CN103581316A

CN103581316A - 一种物联网控制器互通控制系统和方法

Info

Publication number: CN103581316A
Application number: CN201310531145.XA
Authority: CN
Inventors: 吴双力; 田野; 孔宁; 沈烁
Original assignee: Computer Network Information Center of CAS
Current assignee: Computer Network Information Center of CAS
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2014-02-12

Abstract

本发明公开了一种物联网控制器互通控制系统和方法。本方法：1）将一物联网用户的每一执行器注册到物联网标识服务平台，生成该执行器的标识并建立其与对应控制器地址的映射关系；2）在每一执行器上设有其标识信息；3）该物联网用户通过控制端读取待执行的执行器上的标识信息，并将其发送给平台；4）平台解析该标识信息，然后返回该执行器对应的控制器地址；5）控制端访问返回的控制器地址，获取控制器的控制交互文件并生成用户控制界面；6）该物联网用户通过用户控制界面，修改控制交互文件中参数的参数值并发送给该控制器；7）该控制器根据该控制交互文件对相应的执行器进行控制。本发明可实现不同厂家物联网控制器之间的互通。

Description

一种物联网控制器互通控制系统和方法

技术领域

本发明涉及一种物联网控制器互通控制系统和方法，属于网络通信技术领域。

背景技术

目前智能家居，智慧农业等领域都大量使用控制器来控制家电设备等执行器。但是不同厂家的控制器和执行器之间由于通讯方式、控制协议、数据接口的不同，不能实现互联互通。如果需要实现手机等终端的远程控制，目前的解决方案主要是每家的产品做一个客户端或者web页面，如果一个家庭使用了不同厂家的家居控制系统就需要安装不同的客户端或者访问不同厂家的web页面。这样，本来是为生活带来便利的智能家居系统，反而变得繁琐。

目前，产业界试图通过形成联盟和标准化的方法，推进各种应用的互操作，例如在家电通讯协议领域已经有如下几种技术HAVi（Home Audio/Video interoperability）标准；DLNA（Digital Life Net Association）数字生活网络联盟；OSGI（Open Service Gateway Initiative）开放式服务网关；IPv6标准在信息网络家电中的应用；我国自主研发的“信息设备资源共享协同服务”协议IGRS（Intelligent Grouping and Resource Sharing）。这些技术只解决了通讯层的互通，但并不能实现跨协议的互操作。并且短期内这几种技术也不可能有某一种占据主导地位。因此，物联网的控制领域，需要一种跨协议和平台的互通方案，方便用户的使用。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，本发明的目的在于设计一个物联网控制器的互通控制系统和方法，以该系统为基础实现上层应用程序和不同厂家物联网控制器之间的互通。使得物联网用户能用通用用户软件统一控制和管理不同的控制器和被控设备。实现物联网应用便利化。

本发明的技术方案为：

一种物联网控制器互通控制方法，其步骤为：

1）将一物联网用户的每一执行器注册到物联网标识服务平台，生成该执行器的标识，并建立该标识与对应控制器地址的映射关系；其中，每一控制器控制一个或多个执行器；

2）在每一所述执行器上设有其标识信息；

3）该物联网用户通过控制端读取待执行的执行器上的标识信息，并将其发送给所述物联网标识服务平台；

4）所述物联网标识服务平台解析该标识信息，然后返回该待执行的执行器对应的控制器地址给该控制端；

5）该控制端访问返回的控制器地址，获取控制器的控制交互文件并生成用户控制界面；

6）该物联网用户通过该用户控制界面，修改控制交互文件中参数的参数值并发送给该控制器；

7）该控制器根据该控制交互文件对相应的执行器进行控制。

进一步的，所述执行器的标识信息为一二维码；控制端通过摄像头读取二维码标识信息。

进一步的，所述标识信息为一两段式标识信息，包括标准标识和物品标识。

进一步的，所述物联网标识服务平台先根据所述标准标识查询物联网标识服务平台的名称权威指针记录，得到一正则表达式；然后解析该正则表达式得到控制器地址。

进一步的，所述执行器的标识信息为RFID码；控制端通过RFID读取器读取RFID码标识信息。

进一步的，所述控制器根据该控制交互文件中的设备ID，定位出对应的执行器及通信协议；然后根据该控制交互文件内容调整该执行器的运行参数值。

进一步的，所述控制端为智能手机；所述控制交互文件为xml格式文件。

一种物联网控制器互通控制系统，其特征在于包括通过网络连接的物联网标识服务平台、控制端、控制器和执行器；其中，每一控制器控制一个或多个执行器，物联网标识服务平台中存储执行器的标识与对应控制器地址的映射关系；每一所述执行器上设有其标识信息，所述控制端上设有标识信息读取器。

本发明的系统包括四个部分：物联网标识服务平台，控制端，控制器和执行器。执行器在物联网标识服务平台注册，每一执行器具有一物联网标识；物联网标识服务平台负责将执行器的物联网标识解析到其对应的控制器地址。系统中只需要一个唯一的物联网标识服务平台。用户应用程序是用户统一操作各种物联网控制器的带有用户界面的可运行于多个平台的物联网通用程序。用户应用程序可以控制多个厂家的控制器，控制器和其控制的执行器之间可以使用IGRS、zigbee，DLNA等通讯协议。物联网控制器控制一个或者多个执行器。执行器可以是家电，也可以是传感器甚至水泵等大型设备。

本发明的技术方案包括以下步骤：

1.应用程序识别执行器标识，例如存入二维码中的两段式标识0001:001002003，该标识代表标准标识为0001，物品标识为001002003；该标识贴于执行器上，应用程序可以通过手机摄像头读取，并识别输出0001:001002003。二维码示例图片如附图1。如果标识是RFID，也可以将其贴在执行器的内部。

2.应用程序发送需要控制的执行器标识至物联网标识服务平台进行解析。解析过程如下：在以上一步骤的两段式标识为例，其中标准标识取0001，物品标识取001002003。先以0001.tnsroot.cn查询事先注册于物联网标识服务平台的名称权威指针（NAPTR）记录，接收到正则表达式!^(.{3})(.{3})(.{3})!\3.\2.\1.tnsroot.cn/!,此正则表达式表示该产品代码具有3个字段，各字段长度分别为3、3、3位，取第三字段即“003”作为产品代码域名的第一部分，取第二字段即“002”作为产品代码域名的第二部分，取第一字段即“001”作为产品代码域名的第三部分，最后添加后缀“.tnsroot.cn”。最终转换得到的产品代码域名为：003.002.001.tnsroot.cn。

3.物联网标识解析器查询003.002.001.tnsroot.cn域名的名称权威指针（NAPTR），物联网标识服务平台返回执行器对应的控制器的地址（可以是IP也可以是URL）例如218.241.111.15/003/device_control_file.xml。应用程序通过http协议，例如使用http协议的GET方法从URL http://218.241.111.15/003/device_control_file.xml（控制器的地址）获取控制器的控制交互文件。控制交互文件使用xml语言描述以下项目：

执行器名称。执行器使用的通用名称，如“我的微波炉”。

设备ID。设备ID和应用程序自动识别标识一致，并且保证在物联网标识公共服务平台注册时唯一。

设备开关量描述。描述执行器开关量名称，开关状态。一个执行器可以有多个开关量，例如一个总的开关，和若干个分模块的开关。例如抽油烟机的总开关，和左右两个排风扇的开关。

设备参数调整动作描述。描述非开关量的参数调整动作。描述文件应包括参数名，调整方式（连续，步进，选项），调整步长，当前值。

设备信息描述。显示设备运行信息。内容包括信息名称，当前值。如温度，32摄氏度。

用户应用程序保存接收到的设备控制交互文件。

应用程序根据设备控制交互文件的描述，生成面向用户的控制界面。各描述符根据应用程序环境映射为相应UI控件。

例如开关量在android应用程序中映射为<ToggleButton android:id="+id/tb"

设备参数调整动作根据调整方式分别映射为滑动条、增减按钮、多选框，同时显示每一项的当前值。信息描述映射为text控件，并显示当前值。应用程序保存当前设备控制交互文件。用户根据界面显示进行更改，应用程序保存用户改变后的设备控制交互文件。如果除设备信息描述外的信息和之前保存的文件不一致，发送该文件（或该文件的一部分）给控制器。例如使用http协议的POST方法，将文件device_control_file.xml发给http://218.241.111.15/003/。

4.控制器按照设备控制交互文件的内容,根据自定义逻辑执行相应动作。控制器根据用户应用程序返回的设备控制交互文件中的设备ID，定位出其控制的哪个设备、以何种协议通信。并根据文件内容完成相应的设备开关，设备运行参数调整。例如RID为001002003的标识号表示厂家001的002号控制器控制的设备003，若设备003和控制器之间采用433MHz无线通讯频率，以ASK方式发送1为开，0为关，则控制器收到更新的设备控制交互文件转换为相应数据发送即可实现用户使用统一应用程序，操作不同厂家控制器，控制相应设备的目的。

与现有技术相比，本发明的优点：

1.实现应用程序和各种执行器之间的互通。

2.保持各个厂家和协议各自开发的自由度，实现应用开发和控制器及执行器开发的分工合作。

3.实现不同厂家和设备用统一的控制程序进行控制。

附图说明

图1为控制器二维码标识；

图2为物联网控制器互通系统。

具体实施方式

实施例1用户应用程序APP1在android手机平台实现。物联网标识服务平台使用cnnic的物联网标识公共服务平台。控制器C1为家电控制器，控制器C1使用433MHz ask通讯自定义控制协议，控制灯泡L1的开关和亮度，同时控制电源插座U1的开关。控制器C2为空调，其执行器和控制器在同一个设备上，其执行器记为C2‘。控制空调的开关和温度，风速，方向调节。控制器C2通过内部指令控制空调执行动作。

控制器C1厂家A在出厂时为L1分配唯一标识符0001：001002003，U1分配唯一标识符0001：001002004。控制器C2为C2‘分配唯一标识符0002：0010001003。标准标识0001的NAPTR记录注册为：!^(.{3})(.{3})(.{3})!\3.\2.\1.tnsroot.cn/!。标准标识0002的NAPTR记录注册为!^(.{3})(.{4})(.{3})!\3.\2.\1.tnsroot.cn/!。物品标识对应域名003.002.001.tnsroot.cn的NAPTR记录注册为http://218.241.108.15/003/device_control_file.xml；004.002.001.tnsroot.cn的NAPTR记录注册为http://218.241.108.15/004/device_control_file.xml；003.0001.001.tnsroot.cn的NAPTR记录注册为http://218.241.108.16/003/device_control_file.xml。C1的IP为218.241.108.15，C2的IP为218.241.108.16。C1，C2运行相应程序能响应http协议报文。

L1的控制交互描述文件：

U1的控制交互描述文件:

C2’的控制交互描述文件:

C1,C2内部程序轮询各自控制交互文件，解析其内容，执行相应动作。

L1,U1,C2贴印有其标识符内容的二维码。

APP1运行于adroid平台的手机上，APP1从摄像头获取贴于L1,U1,C2的二维码图像，解析出其标识符。以L1为例，App1发起对域名0001.tnsroot.cn的NAPTR记录查询得到返回结果!^(.{3})(.{3})(.{3})!\3.\2.\1.tnsroot.cn/!，用该返回结果对001002003处理后，得到域名003.002.001.tnsroot.cn，APP1发其对该域名的NAPTR记录查询得到http://218.241.108.15/003/device_control_file.xml。U1，C2的标识分别进行同样处理得到其注册的控制器的IP和设备控制交互描述文件。

APP1使用http协议的GET方法获取L1的设备交互描述文件。APP1根据设备交互描述文件生成用户控制L1的界面，开关量映射为android控件

连续调节亮度动作，映射为

用户通过APP1生成的L1控制界面控制L1，当控制界面发生改变，生成对应的设备控制交互文件，如果和之前文件不同，APP1通过http POST的方法将更改的xml发至http://218.241.108.15/003/。控制器C1对比APP1发来设备控制交互描述文件，文件和之前不一致时，以433MHz ask通讯自定义控制协议，将xml内容映射为相应控制指令控制灯泡L1的开关和亮度。

APP1对U1的控制，参考L1。

APP1对C2‘的控制，风向控制映射为android UI控件单选listview,温度控制映射为调高（按一下调高一度），调低（按一下调低一度）外，其他参考L1。C2对C2‘的控制直接通过内部指令进行。

图2描述了实施例的关键步骤。

物联网标识服务平台使用cnnic的物联网标识公共服务平台，执行器的唯一标识在CNNIC标识平台注册，公共服务平台存储执行器的标识和其对应的控制器地址的映射关系。手机上运行一个能识别执行器标识的应用程序，执行步骤①通过手机获取标识，执行步骤②发给物联网标识公共服务平台。物联网标识公共服务平台返回控制器地址（IP/URL），手机应用程序执行步骤③使用IP/url访问控制器的控制接口获取设备控制交互文件，用户根据控制控制接口提供的操作控制执行器行为。控制器执行步骤④对执行设备实施控制。构成完整物联网通用程序对各种控制器的互通控制的完整系统。

参考实施例一。本发明，不依赖APP运行操作系统，也不依赖控制器生产厂家，不依赖控制器所运行系统，同样不依赖控制器和执行器之间的通讯协议，任何更换平台系统的实施例都在本发明覆盖范围之内。

Claims

1.一种物联网控制器互通控制方法，其步骤为：

2）在每一所述执行器上设有其标识信息；

7）该控制器根据该控制交互文件对相应的执行器进行控制。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述执行器的标识信息为一二维码；控制端通过摄像头读取二维码标识信息。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述标识信息为一两段式标识信息，包括标准标识和物品标识。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述物联网标识服务平台先根据所述标准标识查询物联网标识服务平台的名称权威指针记录，得到一正则表达式；然后解析该正则表达式得到控制器地址。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述执行器的标识信息为RFID码；控制端通过RFID读取器读取RFID码标识信息。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述控制器根据该控制交互文件中的设备ID，定位出对应的执行器及通信协议；然后根据该控制交互文件内容调整该执行器的运行参数值。

7.如权利要求1～6任一所述的方法，其特征在于所述控制端为智能手机；所述控制交互文件为xml格式文件。

8.一种物联网控制器互通控制系统，其特征在于包括通过网络连接的物联网标识服务平台、控制端、控制器和执行器；其中，每一控制器控制一个或多个执行器，物联网标识服务平台中存储执行器的标识与对应控制器地址的映射关系；每一所述执行器上设有其标识信息，所述控制端上设有标识信息读取器。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于所述执行器的标识信息为一二维码，所述读取器为摄像头；或者所述执行器的标识信息为RFID码，所述读取器为RFID读取器。

10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于所述控制端为智能手机。