CN105007205A - 一种实现智能家居设备统一管理和控制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种实现智能家居设备统一管理和控制的方法，该方法需提供一主机，该主机设有设备管理控制层、设备模型层、设备抽象层、数据协议层、通信协议层及硬件驱动层；通过设备管理控制层将所有设备以数据结构呈现，并保存在数据库中，设备之间进行联合控制；通过设备模型层将所有设备抽象成同一种类型，以设备方式呈现，并增加了识别信息；设备抽象层包括设备类型的抽象和设备控制的抽象；通过数据协议层将每个设备的操作及其对应的控制命令一一对应，形成完整的控制数据发送到通信协议层；通过通信协议层将控制数据封装在对应的通信协议上；通过硬件驱动层将封装后的控制数据发送给终端设备。本发明解决了智能家居设备的统一管理和控制。

Description

一种实现智能家居设备统一管理和控制的方法

技术领域

本发明涉及一种通信技术领域，尤其涉及一种实现智能家居设备统一管理和控制的方法。

背景技术

随着物联网的发展，普遍使用智能家居设备已经成为一个重要的发展方向，人们对家电控制的智能化需求也越来越强。接入智能家居的智能终端设备有采用zigbee协议、z-wave协议、蓝牙、wifi等协议，在传输协议相同的基础上，各种厂家的智能设备控制协议存在非常大的差异，设备控制兼容性比较差。而家庭为了成本考虑，经常采用不同厂家设备，管理和控制不同设备成为智能家居一个发展瓶颈，目前市场上每个厂家智能设备，甚至每一种设备都对应一个手机app来实现控制，这也是智能家居难以实现走进千家万户的原因之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种实现智能家居设备统一管理和控制的方法，以实现对不同厂家的智能家居设备的统一控制和管理，并可以实现不同厂家之间的设备相互控制。

本发明是这样实现的：

一种实现智能家居设备统一管理和控制的方法，所述方法需提供一主机，所述主机上设有设备管理控制层、设备模型层、设备抽象层、数据协议层、通信协议层以及硬件驱动层；

通过所述设备管理控制层将所有设备以统一的数据结构呈现，并保存在数据库中，所有设备包括其身份信息和状态信息，并对数据库中的设备之间进行联合控制；

通过所述设备模型层将所有设备抽象成同一种类型，所有设备以统一的设备方式呈现，并增加了用户识别该种类型的信息；

所述设备抽象层包括设备类型的抽象和设备控制的抽象，所述设备类型的抽象是根据设备类型属性将所有设备分为主类型与次类型两级，每个设备以自身所属的主次类型名称进行呈现；所述设备控制的抽象是将每个设备的操作抽象为增加设备的操作、删除设备的操作、查询参数的操作和修改参数的操作，查询参数的操作和修改参数的操作是将设备的参数进行归类抽象，每个设备的操作都以设备的唯一身份信息作为底层操作的依据；

通过所述数据协议层将每个设备的操作及其对应的控制命令一一对应，形成完整的控制数据发送到通信协议层进行封装；

通过所述通信协议层将数据协议层发送过来的控制数据封装在对应的通信协议上；

通过硬件驱动层将完整的通信协议封装后的控制数据通过对应的接口发送给射频模块或通信模块，再通过通信管道发送给终端设备进行管理和控制。

进一步地，所述设备抽象层中的主类型包括十大类，分别为：

安防感应器类、视频监控类、门锁类、灯光类、窗帘类、背景音乐类、环境控制类、影音观赏类、电器类、对讲类。

进一步地，所述设备抽象层中将设备的参数进行归类，包括：

枚举型、整型、字符串型、布尔型。

进一步地，所述主机为机顶盒。

本发明具有如下优点：本发明解决了智能家居设备的统一管理和控制，方便用户接入更多不同协议、不同厂家的设备，实现用一套软件就能控制所有设备。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的一种实现智能家居设备统一管理和控制的方法执行流程图。

图2为本发明的一种实现智能家居设备统一管理和控制的方法具体操作流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一种实现智能家居设备统一管理和控制的方法，所述方法需提供一主机，所述主机为机顶盒，并设有设备管理控制层、设备模型层、设备抽象层、数据协议层、通信协议层以及硬件驱动层；

所述设备管理控制层在设备模型层之后，主要实现设备的管理和客户端的通信功能；通过所述设备管理控制层将所有设备(包括其身份信息和状态信息)以统一的数据结构呈现，保存在数据库中，并对数据库中的设备之间进行联合控制；从客户端发出的目标设备全部以智能设备的描述文件xml方式传送过来，此时从客户端发出控制和通信数据中没有任何厂家和协议信息，只有用户关心的对设备的描述、状态和控制等，因为在本层中设备的厂家通信协议都已经不存在了，设备之间的互联动制就变得简单了，比如当光感传感器检测到的亮度小于某一个值时，并且人体感应器检测到有人活动时，点亮灯光，这样的操作在系统中就很容易实现了；

通过所述设备模型层将所有设备再次抽象成同一种类型，所有设备以统一的设备方式呈现，并增加了用户识别该种类型的信息，如设备的名称(智能设备，智能设备中保留了十大类设备的全部细节参数，每个设备以一个xml文件保存)、设备所在的房间、用户私有描述信息、设备私有的参数等，而属于设备私有的参数(如灯光亮度，温度传感器的温度)信息，抽象为“属性”：“值”这样对应关系的组合，如“室温”：“25度”这样的表达方式，在设备抽象层中抽象出来的主次类型决定了这个设备私有的参数有哪一些；设备模型层是在设备抽象层基础之上的，是为了设备管理控制层做准备的，这层抽象让所有设备都可以保存在同一个数据库中，这样使设备管理控制层在检索联合控制的设备时不需要查询多种数据库，降低操作复杂度，提升控制效率，同时统一网络通信中的数据结构，简化通信流程；

所述设备抽象层中所有的设备以十大类的类型呈现和操作，所述设备抽象层包括设备类型的抽象和设备控制的抽象，所述设备类型的抽象是根据设备类型属性将所有设备分为主类型与次类型两级，主类型包括十大类，分别为：安防感应器类、视频监控类、门锁类、灯光类、窗帘类、背景音乐类、环境控制类、影音观赏类、电器类、对讲类，次类型是用以确定设备携带哪些具体的参数以及参数的类型，每个设备以自身所属的主次类型名称进行呈现；所述设备控制的抽象是将每个设备的操作抽象为增加设备的操作、删除设备的操作、查询参数的操作和修改参数的操作，查询参数的操作和修改参数的操作是将设备的参数进行归类抽象，设备的参数分为：枚举型、整型、字符串型、布尔型等，有了这样的抽象，设备的修改参数操作也可以统一，布尔型的参数就以开关的形式呈现和控制，整型以范围和步进的进度条方式呈现和控制，诸如此类；布尔型参数有很多，比如灯的开关、电器的开关等，这些开关对用户呈现的都是ON/OFF的方式，所以在设备抽象层之上的层，参数的值也只有0和1这两种；每个设备的操作都以设备的唯一身份信息作为底层操作的依据；

厂家控制设备的协议实现在该层中，这些控制协议经常是私有的，不公开，这部分是导致各种设备不能统一控制和互联互通的主要原因；每个厂家对同一类设备的同一个设备的控制命令不一样，通过所述数据协议层将每个设备的操作及其对应的控制命令一一对应，形成完整的控制数据发送到通信协议层进行封装；

通过所述通信协议层将数据协议层发送过来的控制数据封装在对应的通信协议上；通信协议指国际标准的通信协议，在智能家居领域常用的如IEEE 802.15.4/ZigBee无线通信协议、TCP/IP协议、Z-wave通信协议、蓝牙4.0通信协议等；理论上来说，这些协议也是与厂家无关的，只是不同厂家偏重于使用某一两种协议；

通过所述硬件驱动层将完整的通信协议封装后的控制数据通过对应的接口发送给射频模块或通信模块，再通过通信管道发送给终端设备进行管理和控制；这部分和终端设备的接口有关系，有的终端设备以USB与主机相连，有的终端设备以串口(UATR)与主机相连，或者是SDIO接口PCI接口，硬件驱动层即与这些接口有关，常见不同的厂家采用相同USB的接口控制其智能设备。

设备管理控制层、设备模型层是与厂家和协议无关的部分，设备抽象层、数据协议层、通信协议层、硬件驱动层是与厂家和协议有关的部分。

如图2所示，为使本发明更明显易懂，以用户通过客户端发送控制命令以实现设备的关灯操为例，具体操作步骤如下：

步骤1、用户通过客户端将目标设备的控制命令发送到主机，主机接收该控制命令后，将该控制命令进行解析，得到目标设备的身份信息，主机根据该目标设备的身份信息查询数据库中是否存在该目标设备，若不存在，返回客户端发送下一目标设备；若存在，则判断数据库中是否还存在与该目标设备响应的联动设备，若有，则对该目标设备与其联动设备进行联合控制，否则，仅对该目标设备进行控制；

步骤2、再将该控制命令进行解析，得到目标设备的操作信息，所述目标设备的操作信息包括设备的主类型、设备的次类型、设备的操作指令、厂家信息和协议信息；然后将目标设备的身份信息和目标设备的操作信息载入控制队列中；

步骤3、将联动设备进行解析，得到联动设备的身份信息及其操作信息，所述联动设备的操作信息包括设备的主类型、设备的次类型、设备的操作指令、厂家信息和协议信息；同时，将该联动设备的身份信息及其操作信息载入控制队列中；

步骤4、主机根据控制队列中设备的操作信息的设备的主类型(如设备的主类型为灯光类)、设备的次类型(设备的次类型为开关二值型)、设备的操作指令(关灯)、厂家信息和协议信息，得到一个相应的控制命令帧；

步骤5、主机将该控制命令帧进行通信协议的封装后，根据控制队列中设备的身份信息由硬件驱动接口发送到通信模块，再由通信模块发送给终端设备进行控制；

步骤6、终端设备将其改变后的设备状态通过通信模块传输至主机，主机更新数据库中的设备状态，并将该设备状态回馈给客户端；

主机是指带CPU这样运算能力的模块，一般我们使用一个集成芯片，它包含CPU、内存、固态存储等运算能力的核心组件，还包括一些外围的通信接口用于采集外部数据和与外界通信，如USB、UART、IO、PCI、SDIO、网口等，主机可以不用局限于机顶盒。通过这些通信接口我们可以与外界通信模块连接，比如，在USB接口上对接Zigbee的控制模块，控制数据以Zigbee通信协议和频率的发送，到达相应的终端设备。通信模块通过通信管道与终端设备连接，这里的通信管道是指通信协议和通信载波，如wifi，蓝牙，RS232协议等，可以是有线的或无线的。

对用户来说，不需要考虑设备用的是什么协议，什么厂家的设备，手机控制端呈现了设备所有的参数属性。本设计中使用机顶盒作为智能家居控制中心，主机可以不用局限于机顶盒，具备USB，串口，PCI，UART等接口的一定计算能力的CPU的集成芯片都可以实现。在原有的硬件电路上增加zigbee收发模块，z-wave收发模块，wifi模块或蓝牙模块，或射频模块，以实现不同协议和不同厂家设备的同时控制。本方法主要包含设备类型自动识别，厂家信息自动识别，动态加载设备驱动，动态分析设备参数等功能。

如表1所示，我们将智能家居的设备类型划分为以下的类型(以下列举不包含全部类型)：

设备类型的抽象以灯光为例，从控制上来看，灯光一般都有开关属性，对于调光型的灯光，还有亮度的参数；设备控制的抽象以灯光为例，修改的属性简化为开关和亮度两种属性，这个对所有的厂家的设备都是一样的，用户关心的也就是这两种信息。

表1：

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (4)

1.一种实现智能家居设备统一管理和控制的方法，所述方法需提供一主机，其特征在于：所述主机上设有设备管理控制层、设备模型层、设备抽象层、数据协议层、通信协议层以及硬件驱动层；

通过所述设备管理控制层将所有设备以统一的数据结构呈现，并保存在数据库中，所有设备包括其身份信息和状态信息，并对数据库中的设备之间进行联合控制；

通过所述设备模型层将所有设备抽象成同一种类型，所有设备以统一的设备方式呈现，并增加了用户识别该种类型的信息；

所述设备抽象层包括设备类型的抽象和设备控制的抽象，所述设备类型的抽象是根据设备类型属性将所有设备分为主类型与次类型两级，每个设备以自身所属的主次类型名称进行呈现；所述设备控制的抽象是将每个设备的操作抽象为增加设备的操作、删除设备的操作、查询参数的操作和修改参数的操作，查询参数的操作和修改参数的操作是将设备的参数进行归类抽象，每个设备的操作都以设备的唯一身份信息作为底层操作的依据；

通过所述数据协议层将每个设备的操作及其对应的控制命令一一对应，形成完整的控制数据发送到通信协议层进行封装；

通过所述通信协议层将数据协议层发送过来的控制数据封装在对应的通信协议上；

通过硬件驱动层将完整的通信协议封装后的控制数据通过对应的接口发送给射频模块或通信模块，再通过通信管道发送给终端设备进行管理和控制。

2.根据权利要求1所述的一种实现智能家居设备统一管理和控制的方法，其特征在于：所述设备抽象层中的主类型包括十大类，分别为：

安防感应器类、视频监控类、门锁类、灯光类、窗帘类、背景音乐类、环境控制类、影音观赏类、电器类、对讲类。

3.根据权利要求1所述的一种实现智能家居设备统一管理和控制的方法，其特征在于：所述设备抽象层中将设备的参数进行归类，包括：

枚举型、整型、字符串型、布尔型。

4.根据权利要求1所述的一种实现智能家居设备统一管理和控制的方法，其特征在于：所述主机为机顶盒。