CN104735143B - 一种基于智能家居云平台的批量控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于智能家居云平台的批量控制系统和方法，该系统由云服务器，设备端和控制端三部分组成，采用“控制端打包命令‑云服务器解包命令‑设备端执行命令‑设备端反馈执行结果‑云服务器端更新设备状态数据库、打包反馈结果‑控制端解包反馈结果”的方式实现一条命令控制多个设备即远程批量控制。该基于智能家居云平台的批量控制系统和方法易于实施，控制效率高。

Description

一种基于智能家居云平台的批量控制系统和方法

技术领域

本发明涉及一种基于智能家居云平台的批量控制系统和方法。

背景技术

通用即插即用(UPnP)是一个分布式开放型网络体系结构，能使所有联网设备实现互联。符合UPnp协议规范的设备不需要传统的驱动程序，就可以实现自动连接和协同工作。因此，所有UPnP设备能够信息交互与资源共享，并且可以在主流操作系统上采用任何编程语言来实现，故它在物联网智能家居领域得到广泛关注。云计算和云存储为实现所有物联网智能家居终端信息交互提供了一个全新的思路，利用云计算与云存储超强的资源统一管理和调度能力，可以实现将全部UPnP设备信息进行存储和归类，并通过特定的API

为用户提供访问服务。

目前基于智能家居云平台的远程控制一般通过云服务器简单的逐条转发控制命令实现，具体描述为控制端针对单个设备发出控制命令，云服务器转发该控制命令至设备端，设备端执行命令并将执行结果经由云服务器转发到控制端。此远程控制方法仅能实现一条控制命令控制一个设备，不能批量控制。当用户需要控制多个设备时，只能通过多次重复操作控制界面的方式实现。这不仅降低了用户体验，而且无法有效利用云服务器超强的资源统一管理和调度能力。

公开号为CN1584760A的发明专利公开了一种基于批量生产控制系统的批量生产的控制方法【申请号：200410047924.3】，该专利提出了批量控制的概念，但是缺乏一整套具体的基于消息链和命令链的控制模式。

因此，有必要设计一种基于智能家居云平台的批量控制系统和方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于智能家居云平台的批量控制系统和方法，该基于智能家居云平台的批量控制系统和方法易于实施，控制效率高。

发明的技术解决方案如下：

一种基于智能家居云平台的批量控制系统，包括云服务器、作为设备端的被控设备和作为控制端的控制器；

云服务器、被控设备和控制器均接入到因特网中；

(1)被控设备包括：

配置模块：用于被控设备的第一次配置，配置信息包括与连接网络相关的信息、设备类型信息和设备信息，设备信息包括UUID和URL；

注册模块：用于在完成配置后，主动向云服务器发起连接线程，并在云服务器端进行注册；注册信息包括设备类型和设备信息；注册完成之后，该连接线程进入睡眠状态；

上报模块：用于在设备状态发生变化时，向云服务器上报设备状态信息；

执行模块：接收云服务器下发的控制命令，解析控制命令，调用功能函数执行命令内容；

(2)控制器包括：

连接模块：用于在每次打开控制器时主动连接至云服务器；

配置模块：用于对被控设备第一次配置，配置信息包括被控设备连接到网络的SSID和密码；

命令模块：用于发送针对一个或多个被控对象【又名智能家电设备(比如空调、洗衣机、电饭煲等家电设备)】的控制命令链至云服务器端；接收云服务器端传送的消息链并解析、显示控制结果；

(3)云服务器

数据存储模块：根据设备端被控设备的注册信息设计数据库对被控设备的相关信息存储；

设备状态管理模块：其作用是：当被控设备的设备状态变化时，及时刷新数据库；设备状态涉及“开”、“关”、“错误”三种状态：状态“开”表征该被控设备处于运行状态；状态“关”表征该被控设备处于关闭状态；状态“错误”则表征无法获取该被控设备状态(即无法正常返回操作信息)，或被控设备无法正确执行操作命令；

命令模块：用于解析控制命令链，按命令节点的序列号将所有操作对象的操作信息全部返回；返回的操作信息即为被控设备执行操作命令后的设备状态“开”、“关”、“错误”。

所述命令链由一系列命令节点组成；

每个命令节点包括三个部分：第一部分是该命令节点的序列号，第二部分是操作对象，第三部分是需要执行的命令动作；链头为起始符，链尾为结束符；

其中，操作对象能细分为多个子对象，同一命令节点内的子对象执行同一种命令；云服务器解析该命令节点时，并发处理所有子对象对应的操作；

控制端检测到用户输入控制命令时，生成新的命令链的起始符，将用户输入的命令“对象—命令”的对应关系生成命令节点，并为该命令节点添加序列号，用户输入结束，为该命令链添加结束符，生成完整命令链；

控制器将完整的命令链上传到云服务器处，其传输基于socket通信；

当云服务器端检测到控制端传送的命令链，按照命令节点的序列号顺序激活设备端被控设备的连接线程；当单个命令节点含有多个操作对象时，并发激活设备端多个被控设备的连接线程。

所述消息链由一系列消息节点组成，每个消息节点包括三个部分：第一部分是该消息节点的序列号，消息节点的序列号与该操作对象对应的命令节点序列号相同，第二部分是操作对象，第三部分是执行命令后的反馈结果；

其中，消息节点能细分为多个子对象，同一消息节点内的子对象的执行结果一致即执行结果同为“开”或“关”时，使用执行结果标示该消息节点中的“执行命令结果”部分；反之,“执行命令结果”部分标示为“错误”或“ERROR”；

当云服务器检测到所有激活的连接线程具有结果返回时，将所有的反馈信息按照命令链的节点序列号重组，生成消息链；当同一节点中的操作对象没有全部反馈信息时，该消息节点的执行结果为错误；

云服务器将重组好的消息链反馈给控制器，传输基于socket通信；

控制端检测到云服务器端传送的消息链时，按照消息节点的序列号解析消息链，并将执行结果按照“对象—执行结果”的方式展示给用户。

控制器中还包括查询模块：用于发送针对一个或多个被控对象【智能家电设备(比如空调、洗衣机、电饭煲等家电设备)】的查询命令链至云服务器；以及用于接收云服务器端传来的消息链并解析、显示查询结果；

所述的云服务器端还包括查询处理模块：用于解析查询命令链，查询结果按命令节点序列号的顺序返回；按照“节点序列号—操作对象—操作命令”的关系生成命令节点，同一个命令节点中操作命令只能有一个(“开”或“关”)，但是操作对象可以为一个或多个：一般情况下一个节点对应一个设备，但当多个对象需要同时执行同一个操作时，支持将这些操作对象封装在同一个节点内。

一种基于智能家居云平台的批量控制方法，采用前述的基于智能家居云平台的批量控制系统对被控对象实施控制。

所述的基于智能家居云平台的批量控制方法包括以下步骤：

步骤1：控制端打包命令；

控制器根据用户的输入形成命令链，并将命令链发送至云服务器；

步骤2：云服务器解包命令；

云服务器对命令链进行解析，并基于解析得到的信息激活控制对象的连接线程；控制对象为一个或多个被控设备；解析得到的信息包括被控对象信息和操作指令；

步骤3：设备端执行命令；

被控设备与云服务完成连线后，接收并执行云服务器发出的操作指令；

步骤4：设备端反馈执行结果；

被控设备执行完成所述的操作指令后，返回执行结果到云服务器端；

步骤5：云服务器端更新被控设备状态数据库、打包反馈结果；

云服务器端根据收到的反馈结果更新被控设备的状态数据库，以及生成消息链并将消息链发送给控制器；

步骤6：控制端解包反馈结果

控制器对接收到的消息链进行解析，获取被控设备的执行结果；

所述命令链由一系列命令节点组成；

每个命令节点包括三个部分：第一部分是该命令节点的序列号，第二部分是操作对象，第三部分是需要执行的命令动作；链头为起始符，链尾为结束符；

其中，操作对象能细分为多个子对象，同一命令节点内的子对象执行同一种命令；云服务器解析该命令节点时，并发处理所有子对象对应的操作；

控制端检测到用户输入控制命令时，生成新的命令链的起始符，将用户输入的命令“对象—命令”的对应关系生成命令节点，并为该命令节点添加序列号，用户输入结束，为该命令链添加结束符，生成完整命令链；

控制器将完整的命令链上传到云服务器处，传输基于socket通信；

当云服务器端检测到控制端传送的命令链，按照命令节点的序列号顺序激活设备端被控设备的连接线程；当单个命令节点含有多个操作对象时，并发激活设备端多个被控设备的连接线程；

所述消息链由一系列消息节点组成，每个消息节点包括三个部分：第一部分是该消息节点的序列号，消息节点的序列号与该操作对象对应的命令节点序列号相同，第二部分是操作对象，第三部分是执行命令后的反馈结果；

其中，消息节点能细分为多个子对象，同一消息节点内的子对象的执行结果一致，即执行结果同为“开”或“关”时，使用执行结果标示该消息节点中的“执行命令结果”部分；反之,“执行命令结果”部分标示为“错误”或“ERROR”；

当云服务器检测到所有激活的连接线程具有结果返回时，将所有的反馈信息按照命令链的节点序列号重组，生成消息链；当同一节点中的操作对象没有全部反馈信息时，该消息节点的执行结果为错误；

云服务器将重组好的消息链反馈给控制器，传输基于socket通信；

控制端检测到云服务器端传送的消息链时，按照消息节点的序列号解析消息链，并将执行结果按照“对象—执行结果”的方式展示给用户。

有益效果：

本发明的基于智能家居云平台的批量控制系统和方法，该系统由云服务器，设备端和控制端三部分组成，采用“控制端打包命令—云服务器解包命令—设备端执行命令—设备端反馈执行结果—云服务器端更新设备状态数据库、打包反馈结果—控制端解包反馈结果”的方式实现一条命令控制多个设备即远程批量控制，易于实施，易于操作，能实现远程控制，适合推广实施。

本发明为用户远程批量管理家电提供更加方便和人性化的定制服务。当控制多个智能家电设备(比如空调、洗衣机、电饭煲等家电设备)时，用户无须在控制端(一般为手机，ipad等智能终端设备)反复操作控制界面，只需操作一次控制界面即可根据用户的个性化需求将多条命令定制为命令链，上传给云服务器，提高用户体验。

本发明中设计的云服务器模块的功能不再局限于简单的转发单条控制命令至被控设备和存储被控设备的状态。而是在云服务器中进行命令链的解析、将解析后的单条命令传输给被控设备、封装多条被控设备执行操作后的设备状态至一条消息链等操作，较充分利用云服务器强大的计算和存储能力。

附图说明

图1为基于智能家居云平台的批量控制系统的系统框架图；

图2为图1系统功能示意图；

图3为命令链结构示意图；

图4为含多个子对象的命令节点示意图；

图5为消息链结构示意图；

图6为含多个子对象的消息节点示意图；

图7为顺序批处理机制时序图；

图8为含并发处理的批处理机制时序图。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例1：

如图1-8；

系统框架如图1。

1、设备端

配置模块：设备第一次配置，包括连接网络、设备类型、设备信息(UUID,URL等)。

注册模块：完成配置后，设备主动向云服务器发起连接，并在云端进行注册。注册信息包括设备类型、设备信息(UUID,URL等)。注册完成之后，该连接线程进入sleep状态。

上报模块：设备状态在有变化时上报服务器。

执行模块：接收云服务器下发的控制命令，解释消息体的内容，调用功能函数执行命令内容。

2、控制端

连接模块：每次打开控制端，均会主动连接至云服务器。

配置模块：对被控设备第一次配置，包括设备的连接网络，连接网络的SSID和PASSWORD

查询模块：发送针对一个或多个智能家电设备(比如空调、洗衣机、电饭煲等家电设备)的查询命令链至云服务端；接收云服务器端传来的消息链并解析、显示查询结果

命令模块：发送针对一个或多个智能家电设备(比如空调、洗衣机、电饭煲等家电设备)的控制命令链至云服务器端；接收云服务器端传送的消息链并解析、显示控制结果。

3、云服务器

数据存储模块：根据设备的注册信息设计数据库对设备的相关信息存储。

设备状态管理模块：当设备状态变化时，及时刷新数据库。其中设备状态涉及“开”、“关”、“错误”三种状态：状态“开”表征该设备处于运行状态；状态“关”表征该设备处于关闭状态；状态“错误”则表征无法获取该设备状态。

查询处理模块：解析查询命令链，查询结果按命令节点序列号的顺序返回。按照“节点序列号—操作对象—操作命令”的关系生成命令节点。同一个命令节点中操作命令只能有一个(“开”或“关”)，但是操作对象可以为一或多个：一般情况下一个节点对应一个设备，但当多个对象需要同时执行同一个操作时可以将这些操作对象封装在同一个节点内。详细结构可参考命令链构成部分。

命令模块：解析控制命令链，按命令节点的序列号将所有操作对象的操作信息全部返回。返回的操作信息即为设备端执行操作命令后的设备状态“开”、“关”、“错误”。其中“开”表征设备处在运行状态，“关”表征设备处在关闭状态，“错误”表征设备无法正确执行操作命令或无法正常返回操作信息。

三、批处理方法

基于智能家居云平台的批量控制系统由设备端、云服务器和控制端三部分共同组成。

该系统通过“控制端打包命令—云服务器解包命令—设备端执行命令—设备端反馈执行结果—云服务器端更新设备状态数据库、打包反馈结果—控制端解包反馈结果”的方式实现批量控制，具体描述为：用户输入一个或多个控制命令，如智能家电的“开”，“关”命令；控制端将用户输入的单个控制命令按照“对象—命令”的对应关系生成命令节点，并将命令节点按照用户意愿(一般按输入的先后顺序)生成命令链；云服务器端收到命令链后解析，激活操作对象的连接线程；设备端(即操作对象)执行命令后将执行结果反馈给云服务器；云服务器更新存储设备状态的数据库，并将反馈结果按照特定顺序(同一操作对象对应的命令节点序列号与消息节点序列号应为一致)重组为消息链，并将消息链返回控制端；控制端解析消息链，并按照“操作对象—执行结果”的方式展示给用户，如”冰箱—开“，”灯—关“，此远程控制结束。由此可见，应用于该系统的批处理方法重点涉及命令链以及消息链的构成、生成、传递、解析。

1、命令链

(1)命令链的构成

命令链由一系列命令节点组成。每个节点包括三个部分：第一部分是该命令节点的序列号，第二部分是操作对象，第三部分是需要执行的命令动作。链头为起始符，链尾为结束符。其命令链结构如图3。

其中，操作对象可细分为多个子对象，同一命令节点内的子对象执行同一种命令。云服务器解析该命令节点时，并发处理所有子对象对应的操作。

(2)命令链的生成

控制端检测到用户输入控制命令时，生成新的命令链(即生成起始符，可约定为某个特殊字符)。将用户输入的命令“对象—命令”的对应关系生成命令节点，并为该节点添加序列号。用户输入结束，为该命令链添加结束符，生成完整命令链。具体可见顺序批处理机制时序图。

(3)命令链的传输

控制端将完整的命令链上传到云服务器处，其传输基于socket通信。

(4)命令链的解析

当云服务器端检测到控制端传送的命令链，按照命令节点的序列号顺序激活设备端的连接线程。当单个命令节点含有多个操作对象时，并发激活设备端的连接线程。

2、消息链

(1)消息链的构成

消息链由一系列消息节点组成每个节点包括三个部分：第一部分是该消息节点的序列号(与该操作对象对应的命令节点序列号一致)，第二部分是操作对象，第三部分是执行命令后的反馈结果。

其中，消息节点可细分为多个子对象，同一消息节点内的子对象的执行结果一致则使用执行结果标示该消息节点中的“执行命令结果”部分。反之,“执行命令结果”部分标示为“ERROR”。

(2)消息链的生成

当云服务器检测到所有激活的连接线程具有结果返回时，将所有的反馈信息按照命令链的节点序列号重组，生成消息链。当同一节点中的操作对象没有全部反馈信息时，该消息节点的执行结果为错误。

(3)消息链的传输

云服务器端将重组好的消息链反馈给控制端，其传输基于socket通信。

(4)消息链的解析

控制端检测到云服务器端传送的消息链时，按照消息节点的序列号解析消息链，并将执行结果按照“对象—执行结果”的方式展示给用户。

3、批处理机制

由于单个命令节点可能对应一个或多个操作对象，故处理机制分为两种：一种为顺序批处理机制，即云服务器端按照命令节点的序列号顺序激活操作对象的连接线程；另一种为含并发处理的批处理机制，即当某个命令节点对应多个子操作对象时，并发激活子操作对象的连接线程，其他命令节点按顺序批处理机制处理。

(1)顺序批处理机制

如批处理时序图7中显示，云服务器按照命令节点序列号顺序激活节点对象对应的连接线程。所有的操作对象返回执行结果后，云服务器端按照特定顺序(即同一对象对应的命令节点序列号与消息节点序列号一致)将执行结果生成消息链返回。

(2)含并发处理的批处理机制

在命令链中，如果同一命令节点中包含多个子对象，云服务器对该节点中的所有对象并发处理，即同时激活所有子对象的连接线程。其他命令节点按照顺序批处理机制处理。其并发处理的时序图如图8。

当所有子对象的执行结果不一致时，反馈控制端“ERROR”信息，并提示用户具体查询。

Claims (3)

1.一种基于智能家居云平台的批量控制系统，其特征在于，包括云服务器、作为设备端的被控设备和作为控制端的控制器；

云服务器、被控设备和控制器均接入到因特网中；

(1)被控设备包括：

配置模块：用于被控设备的第一次配置，配置信息包括与连接网络相关的信息、设备类型信息和设备信息，设备信息包括UUID和URL；

注册模块：用于在完成配置后，主动向云服务器发起连接线程，并在云服务器端进行注册；注册信息包括设备类型和设备信息；注册完成之后，该连接线程进入睡眠状态；

上报模块：用于在设备状态发生变化时，向云服务器上报设备状态信息；

执行模块：接收云服务器下发的控制命令，解析控制命令，调用功能函数执行命令内容；

(2)控制器包括：

连接模块：用于在每次打开控制器时主动连接至云服务器；

配置模块：用于对被控设备第一次配置，配置信息包括被控设备连接到网络的SSID和密码；

命令模块：用于发送针对一个或多个被控对象的控制命令链至云服务器端；接收云服务器端传送的消息链并解析、显示控制结果；

(3)云服务器

数据存储模块：根据设备端被控设备的注册信息设计数据库对被控设备的相关信息存储；

设备状态管理模块：其作用是：当被控设备的设备状态变化时，及时刷新数据库；设备状态涉及“开”、“关”、“错误”三种状态：状态“开”表征该被控设备处于运行状态；状态“关”表征该被控设备处于关闭状态；状态“错误”则表征无法获取该被控设备状态，或被控设备无法正确执行操作命令；

命令模块：用于解析控制命令链，按命令节点的序列号将所有操作对象的操作信息全部返回；返回的操作信息即为被控设备执行操作命令后的设备状态“开”、“关”、“错误”；

所述命令链由一系列命令节点组成；

每个命令节点包括三个部分：第一部分是该命令节点的序列号，第二部分是操作对象，第三部分是需要执行的命令动作；链头为起始符，链尾为结束符；

其中，操作对象能细分为多个子对象，同一命令节点内的子对象执行同一种命令；云服务器解析该命令节点时，并发处理所有子对象对应的操作；

控制端检测到用户输入控制命令时，生成新的命令链的起始符，将用户输入的命令“对象—命令”的对应关系生成命令节点，并为该命令节点添加序列号，用户输入结束，为该命令链添加结束符，生成完整命令链；

控制器将完整的命令链上传到云服务器处，其传输基于socket通信；

当云服务器端检测到控制端传送的命令链，按照命令节点的序列号顺序激活设备端被控设备的连接线程；当单个命令节点含有多个操作对象时，并发激活设备端多个被控设备的连接线程；

所述消息链由一系列消息节点组成，每个消息节点包括三个部分：第一部分是该消息节点的序列号，消息节点的序列号与该操作对象对应的命令节点序列号相同，第二部分是操作对象，第三部分是执行命令后的反馈结果；

其中，消息节点能细分为多个子对象，同一消息节点内的子对象的执行结果一致即执行结果同为“开”或“关”时，使用执行结果标示该消息节点中的“执行命令结果”部分；反之,“执行命令结果”部分标示为“错误”或“ERROR”；

当云服务器检测到所有激活的连接线程具有结果返回时，将所有的反馈信息按照命令链的节点序列号重组，生成消息链；当同一节点中的操作对象没有全部反馈信息时，该消息节点的执行结果为错误；

云服务器将重组好的消息链反馈给控制器，传输基于socket通信；

控制端检测到云服务器端传送的消息链时，按照消息节点的序列号解析消息链，并将执行结果按照“对象—执行结果”的方式展示给用户；

控制器中还包括查询模块：用于发送针对一个或多个被控对象的查询命令链至云服务器；以及用于接收云服务器端传来的消息链并解析、显示查询结果；

所述的云服务器端还包括查询处理模块：用于解析查询命令链，查询结果按命令节点序列号的顺序返回；按照“节点序列号—操作对象—操作命令”的关系生成命令节点，同一个命令节点中操作命令只能有一个，但是操作对象可以为一个或多个：一般情况下一个节点对应一个设备，但当多个对象需要同时执行同一个操作时，支持将这些操作对象封装在同一个节点内。

2.一种基于智能家居云平台的批量控制方法，其特征在于，采用权利要求1所述的基于智能家居云平台的批量控制系统对被控对象实施控制。

3.根据权利要求2所述的基于智能家居云平台的批量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：控制端打包命令；

控制器根据用户的输入形成命令链，并将命令链发送至云服务器；

步骤2：云服务器解包命令；

云服务器对命令链进行解析，并基于解析得到的信息激活控制对象的连接线程；控制对象为一个或多个被控设备；解析得到的信息包括被控对象信息和操作指令；

步骤3：设备端执行命令；

被控设备与云服务器 完成连线后，接收并执行云服务器发出的操作指令；

步骤4：设备端反馈执行结果；

被控设备执行完成所述的操作指令后，返回执行结果到云服务器端；

步骤5：云服务器端更新被控设备状态数据库、打包反馈结果；

云服务器端根据收到的反馈结果更新被控设备的状态数据库，以及生成消息链并将消息链发送给控制器；

步骤6：控制端解包反馈结果；

控制器对接收到的消息链进行解析，获取被控设备的执行结果；

所述命令链由一系列命令节点组成；

每个命令节点包括三个部分：第一部分是该命令节点的序列号，第二部分是操作对象，第三部分是需要执行的命令动作；链头为起始符，链尾为结束符；

其中，操作对象能细分为多个子对象，同一命令节点内的子对象执行同一种命令；云服务器解析该命令节点时，并发处理所有子对象对应的操作；

控制端检测到用户输入控制命令时，生成新的命令链的起始符，将用户输入的命令“对象—命令”的对应关系生成命令节点，并为该命令节点添加序列号，用户输入结束，为该命令链添加结束符，生成完整命令链；

控制器将完整的命令链上传到云服务器处，传输基于socket通信；

当云服务器端检测到控制端传送的命令链，按照命令节点的序列号顺序激活设备端被控设备的连接线程；当单个命令节点含有多个操作对象时，并发激活设备端多个被控设备的连接线程；

所述消息链由一系列消息节点组成，每个消息节点包括三个部分：第一部分是该消息节点的序列号，消息节点的序列号与该操作对象对应的命令节点序列号相同，第二部分是操作对象，第三部分是执行命令后的反馈结果；

其中，消息节点能细分为多个子对象，同一消息节点内的子对象的执行结果一致，即执行结果同为“开”或“关”时，使用执行结果标示该消息节点中的“执行命令结果”部分；反之，“执行命令结果”部分标示为“错误”或“ERROR”；

当云服务器检测到所有激活的连接线程具有结果返回时，将所有的反馈信息按照命令链的节点序列号重组，生成消息链；当同一节点中的操作对象没有全部反馈信息时，该消息节点的执行结果为错误；

云服务器将重组好的消息链反馈给控制器，传输基于socket通信；

控制端检测到云服务器端传送的消息链时，按照消息节点的序列号解析消息链，并将执行结果按照“对象—执行结果”的方式展示给用户。