各行各业的应用不断深化，将催生大量的新技术、新产品、新应用、新模式。 

应用需求不断拓宽。在“十二五”期间，我国将以加快转变经济发展方式为主线，更加注重经济质量和人民生活水平的提高，亟需采用包括物联网在内的新一代信息技术改造升级传统产业，提升传统产业的发展质量和效益，提高社会管理、公共服务和家居生活智能化水平。巨大的市场需求将为物联网带来难得的发展机遇和广阔的发展空间。 

产业环境持续优化。党中央和国务院高度重视物联网发展，明确指出要加快推动物联网技术研发和应用示范；大部分地区将物联网作为发展重点，出台了相应的发展规划和行动计划，许多行业部门将物联网应用作为推动本行业发展的重点工作加以支持。随着国家和地方一系列产业支持政策的出台，社会对物联网的认知程度日益提升，物联网正在逐步成为社会资金投资的热点，发展环境不断优化。 

因此对于广电运营商应该抓住机遇、明确方向、突出重点，以物联网基础传输平台建设和三网融合建设为基础，推进物联网应用的技术发展，全方位拓展广电物联网业务，有效带动相关产业的全面发展。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于数字电视终端的物联网智能家居管控系统，其将传统的物联网智能家居应用同成熟的数字电视传输及应用技术相结合，利用对数字电视终端的改造，搭建智能家居物联网统一应用技术服务管理平台，实现了智能家居的家庭无线部署和服务的远程管理升级；从而发挥各自的技术优势和特性，在成本、应用、服务上带来质的改善。 

本发明的技术解决方案是： 

一种基于数字电视终端的物联网智能家居管控系统，包括感知层、接入层、网络层、支撑层以及应用层，所述感知层通过无线方式与接入层连接，所述接入层与网络层连接，所述网络层为原有已建成的广电高清双向网络，所述应用层主要完成服务发现和服务呈现的工作，为物联网服务提供层；

其特殊之处在于：所述接入层通过其内部的嵌入物联网主控单元的数字电视终端与网络层连接；所述支撑层包括数据中心，该数据中心负责分析感知层感知数据、并分析处理，再对应用层发出各种对应的物联网服务指令，完成物联网服务。

上述数据中心的数据成流状形式，为由MySQL开源数据库管理软件控制的多台PC Server组成多点的存储节点阵列组成的数据库集群，该数据库集群包括数据库主库、数据库从库、web服务器、以及缓存服务器； 

在数据库集群环境中，开启MySQL数据库服务器的master-slave模式，利用数据库服务器在主/从数据库服务器间进行同步，应用只把数据写到主数据库服务器，而读数据时则选择一台从数据库服务器或者主数据库服务器来读取，将数据按不同策略划分到不同的数据库服务器（组）上，分散数据库压力。

上述数据库集群还包括网络负载均衡，在数据库集群中每个服务结点运行一个所需服务器程序的独立拷贝，而网络负载均衡则将工作负载在这些主机间进行分配； 

所述网络负载均衡包括：

1）Citrix NetScaler，采用硬件负载均衡交换机做数据库集群的负载均衡；

2）MySQL Proxy，实现MySQL数据库集群的负载均衡和读写分离；其实现读写分离的基本原理是让主数据库处理事务性查询，而从数据库处理SELECT查询；数据库复制被用来把事务性查询导致的变更同步到数据库集群中的从数据库；

3）CDN，采取分布式网络缓存结构，通过在现有的Internet中增加一层新的网络架构，将网站的内容发布到最接近用户的缓存服务器内，通过DNS负载均衡，判断用户来源就近访问缓存服务器取得所需的内容。

上述缓存服务器包括： 

1）Squid cache（缓存代理服务器系统），把它作为web服务器端前置缓存服务器缓存相关请求来提高web服务器速度；Squid将大部分静态资源（图片，js，css等）缓存起来，直接返回给访问者，减少应用服务器的负载；

2）Memcached（分布式内存对象缓存系统），是一款分布式缓存产品，可应对任意多个连接，使用非阻塞的网络IO； Memcached通过缓存数据库查询结果，减少数据库读的访问次数，提高动态网站的响应速度。

上述物联网服务中的智能家居设备设置有无线传感器节点，该无线传感器节点配备有ZigBee通信模块，可以通过ZigBee协议相互传输数据；这些节点具有自组网的功能，构成无线传感网； 

当周期性地获取到环境采样数据之后，这些节点经过单跳或多跳，将获取到的数据传输到所部署的Sink节点上；Sink节点通过USB接口连接到数字电视终端上（例如机顶盒等），使用广电网络的上行线路将数据传输到广电系统的数据中心，进行记录备份；

针对传输协议的多样性，传输协议之间的转换包括：

1）ZigBee与红外线转换；

该转换由ZigBee红外转换器实现，ZigBee红外转换器接收ZigBee数据，根据数据的编码信息，将信息转换为相应的红外信号，用于控制电视及空调此类智能家用电器；

2）第ZigBee－WiFi－广电网络转换；

该转换由Sink节点实现，Sink节点接收移动设备通过Wi-Fi传送的控制信号和来自广电网络的控制信号，将这些信号转换为ZigBee信号发送至受控设备；同时，Sink节点也接收来自感知设备的ZigBee信号，将其中的感知数据上传至广电网络中。

上述感知层完成信息的收集与简单处理，包括WSN、RFID以及执行器；所述感知层包括环境感知、位置感知、控制感知、体感感知以及感知。 

上述应用层终端分为室内固定终端、室内体感终端和智能移动终端。 

上述数字电视终端包括机顶盒、家庭网关等。 

上述物联网服务中的智能家居设备和终端之间的通信协议根据设备不同而不同，包括但不限于ZigBee协议、Wi-Fi协议以及红外线协议；并通过机顶盒或家庭网关进行协议转换，接收到所有智能家居设备的数据。 

上述物联网服务提供层包括家庭网络子系统、家电智能控制子系统、家庭安防子系统、能源智能计量子系统以及远程教育子系统，并预留相应接口方便增加其他物联网智能子系统。 

本发明的优点在于： 

本发明通过对数字电视终端（例如机顶盒等）嵌入物联网主控单元进行简单改造，同时利用现有广电的双向网络及应用平台搭建智能家居平台系统；通过统一的接口实现终端的控制、应用服务的管理、升级，大大提高了用户体验度的同时还有效提高了系统的安装、维护、升级的效率。

附图说明

图1为本发明智能家居平台系统分层次结构示意图； 

图2为本发明智能家居平台系统应用示意图；

图3为本发明数据中心示意图；

图4为本发明ZigBee-红外线转换示意图；

图5为本发明ZigBee-WiFi-广电网转换示意图；

图6为本发明自组织无线传感网示意图；

图7为本发明智能家居平台接口方案示意图；

图8为本发明的机顶盒硬件连接示意图。

具体实施方式

参见图1，一种基于数字电视终端的物联网智能家居管控系统，包括感知层、接入层、网络层、支撑层以及应用层，所述感知层通过无线方式与接入层连接，所述接入层与网络层连接，所述网络层为原有已建成的广电高清双向网络，所述应用层主要完成服务发现和服务呈现的工作，为物联网服务提供层； 

接入层通过其内部的嵌入物联网主控单元的数字电视终端与网络层连接；所述支撑层包括数据中心，该数据中心负责分析感知层感知数据、并分析处理，再对应用层发出各种对应的物联网服务指令，完成物联网服务。

参见图2，数据中心的数据成流状形式，为由MySQL开源数据库管理软件控制的多台PC Server组成多点的存储节点阵列组成的数据库集群，该数据库集群包括数据库主库、数据库从库、web服务器、以及缓存服务器； 

在数据库集群环境中，开启MySQL数据库服务器的master-slave模式，利用数据库服务器在主/从数据库服务器间进行同步，应用只把数据写到主数据库服务器，而读数据时则选择一台从数据库服务器或者主数据库服务器来读取，将数据按不同策略划分到不同的数据库服务器（组）上，分散数据库压力。

数据库集群还包括网络负载均衡，在数据库集群中每个服务结点运行一个所需服务器程序的独立拷贝，而网络负载均衡则将工作负载在这些主机间进行分配。 

所述网络负载均衡包括： 

1）Citrix NetScaler，采用硬件负载均衡交换机做数据库集群的负载均衡；

2）MySQL Proxy，实现MySQL数据库集群的负载均衡和读写分离；其实现读写分离的基本原理是让主数据库处理事务性查询，而从数据库处理SELECT查询；数据库复制被用来把事务性查询导致的变更同步到数据库集群中的从数据库；

3）CDN，采取分布式网络缓存结构，通过在现有的Internet中增加一层新的网络架构，将网站的内容发布到最接近用户的缓存服务器内，通过DNS负载均衡，判断用户来源就近访问缓存服务器取得所需的内容。

所述缓存服务器包括（以下2名词为不同的缓存服务器系统，建议不翻译）： 

1）Squid cache（缓存代理服务器系统），把它作为web服务器端前置缓存服务器缓存相关请求来提高web服务器速度；Squid将大部分静态资源（图片，js，css等）缓存起来，直接返回给访问者，减少应用服务器的负载；

2）Memcached（分布式内存对象缓存系统），是一款分布式缓存产品，可应对任意多个连接，使用非阻塞的网络IO； Memcached通过缓存数据库查询结果，减少数据库读的访问次数，提高动态网站的响应速度。

感知层完成信息的收集与简单处理，包括WSN、RFID以及执行器；所述感知层包括环境感知、位置感知、控制感知、体感感知以及RFID感知。 

应用层终端分为室内固定终端、室内体感终端和智能移动终端。 

数字电视终端包括机顶盒、家庭网关等。 

参见图4及图5，物联网服务中的智能家居设备和终端之间的通信协议根据设备不同而不同，包括但不限于ZigBee协议、Wi-Fi协议以及红外线协议；并通过机顶盒或家庭网关进行协议转换，接收到所有智能家居设备的数据。 

参见图6，物联网服务中的智能家居设备设置有无线传感器节点，该无线传感器节点配备有ZigBee通信模块，可以通过ZigBee协议相互传输数据；这些节点具有自组网的功能，构成无线传感网； 

当周期性地获取到环境采样数据之后，这些节点经过单跳或多跳，将获取到的数据传输到所部署的Sink节点上；Sink节点通过USB接口连接到数字电视终端（如机顶盒等）上，使用广电网络的上行线路将数据传输到广电系统的数据中心，进行记录备份；

针对传输协议的多样性，传输协议之间的转换包括：

1）ZigBee与红外线转换；

参见图4，该转换由ZigBee红外转换器实现，ZigBee红外转换器接收ZigBee数据，根据数据的编码信息，将信息转换为相应的红外信号，用于控制电视及空调此类智能家用电器；

2）第ZigBee－WiFi－广电网络转换；

参见图5，该转换由Sink节点实现，Sink节点接收移动设备通过Wi-Fi传送的控制信号和来自广电网络的控制信号，将这些信号转换为ZigBee信号发送至受控设备；同时，Sink节点也接收来自感知设备的ZigBee信号，将其中的感知数据上传至广电网络中。

参见图3，物联网服务提供层包括家庭网络子系统、家电智能控制子系统、家庭安防子系统、能源智能计量子系统以及远程教育子系统。 

其中： 

（1）硬件部分

参见图8，统一的构架方案：以数字电视终端（例如机顶盒等）作为物联网应用家庭控制中心，将物联网控制单元嵌入机顶盒之中，通过机顶盒与智能家居后台系统完成信令交互并基于此对物联网传感器及以下单元进行控制操作。在同一构架之下根据不同应用情况采用外挂式和嵌入式两种实施方案。

规范硬件接口：在统一构架的基础上进一步规范了物联网应用硬件接口，使机顶盒与物联网传感器都遵循一个统一的接口规范，也是符合规范的物联网传感器可以互换互用，增强了系统的通用性、便于升级维护。 

（2）软件部分 

基于物联网的智能家居平台系统按照标准的物联网架构划分为感知层、接入层、网络层、支撑层以及应用层。

各层相互独立互相关联，其中根据物联网技术和数字电视技术各自的优势对各个结构层采用不同的设计方案及技术实现。对感知层和应用层采用传统物联网技术，而接入层、网络层、支撑层使用数字电视相关技术，各结构层采取统一的接口标准及通信协议对接，增强了系统的通用性、便于升级维护，使物联网应用服务器互联互通，实现了物联网家居平台统一的应用层，不同的应用、统一操作，方便了用户的使用。 

由于智能家居平台后台管理系统是直接搭载在高清互动平台之上的，因此对于硬件接口方案主要针对智能家居平台控制子系统。对于智能家居平台系统客户端物联网机顶盒硬件部分主要由四个子系统组成：控制子系统、数字处理子系统、网络接口子系统和扩展接口子系统，硬件接口方案参见附图8。 

（a）控制子系统由CPU、ROM、DRAM和SDRAM组成。CPU是物联网机顶盒的核心，负责各子系统的初始化和各部分的协调工作。 

（b）数字处理子系统包括视频、音频和图形处理模块3个部分。 

（c） 网络接口子系统由网络通讯芯片执行通讯和网络接口功能，并支持外向网络接口。 

（d）扩展接口子系统能够使用户采用红外遥控器、智能卡等外设进行交互式操作。 

这样，硬件上我们可以将智能家庭控制中心作为扩展接口，以串口方式接入控制子系统（MCU），通过固有的通信协议，实现对个控制终端的控制。 

本发明直接利用java、C等多种语言在linux、android、iPanel中间件等多种系统上完成软件设计，数字电视终端上通过ipanel浏览器进行显示、控制，软件规划方案参见图7。 

搭载智能家居平台控制子系统的物联网机顶盒通过ipanel中间件实现业务整合，并通过浏览器方式与用户进行业务交互。只需要提供智能家庭系统控制入口，完成对家庭各控制节点的操作，软件接口方案如图所示。对于软件设计，应该分层分级使不同用户可以按照自身不同的需求完成智能家居业务的定制。 

 本发明为以数字电视终端（例如机顶盒等）为控制中心，通过中间件技术将智能家居控制后台系统集成于高清互动平台业务子系统之中，从而满足不同用户对于物联网应用的多样性需求。本发明提供物联网智能家居业应用对接入层、通讯层以及行业应用基础层的通用解决方案，通过物联网智能家居平台各行业应用实现自己的业务逻辑处理。 

1.系统总体设计 

通过广电已建成的双向网络，在高清互动平台之上搭建一个以智能家居平台后台管理系统为中心，家电智能控制、家庭网络、家庭能源智能计量等子系统并行的平台系统，同时在原有数字电视终端（例如机顶盒等）的基础上嵌入智能家居控制子系统，从而将原有的数字电视终端（例如机顶盒等）升级为物联网数字电视终端（例如机顶盒等），不但保持原有数字电视终端（例如机顶盒等）业务，还可以实现智能家居控制系统并可以根据不同用户的需求完成终端智能家居控制系统的升级、维护。

其中作为广电运营商主要建设、运营智能家居后台管理系统，同时完成与第三方物联网服务提供商相应的服务子系统的对接工作，从而实现整个智能家居平台系统的建设、运营。 

  

2.智能家居系统构架

基于物联网的智能家居平台系统主要由智能家居后台管理系统、家庭网络子系统、家电智能控制子系统、家庭安防子系统、能源智能计量子系统、远程教育子系统构成，同时预留了其他子系统的对接接口。在用户家庭，以搭载智能家居控制子系统的物联网数字电视终端（例如机顶盒等）为控制中心利用各类传感器实现家庭网络、安防等物联网功能。

终端通过网络把数据上报给智能家居后台管理系统的服务器集群，再由路由服务器把数据分发给应用平台子系统，各类物联网服务有各自独立的应用平台子系统。本发明完成的基本功能： 

在感知层中，智能家居获取到种类不同的感知数据，包括环境数据和用户的位置数据等。这些数据都是跟用户日常生活息息相关的，用户需要通过应用终端实时查询智能家居当前的感知信息，如环境信息、用户信息等。

智能家居应用终端提供数据展示功能，不管是在室内还是室外，用户都可以使用最便捷的用户终端，通过联网查询数据中心的方法，获取到智能家居当前的各项室内环境指标。同时，用户还可以通过查阅数据中心中历史数据，获取到智能家居内历史环境数据。用户可以根据这些数据以及变化趋势，评估自身生活环境的健康舒适程度。 

智能家居应用终端除了数据展示功能之外，另一个重要的基础功能则是警报功能。警报功能分为两项，第一项为环境警报功能。当智能家居环境感知得到的数据超过安全阈值，应用终端就会立即向用户发出警报。这种情况发生煤气泄漏等环境危险时。第二项为安防警报功能，这项功能会在家中有异常物体进入时向用户发出警报。 

除了以上两大主要功能之外，智能家居的应用终端还会根据家中环境数据提供生活小贴士功能。在应用终端的消息中心内，用户会受到贴心的提示，引导用户得到更舒适健康的生活环境。 

1）智能感知控制室内 

1.1）环境智能控制

家给人的感觉是舒适温暖的，智能家居能够根据感知层得到的数据，智能地控制家居中的环境指数，达到人体最舒适的感觉。

智能家居的感知层的环境感知模块获取到家居中的温度和湿度分布情况。同时，位置感知模块将用户的实时位置信息反馈给智能家居。智能家居通过匹配上述两部分数据的空间数值，可以获悉用户当前位置的舒适度指标。根据这些舒适度指标，智能家居自动发出指令，调节空调温度，控制空调加湿除湿功能，并且控制开关加湿器，从而达到调节用户当前位置温湿度平衡，带给用户最佳的温湿度。 

另一方面，环境感知模块获取家中二氧化碳浓度，时刻监测家中空气质量一旦发现室内空气质量下降，则会通知用户，并且自动调节空调的换气功能，调节排气扇，调节窗户闭合程度，保持室内空气清新，保障用户身心健康。 

1.2）室内照明智能控制 

用户在室内的舒适度也与室内明暗度有着紧密联系。智能家居的环境感知模块中，光照传感器可以监测室内各个角落的光照强度。并且联合位置感知模块，实时获取用户当前所在位置的光照强度。

用户所需明暗程度取决于用户当前的活动状态，如读书时需要适中的亮度，舒心休息时需要较亮的亮度，而睡眠时则只需要昏暗的夜灯等。智能家居的控制感知模块和RFID感知模块提供了用户当前状态的感知功能，用户可以通过手动设置或者预先设置的方式，选择自己当前的活动状态。智能家居获知用户当前活动状态后，根据当前的时间和室外天气情况，选择控制窗帘的闭合程度和室内灯光的亮度和颜色，提供给用户最适宜的光照程度。 

1.3）用户轨迹跟踪控制 

低碳节能是永恒的主题，而智能家居的一大特点则是节能。家居中的能源浪费许多时候是当用户走开或者不使用之时仍然开启各种电器。智能家居位置感知模块可以提供不同精确度的用户位置信息。智能家居根据这些用户位置信息，为用户提供局部的服务。

红外定位模块可以为智能家居系统提供用户当前所处的房间信息。智能家居空调系统可以根据该位置信息，自动调节各个房间的温湿度，用户所处的房间提供正常的温湿度调节，而在用户离开的房间则进入节能方式或者关闭。 

声音定位模块可以为智能家居系统提供用户当前细粒度的位置信息。智能家居的照明系统可以根据该位置信息自动调节室内灯光亮度。在用户所处位置附近，灯光照明度为适宜用户当前活动为最优先；离用户位置较远的灯光则调节至较暗，仅提供用户视野；用户视野不可及的地方则关闭灯光照明。 

2）自动分级安防系统 

智能家居安防系统根据用户的当前位置和状态，将安防模式分为室内模式、户外模式和睡眠模式。室内模式适用于有至少一个用户在家的情况；室外模式适用于家中无人看守的情况；而睡眠模式适用于用户都已入睡的情况。根据模式的不同，安防系统的安全等级也会不同。外出模式的安全等级最高，将会开启所有的安防监测系统防止外人进入；睡眠模式安全等级较外出模式低，将会开启部分关键地点的安防监测系统；室内模式安全等级最低，将会关闭一切安防监测系统。

安防模式的智能切换主要通过三种方式。第一种方式为AP点接入判断，通过获知移动终端是否接入室内的AP点判断用户是否外出。如果用户终端与AP点断开连接一段时间，数据中心则会向用户的移动终端发送提醒，询问是否切换到户外模式。 

第二种智能切换的方法为RFID感知智能切换。用户会在床头或床头柜等方便的地方贴上NFC标签。用户在入睡前，将移动终端贴近NFC标签，识别到标签中预存的信息，向数据中心发送切换到睡眠模式的指令，使智能家居安防系统进入睡眠模式。 

智能家居安防系统在智能家居的关键位置（门内、部分窗口内侧）安装无线摄像头。当用户开启摄像头后，摄像头会记录下这些关键位置的实时视频数据，通过摄像头上的Wi-Fi模块连接到广电网的物联网网关，将视频数据通过广电网的上行线路传输到广电系统的数据中心。用户在终端查看视频信息时，终端通过广电网从数据中心下载同步视频数据。 

当安防模式切换到外出模式或睡眠模式时，视频监控进入“移动物体监测模式”。在该模式下，安防系统会通过帧差法来判断是否有物体通过门窗进入室内。一旦监测到有不明物体进入室内，安防系统将会上传异常信息到数据中心，并且数据中心会推送警报信息到用户终端，提醒用户查看室内是否有异常。 

3）智能健康服务平台 

随着生活水平的不断提高，人们对日常医疗保健的要求也不断增加。智能家居为用户量身定制了一套完善的智能医疗辅助系统，为用户提供便捷、全面的远程医疗、保健、咨询服务。

在智能家居中，用户的健康状况数据可以通过三个方式被获取。第一种方式是用户从用户终端手动录入自身的健康状况，如脉搏、精神状况等；第二种方式是通过用户状态感知模块，获取用户日常的运动和睡眠数据；第三种方式是通过室内环境感知模块获取用户室内环境信息，从旁路信息中获取用户的生活健康状况。 

智能家居获取到上述的健康状况数据后，通过家庭网关上传到数据中心。数据中心根据用户的健康状况数据，为用户建立电子健康档案，并且经过加密后，通过云数据分享功能，将用户健康数据分享给指定的或可信的医疗机构。医疗机构在数据的基础上对健康因素进行统计分析，综合评价用户的生理健康状况和心理健康状况，根据分析结果为用户提供针对性的服务，包括： 

1）提醒用户自身的健康程度，预防疾病，及早发现病情，从而实现“早发现、早治疗”；

2）根据获取的用户健康信息，有针对性地实施个性化健康教育；

3）为手术后、重症后的恢复治疗提供医疗指导和监控；

4）辅助医疗决策，实现全程全方位的健康信息管理。

Claims (10)

1.一种基于数字电视终端的物联网智能家居管控系统，包括感知层、接入层、网络层、支撑层以及应用层，所述感知层通过无线方式与接入层连接，所述接入层与网络层连接，所述网络层为原有已建成的广电高清双向网络，所述应用层主要完成服务发现和服务呈现的工作，为物联网服务提供层；

其特征在于：所述接入层通过其内部的嵌入物联网主控单元的数字电视终端与网络层连接；所述支撑层包括数据中心，该数据中心负责分析感知层感知数据、并分析处理，再对应用层发出各种对应的物联网服务指令，完成物联网服务。

2.根据权利要求1所述基于数字电视终端的物联网智能家居管控系统，其特征在于：

所述数据中心的数据成流状形式，为由MySQL开源数据库管理软件控制的多台PC Server组成多点的存储节点阵列组成的数据库集群，该数据库集群包括数据库主库、数据库从库、web服务器、以及缓存服务器；

在数据库集群环境中，开启MySQL数据库服务器的master-slave模式，利用数据库服务器在主/从数据库服务器间进行同步，应用只把数据写到主数据库服务器，而读数据时则选择一台从数据库服务器或者主数据库服务器来读取，将数据按不同策略划分到不同的数据库服务器（组）上，分散数据库压力。

3.根据权利要求2所述基于数字电视终端的物联网智能家居管控系统，其特征在于：

所述数据库集群还包括网络负载均衡，在数据库集群中每个服务结点运行一个所需服务器程序的独立拷贝，而网络负载均衡则将工作负载在这些主机间进行分配；

所述网络负载均衡包括：

1）Citrix NetScaler，采用硬件负载均衡交换机做数据库集群的负载均衡；

2）MySQL Proxy，实现MySQL数据库集群的负载均衡和读写分离；其实现读写分离的基本原理是让主数据库处理事务性查询，而从数据库处理SELECT查询；数据库复制被用来把事务性查询导致的变更同步到数据库集群中的从数据库；

3）CDN，采取分布式网络缓存结构，通过在现有的Internet中增加一层新的网络架构，将网站的内容发布到最接近用户的缓存服务器内，通过DNS负载均衡，判断用户来源就近访问缓存服务器取得所需的内容。

4.根据权利要求2所述基于数字电视终端的物联网智能家居管控系统，其特征在于：

所述缓存服务器包括：

1）Squid cache，把它作为web服务器端前置缓存服务器缓存相关请求来提高web服务器速度；Squid将大部分静态资源缓存起来，直接返回给访问者，减少应用服务器的负载；

2）Memcached，是一款分布式缓存产品，可应对任意多个连接，使用非阻塞的网络IO； Memcached通过缓存数据库查询结果，减少数据库读的访问次数，提高动态网站的响应速度。

5.根据权利要求1～4任一所述基于数字电视终端的物联网智能家居管控系统，其特征在于：

所述物联网服务中的智能家居设备设置有无线传感器节点，该无线传感器节点配备有ZigBee通信模块，并通过ZigBee协议相互传输数据；这些节点具有自组网的功能，构成无线传感网；

当周期性地获取到环境采样数据之后，这些节点经过单跳或多跳，将获取到的数据传输到所部署的Sink节点上；Sink节点通过USB接口连接到数字电视终端上，使用广电网络的上行线路将数据传输到广电系统的数据中心，进行记录备份；

针对传输协议的多样性，传输协议之间的转换包括：

1）ZigBee与红外线转换；

该转换由ZigBee红外转换器实现，ZigBee红外转换器接收ZigBee数据，根据数据的编码信息，将信息转换为相应的红外信号，用于控制电视及空调此类智能家用电器；

2）第ZigBee－WiFi－广电网络转换；

该转换由Sink节点实现，Sink节点接收移动设备通过Wi-Fi传送的控制信号和来自广电网络的控制信号，将这些信号转换为ZigBee信号发送至受控设备；同时，Sink节点也接收来自感知设备的ZigBee信号，将其中的感知数据上传至广电网络中。

6.根据权利要求5所述基于数字电视终端的物联网智能家居管控系统，其特征在于：

所述感知层完成信息的收集与简单处理，包括WSN、RFID以及执行器；所述感知层包括环境感知、位置感知、控制感知、体感感知以及RFID感知。

7.根据权利要求6所述基于数字电视终端的物联网智能家居管控系统，其特征在于：

所述应用层终端分为室内固定终端、室内体感终端和智能移动终端。

8.根据权利要求7所述基于数字电视终端的物联网智能家居管控系统，其特征在于：

所述数字电视终端包括机顶盒及家庭网关。

9.根据权利要求7所述基于数字电视终端的物联网智能家居管控系统，其特征在于：

所述物联网服务中的智能家居设备和终端之间的通信协议根据设备不同而不同，包括但不限于ZigBee协议、Wi-Fi协议以及红外线协议；并通过机顶盒或家庭网关进行协议转换，接收到所有智能家居设备的数据。

10.根据权利要求7所述基于数字电视终端的物联网智能家居管控系统，其特征在于：

所述物联网服务提供层包括家庭网络子系统、家电智能控制子系统、家庭安防子系统、能源智能计量子系统以及远程教育子系统，并预留相应接口方便增加其他物联网智能子系统。

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