CN106200566A - 基于智能路由器技术的智能家居控制系统 - Google Patents

Abstract

智能家居未普及的原因在于产品用户体验、购买成本和兼容性差以及缺乏一套行业标准；为了解决以上问题，我们经过不断软硬件创新和实践，自主研发了一套解决方案；这套方案是基于路由器技术，移动互联网技术，物联网技术，通信技术，组网技术，数模转换编解码技术，P2P等技术进行创新和融合，并制定相关协议(不采用国外协议)，从而实现了一种全新的价格低廉，性能优越，功能齐全，安装简单，携带方便，实时可靠，安全加密，并能够智能管理家居的系统；这样的新型智能家居系统才会给智能家居注入新的思维和活力，进而大力推进智能家居行业标准的制定。

Description

基于智能路由器技术的智能家居控制系统

技术领域

本发明是基于路由器技术，移动互联网技术，物联网技术，通信技术，组网技术，无线射频技术，数模转换，编解码技术，PCB设计，P2P等技术进行创新和融合，并制定相关协议(不采用国外协议)，从而实现了一种全新的价格低廉，性能优越，功能齐全，安装简单，携带方便，实时可靠，安全加密，并能够智能管理家居的系统。

背景技术

智能家居未普及的原因在于产品用户体验、购买成本和兼容性差以及缺乏一套行业标准；而智能路由器作为家庭互联网最底层的入口级设备，具有成为平台级产品的能力，其特性决定了它有望成为智能家居市场的中心设备；基于上述问题我们自主研发了一套基于智能路由器技术的解决方案；市面上的路由器存在许多问题，第一、基于315M、433M等频段的无线控制，没有组网协议，只能发送简单的控制命令，设备多于3个的时候就会产生碰撞，降低成功率；第二、基于ZigBee的控制网络，范围小、穿墙效果差，协议复杂，价格高，同时具有封闭性，不能兼容市场已有的设备；第三、基于Wifi的控制网络，Wifi的控制范围小，可连接的设备数量少，一般家用路由器连接超过10个设备就会出现掉线等不稳定现象；权衡以上特点，为了同时兼顾传送距离、稳定性以及控制数量，本系统采用了基于433M的控制网络，在控制命令基础上自主开发了一套自组网协议，可以实现类似于zigbee的动态组网功能，连接数量超过100个；因此本系统达到了Zigbee的组网功能，连接数量多，同时又达到了远距离传输，并且433M是一个开放的协议，可以兼容市面上已经存在的智能设备，所以说这种基于智能路由器技术的智能家居控制系统将会改变智能家居市场和高端路由器市场格局。

发明内容

1.本发明的整套解决方案包括：

智能路由器、云端服务器、移动控制终端、智能设备终端；同时，此系统是一个智能开发平台，可以让全球的程序员在此平台上进行二次开发，形成一个良性循环的生态链(类似于苹果的AppStore)，在此基础上来推进中国智能家居行业标准的制定。

2.本发明的各个终端的关键技术阐述：

1)服务器端

服务器端是整个系统连接的桥梁，手机端和路由器端通过服务器建立数据进行数据交换，并可以通过服务器进行P2P(点对点)的通信，并且减少服务器的负荷；同时服务器还提供用户的登陆注册，用户信息管理等功能；服务器可以根据负载动态扩展形成集群从而加大对手机和路由器的处理能力；我们实现了一套自己的协议，该协议可以根据请求类型判断具体底层用什么类型连接(一般小数据用服务器UDP转发，需要大数据传输时用P2P连接)，它打通了手机到路由器的数据通道，使手机到路由器终端能透明传输数据。

2)智能路由器端

智能路由器端是我们项目最核心的器件，在它上面搭建路由器的软件和硬件平台；一：它是一个高性能路由器一般的PC，手机都可以通过它访问互联网；二：它是本项目的数据处理中心，它实现了我们自己的核心交互协议，对各种控制报警数据进行编解码后再进行相应的处理；三：它具有无线射频功能，可以发送和接收无线射频，通过我们研发的协议进行编码和解码处理数字信号和模拟信号；通过我们的这套协议，它打通了路由器到设备终端的数据通道，加上服务器的支持，使手机到设备终端能透明传输数据。

3)手机端

只要用户的手机可以用2G/3G/4G/wifi连上互联网，用户就可以通过手机端软件可以很方便地连接服务器，通过自有协议可以透明地与智能路由器、设备终端通信；用户可以通过手机软件注册登陆服务器，通过HTTP通信协议修改用户个人信息，通过聊天协议可以加好友，并可以和好友聊天；手机端可以通过上面介绍的(手机到路由器通道)发送路由器管理指令，实现对路由器的开关，无线开关，PPPOE的设置等；当手机端想控制设备终端时，先生成本项目的控制协议，通过上面介绍的(手机到设备终端通道)发送到设备终端，设备终端收到控制协议解码后得到具体指令，并执行；设备终端需要上报自己的状态，或者收到相应的报警信息需要上报到用户时，设备终端也会生成相应的上报指令，通过上面介绍的(设备终端到手机通道)发送到手机端，手机端接收到上报的协议解码后得到具体指令，并在应用软件UI上显示状态，或者报警。

4)设备终端

设备终端完全是对本项目通信协议的实现，可以无缝扩展，只要实现本项目的协议都可以加入路由器进行组网以实现对其控制；设备终端包括各种报警器，插座，灯泡，电源，传感器，家用电器。

5)终端SDK

通过打通各设备之间的数据通道，就可以在上面做很多事情，本项目开放对设备通信的SDK，第三方通过SDK，可以在自己的应用程序中对自己开发的设备进行控制，以达到平台化的目的。

6)摄像头云服务器集群和摄像头

由于摄像头的一些特性，如处理器性能强，数据吞吐量大等特征，图像数据量大，如果要做到不影响其它设备的稳定性，本项目的摄像头图像数据和控制数据分开，服务器方面对图像数据的转发，存储都单独用多台服务器群来处理；摄像头终端和手机的通信，可以通过服务器进行中转，也可通过服务器的打洞技术和手机进行P2P连接，这样可以大大减少服务器的负担；手机端需要连接摄像头时，也会连接摄像头云服务器集群，先请求P2P，如果通道不支持，则进行服务器中转；手机控制摄像头的旋转，上下左右等控制类操作是通过主服务器的通道；手机端可以对摄像头的图像数据进行本地保存，也可以通过用户的云盘账号直接远程保存到云盘上，如：百度云，金山快盘等。

具体实施方式

整体解决方案的实施功能如下：本发明涉及移动互联网，物联网，通信协议，组网协议，数模转换，P2P技术，PCB设计等各种技术创新，在多种技术之上对其又进行了融合；具有较高的技术门槛和专业知识；用户可以通过手机实时的了解家里的生活情况，包括是否有煤气泄漏，燃气泄漏，小偷闯入，门窗非法打开，温度异常，湿度异常，烟雾报警，重要物品触动，以及实时温湿度探测，PM2.5探测；可以理解为一个安全管家；同时，可以通过手机实时的了解家里的视频画面；给用户更加直观检测周围环境；此外，系统也可以控制家电，比如电视，空调等所有带有遥控器的家电；最后，此系统中的也智能路由器端是一个云服务中心，用户可以把私人数据部署在家庭云上。

Claims (1)

1.本发明是基于智能路由器技术的智能家居控制系统，其特点是：1)无线射频技术和路由器的结合——传统的家庭网关主控系统都是采用专用处理器，以及采用国外的通信协议，并且功能单一，价格昂贵；随着芯片技术的发展，家用路由器的芯片功能已经足够强大，完全可以承担得起智能家居的控制作用，因此，我们设计了这款智能路由器，为路由器增加了无线射频模块，并编写了控制程序和通信协议程序，实现了一个多功能低成本稳定性高的主控系统，同时又可作为路由器使用；2)家庭网关通信协议——传统的家庭网关系统采用封闭的自定义协议，这种协议无法与第三方系统兼容，升级也存在困难；本系统希望做到开放、通用，融合了用于社交网络的Jingle协议，并为该协议增加了认证功能、控制功能以及设备发现功能；因此本系统具有很好的扩展性，可以和任意支持Jingle协议的服务器交互，也可以和任何支持Jingle协议的客户端进行沟通，本系统同时支持设备控制以及社交交流，所以在我们的系统上不仅可以完成对智能设备的控制，家庭成员之间还可以利用社交网络进行交流。3)控制网络协议——权衡传统控制网络特点，为了同时兼顾传送距离、稳定性以及控制数量，本系统采用了基于433M的控制网络，在控制命令基础上自主开发了一套自组网协议，可以实现类似于zigbee的动态组网功能，连接数量超过100个；因此本系统达到了Zigbee的组网功能，连接数量多，同时又达到了远距离传输，并且433M是一个开放的协议，可以兼容市面上已经存在的智能设备，例如433M人体红外报警器；4)高速率路由器——传统路由器的速率只有150M/300M，本路由器采用AC技术，最快可达900M的速度。