CN105278489A

CN105278489A - 一种智能家居系统

Info

Publication number: CN105278489A
Application number: CN201410384049.1A
Authority: CN
Inventors: 伍兴云
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-06-20
Filing date: 2014-08-06
Publication date: 2016-01-27

Abstract

一种智能家居系统，包括智能路由器以及分别与智能路由器连接的便携式多媒体装置、服务器和智能插座，其中：智能路由器通过互联网与便携式多媒体装置通信，通过外网与服务器通信，并且智能路由器上装有使用串口的电力线通信模块；便携式多媒体装置用于提供用户的位置信息，并利用应用程序分析用户去过的地方，向服务器提供家居部署方案；服务器用于连通便携式多媒体装置和家庭局域网和保存用户数据；智能插座用于实现家具设备在遥控下的开启和关闭。利用本发明的智能家居系统，可以根据用户的位置和运动轨迹，自动地、实时地控制智能插座。本发明采用的智能插座，通信距离更长，通信更安全，造价相对于其它插座更低廉。

Description

一种智能家居系统

技术领域

本发明涉及智能家居领域技术，特别涉及一种智能家居系统。

背景技术

随着大量采用电子技术的家用电器的面市以及通信技术的快速发展，出现了对住宅中多种家电、通信、安保设备通过总线技术进行监视和控制的商用系统，即智能家居。

智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事物管理系统，提高家居的安全性、便捷性以及舒适性。

传统的家居智能系统全部都是仅仅把家里的设备的插座摆在了用户移动设备上，用户还需手工控制开关，或者定时控制设备，这并不是真正意义上的智能家居。

中国专利“一种移动机器人智能家居控制系统”，授权公告号为CN203259876U的专利文件，公开了一种移动机器人智能家居控制系统，移动机器人内集成有智能家居控制系统，其包括运动模块、定位导航模块、处理器模块、Wi-fi无线收发模块和移动机器人控制；处理器模块通过Wi-fi无线收发模块经由无线路由器与移动机器人控制进行双向通信；所述运动模块、定位导航模块、摄像模块和避障模块分别与处理器模块双向通信并通过彼此的相互配合对移动机器人进行定位导航与室内巡游；通过彼此的相互配合对智能家居进行远距离监控。但是，该技术方案仍然需要人工操作移动机器人控制来实现对家居电器的远程操控。

因此，迫切需要一种智能家居系统，使得可以根据用户的位置以及运动轨迹，实时地、自发地控制家居设备。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种智能家居系统，包括智能路由器以及分别与所述智能路由器连接的便携式多媒体装置、服务器和智能插座，其中：

所述智能路由器通过互联网与所述便携式多媒体装置通信，通过外网与所述服务器通信，并且所述智能路由器上装有使用串口的电力线通信模块；

所述便携式多媒体装置用于提供用户的位置信息，并利用应用程序分析用户去过的地方，向所述服务器提供家居部署方案；

所述服务器用于连通所述便携式多媒体装置和家庭局域网和保存用户数据；

所述智能插座用于实现家居设备在遥控下的开启和关闭。

进一步地，所述智能路由器使用busybox开源系统，通过80端口与所述便携式多媒体装置通信，通过808端口与所述服务器通信，利用所述电力线通信模块通过电力线与所述智能插座通信。

进一步地，所述智能插座由计算模块、控制模块、电力线通信模块、时钟模块组成，其中所述计算模块分别与时钟模块、电力线通信模块以及控制模块连接。

进一步地，所述计算模块的控制芯片基于Arduino单独定制，并且所述控制模块包括双路继电器。

进一步地，所述智能路由器和所述智能插座采用非对称性加密。

进一步地，所述智能插座具有唯一的ID，所述ID是所述智能路由器标识插座信息以及插座与路由器之间通信加密插座端的私钥。

进一步地，所述服务器使PHP+Mysql+apache结构，并且所述用户数据包括用户信息、用户的路由器信息以及用户的插座信息。

进一步地，所述智能路由器的脚本语言使用PHP，使用goahead作为服务器端并基于Linux系统进行定制。

进一步地，所述智能家居系统基于LBS进行智能控制，利用所述便携式多媒体装置的导航应用进行用户的定位。

进一步地，所述便携式多媒体装置包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑。

采用上述技术方案，本发明的有益效果有：

1.本发明的对于传统的智能家居系统是革命性的，利用本发明的智能家居系统，可以根据用户的位置和运动轨迹，自动地、实时地控制智能插座。

2.本发明的智能插座可以取代传统使用无线通信的智能插座，本发明的智能插座并不需要进行无线连接，它本身就可以用电力线进行通信。在本发明的智能插座上使用优先通信方式进行通信，在通信中采用安全的非对称性加密，创新加密算法，确保插座不会被黑客破解。

3.本发明的智能插座，通信距离更长，通信更安全，造价相对于其他插座更低廉。

附图说明

图1是本发明的智能家居系统的示意图；

图2是本发明的智能家居系统的另一示意图；

图3是本发明的一个实施例的流程图；

图4是本发明另一个实施例的流程图；

图5是智能插座的结构示意图；

图6是本发明另一个实施例的流程图；

图7是本发明的服务器的工作模式的示意图；

图8是本发明另一个实施例的流程图；

图9是本发明另一个实施例的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

相关术语

电力线传播

电力线通信(英语：PowerLineCommunication，简称PLC)，又称电力线网络，指利用既有电力线，将数据或资讯以数位讯号处理方法进行传输。PLC技术使用既有低频(50/60赫兹)的电力线路传送宽带的网络讯息，相对于ADSL使用电话线路，一般的应用可分为两种，FTTx使用光纤线路，CableModem使用有线电视的线路。使用电力线通信技术，基本上不需要另外重新铺设网络线路，且电力线路涵盖的地区范围之广，远大于其他种载体的线路。该技术可以从理论上保证用户通信不会被电表外窃听。

动态DNS

动态DNS(英语：DynamicDNS，简称DDNS)是域名系统(DNS)中的一种自动更新名称服务器(Nameserver)内容的技术。根据互联网的域名订立规则，域名必须跟从固定的IP地址。但动态DNS系统为动态网域提供一个固定的名称服务器(Nameserver)，通过实时更新，使外界用户能够连上动态用户的网址。

在客户端来说，动态DNS提供了一个轻量化机制，让本地DNS数据库可以实时的更新。它能把互联网域名指往一个可能经常改变的IP地址，让经常改变位置及组态的设备，能够持续性的更新IP地址。令互联网上的外界用户可以通过一个大家知道的域名，连接到一个可能经常动态改变IP地址的机器。其中一个常用的用途是在使用动态IP地址连接(例如在每次接通连接就会被分配一个新的IP地址的调用连接，或是偶尔会被ISP变更IP地址的DSL连接等)的计算机上运行服务器软件。

若要实现动态DNS，就需要将网域的“最大高速缓存时间”设置在一个非常短的时间(一般为数分钟)。此举可避免外界用户在缓存中保留了旧的IP地址，并且使每个新连接被创建时都会经过NameServer取得该机器的新地址。

各种机构都有大规模地提供动态DNS的服务。他们会利用数据库存储用户当前的IP地址，并会对用户提供更新当前IP地址的方法。当一些“客户”程序被安装了之后，会在后台运行并每隔数分钟检查计算机的IP地址。当发现其IP地址有所变更，程序便会提交一个更新IP地址的请求至动态DNS的服务器。有很多路由器和其他网络设备也在其固件中包含了上述的功能。

外网/内网

内网指在路由器内访问，即通过有线或无线WIFI进行连接，通常就是指家中的智能设备。

外网是指任何能够接入因特网的地方，比如你的办公室或外地。

用户通常使用动态IP，即每次拨号时运营商将随机提供给用户一个IP地址，每次IP并不相同。所以家庭用户的路由器每次得到的IP地址并不一样，在外网的用户将无法进行连接。所以需要运营商提供动态DNS服务，即每次路由器连接某固定服务器，服务器实施更新用户的IP地址，使用户可以访问家中的路由器。

以下将参照附图详细说明本发明。

如图1和2所示，例如智能手机、平板电脑、笔记本电脑等等这样的便携式多媒体装置可以与互联网(Internet)相互通信，同时服务器也可以与互联网相互通信，从而在对便携式多媒体装置的身份进行验证之后，服务器通过互联网接受用户请求，分析目的地，从而传输数据，以便通过互联网使便携式多媒体装置和服务器相互通信。

在局域网(LocalAreaNetwork，LAN)中，互联网通过互联网协议与智能路由器通信，智能路由器主动连接服务器，并报告IP地址。便携式多媒体装置也通过互联网协议与智能路由器通信。最后，通过电力网的电力传输信号使智能路由器与智能插座通信，从而实现从用户的便携式多媒体装置对智能插座的控制，进而实现对家居设备的控制。

其中，智能路由器为智能家居控制系统的重要部分，该系统基于OpenWrt进行改造。路由器上装有使用串口的电力线通信模块，可通过电力线与智能插座进行通信，同时可以通过互联网与手机进行通信，通过外网与服务器通信，智能路由器是连接内网与外网，网络与电力线的桥梁。

智能路由器使用busybox开源系统，80端口为便携式多媒体装置提供服务，使用808端口与服务器进行通信。脚本语言使用PHP，使用goahead作为服务器端。由于路由器基于Linux系统进行定制，开发者可以在这个平台上编写程序。

如图3示出了本发明的一个实施例，控制已有智能插座时智能路由器的工作流程图。首先加载系统，然后等待便携式多媒体装置连接，在本实施例中便携式多媒体装置是智能手机。之后智能路由器接收用户信息，检测插座的信息，与服务器同步该信息，接着与智能插座同步该信息，再与手机同步该信息，最后等待新设备并监听服务器数据。

如图4示出了本发明的另一个实施例，即有新的智能插座加入时智能路由器的工作流程图。首先添加新设备，然后智能路由器检测设备ID并通知便携式多媒体装置弹出命名界面，在本实施例中便携式多媒体装置是智能手机。之后收到插座的命名信息，与该服务器同步该信息，再与该智能插座同步该信息，最后与手机同步该信息，完成操作。

如图5所示了智能插座的结构示意图，智能插座由控制模块、计算模块、时钟模块和电力线通信模块组成，其中计算模块分别与时钟模块、电力线通信模块以及控制模块连接。在本实施例的智能插座中，控制模块包括双路继电器，计算模块的控制芯片基于Arduino单独定制，Arduino是开源的项目，允许商业使用，理论最大电流为10A。控制模块与计算模块进行连接，以便在计算模块收到电力线信号时采取相应动作。

路由器与智能插座之间通信采用非对称性加密。每个智能插座在出厂的时候会被写入唯一的ID，这个ID将成为路由器标识插座信息以及插座与路由器之间通信加密插座端的私钥。当插座首次接入电网的时候将向路由器发送身份信息，路由器将通知手机应用(例如App)弹出命名新的插座的窗口。

在本发明的一个实施例中，计算模块可以采用RSA加密算法，只有对应的设备能够收到相应的信息，确保设备间的通信不会被不法分子窃取。计算模块还可以包括集成在其上的通信模块，通信模块包括通信芯片，每个通信芯片初始时具有UUID(通用唯一标识符(UniversallyUniqueIdentifier)，设备添加时将扫描此UUID的二维码，主控芯片将会知道每个芯片的信息。每个芯片都会解密发来的密钥，如果是自己的，则执行相应的命令。

通信的安全保持分为三个部分：认证、加密传输、权限验证。计算模块负责将唯一的UUID进行RSA加密作为私钥。主机在添加智能插座的过程中获得插座的UUID，非对称加密在整个通信过程中被使用。认证过程的目的在于防止不法分子使用其他手段恶意窃取通信数据，加密过程使用所有插座统一的公钥以及每个插座不同的私钥。权限认证可以确认发送信息的设备确实为授权的主路由器。

如图6示出了本发明的另一个实施例：智能插座工作流程示意图。智能插座在初始化以后，向路由器发送信息，接收路由器信息，存储信息，读取时间，等待智能插座打开，打开开关/等待关闭信号，关闭。

本发明中的服务器使用的是PHP+Mysql+apache结构。服务器的作用是连通内网和便携式多媒体装置，同时保护用户数据。本实施例中的便携式多媒体装置是智能手机。

如图7示出了本发明的服务器的工作模式的示意图。

服务器启动后，所有服务开启，同时监听端口。用户连接服务器，服务器接收用户账户的信息，将信息保存至Mysql，断开连接。以及/或者服务器收到路由器添加插座的信息，将该信息Push到手机应用，保存后断开连接。

如图8示出了本发明的另一个实施例，即在收到便携式多媒体装置位置信息时服务器的工作流程图。在本实施例中便携式多媒体装置为智能手机，服务器收到手机的位置信息，连接路由器，向路由器发送信息，校验后断开连接。

本发明的便携式多媒体装置安装有便携式多媒体装置导航应用，是用户位置信息的提供者。在本实施例中，使用的导航应用为高德地图。导航应用会在本地分析用户去过的地方，同时向服务器提供家居电器的部署方案。

如图9示出了本发明的另一个实施例。

在该实施例中，便携式多媒体装置的应用程序启动后，访问服务器注册账号，向路由器发送账号信息，与服务器同步插座的信息。

也可以在收到服务器PUSH后，向应用中输入新插座信息，向服务器发送并保存该信息。

便携式多媒体装置还可以每隔5分钟检测用户位置的变化并记录去过的地点，分析用户的运动轨迹，向服务器发送家居更改信息。

下表1示出了应用程序分析出用户的运动轨迹以及与其对应的控制家居电器的操控行为。

用户动作	家居操控行为
		接近家中	打开空调、热水器、热水壶
离开家中	关闭除冰箱外的插座、开始录像、锁门
		到底健身房	回家时空调温度降低
达到医院	回家后不开启空调
		到达家门	使用手机的TouchID开门
…	…

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种智能家居系统，其特征在于，包括智能路由器以及分别与所述智能路由器连接的便携式多媒体装置、服务器和智能插座，其中：

所述智能插座用于实现家居设备在遥控下的开启和关闭。

2.根据权利要求1所述的智能家居系统，其特征在于，所述智能路由器使用busybox开源系统，通过80端口与所述便携式多媒体装置通信，通过808端口与所述服务器通信，利用所述电力线通信模块通过电力线与所述智能插座通信。

3.根据权利要求1所述的智能家居系统，其特征在于，所述智能插座由计算模块、控制模块、电力线通信模块、时钟模块组成，其中所述计算模块分别与所述时钟模块、电力线通信模块以及所述控制模块连接。

4.根据权利要求3所述的智能家居系统，其特征在于，所述计算模块的控制芯片基于Arduino单独定制，并且所述控制模块包括双路继电器。

5.根据权利要求4所述的智能家居系统，其特征在于，所述智能路由器和所述智能插座采用非对称性加密。

6.根据权利要求5所述的智能家居系统，其特征在于，所述智能插座具有唯一的ID，所述ID是所述智能路由器标识插座信息以及插座与路由器之间通信加密插座端的私钥。

7.根据权利要求6所述的智能家居系统，其特征在于，所述服务器使用PHP+Mysql+apache结构，并且所述用户数据包括用户信息、用户的路由器信息以及用户的插座信息。

8.根据权利要求1所述的智能家居系统，其特征在于，所述智能路由器的脚本语言使用PHP，使用goahead作为服务器端并基于Linux系统进行定制。

9.根据权利要求1所述的智能家居系统，其特征在于，所述智能家居系统基于LBS进行智能控制，利用所述便携式多媒体装置的导航应用进行用户的定位。

10.根据权利要求1-9中任一项权利要求所述的智能家居系统，其特征在于，所述便携式多媒体装置包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑。