CN106453472A - 基于多通讯方式物联网电子产品的高可用性实现方法和系统 - Google Patents

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CN106453472A CN201610557714.1A CN201610557714A CN106453472A CN 106453472 A CN106453472 A CN 106453472A CN 201610557714 A CN201610557714 A CN 201610557714A CN 106453472 A CN106453472 A CN 106453472A
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Abstract

本发明涉及一种基于多通讯方式物联网电子产品的高可用性实现方法及系统，用于在一个物联终端设备上同时应用多种通讯方式，发挥不同通讯方式的优势。本发明所述的方法包括：建立电子产品、移动终端与有源控制器之间的通讯连接关系，包括：建立RF2.4内网通讯连接、建立wifi局域网通讯连接、建立蓝牙局域网通讯连接或移动终端通过wifi模块、SIM卡模块接入云平台与有源控制器建立广域网通讯连接；移动终端向有源控制器发出控制指令，所述有源控制器通过RF2.4模块输出该控制指令至所述电子产品；移动终端通过RF2.4模块向电子产品发出指令；有源控制器通过RF2.4模块向电子产品发出指令。本发明能够发挥不同通讯方式各自的优势，提高用户使用体验。

Description

基于多通讯方式物联网电子产品的高可用性实现方法和系统
技术领域
本发明涉及一种基于多通讯方式物联网电子产品的高可用性实现方法和系统。
背景技术
物联网设备连接尚无统一的通讯方式和通讯协议，物联网电子产品接入物联网络或点对点通讯的可采用通讯方式有很多种，包括：蓝牙、Wi-Fi、RF2.4G、ZigBee等等。不同通讯方式各有其优缺点，例如：大部分智能手机都支持蓝牙和Wi-Fi，可以很方便地与采用蓝牙或者Wi-Fi作为通讯方式的物联网设备通讯；但是本地蓝牙或Wi-Fi网路如果发生故障，就会对物联网设备产生严重影响。RF2.4G则成本低、应用广泛，且不受家庭无线网路故障影响。
针对多个单通讯方式物联网系统之间的互联互通问题的协议转换装置或网关。中国专利《一种物联网多协议接入转换装置及其控制方法》(申请号：CN201410149559.0)，包括与物联网设备建立网络连接的接口模块、与服务器建立网络连接的网络交互模块、内部存储器、外部存储器和中央处理器；中央处理器能对对物联网设备使用的网络协议进行识别、筛选出符合数据采集要求的有效数据；内存储器中建立有记录接入设备网络信息的设备队列、用于记录统一协议规范的协议识别特征队列和有效数据缓存区；存储协议识别特征数据存储在协议识别特征队列中；中央处理器分别与网络连接的接口模块、网络交互模块、内部存储器、外部存储器联接。不但可以取代传统物联网的设备接入方式，而且还能对设备进行集中接入以及管理。解决物联网设备连接没有统一的通讯语言以及与通讯协议。
一个终端节点支持多种通信方式，根据情况自动切换通信方式。中国专利《一种具有多通讯方式的物联网大气环境感知节点》(申请号：CN201220576389.0)，一种具有多通讯方式的物联网大气环境感知节点，所述节点包括微处理器、传感器、无线通讯模组以及为各负载提供电能的供电模块，所述的传感器与所述微处理器双向连接；所述无线通讯模组包括分别与所述微处理器双向连接的wifi模块、zigbee模块和gprs模块。
不同通讯方式各有其优缺点，例如：大部分智能手机都支持蓝牙和Wi-Fi，可以很方便地与采用蓝牙或者Wi-Fi作为通讯方式的物联网设备通讯；但是本地蓝牙或Wi-Fi网路如果发生故障，就会对物联网设备产生严重影响。RF2.4G则成本低、应用广泛，且不受家庭无线网路故障影响。
综上所示，可知现有物联网系统大部分采用一种通讯方式。一些协议转换装置或网关产品，解决的是多个单通讯方式物联网系统之间的互联互通问题。另外，一个电子产品仅采用一种通讯方式；或者支持多种通信方式，但是同时只有一种方式有效，其他通讯方式仅作为后备，通信模组利用率低、成本高。
协议转换装置或网关类装置针对的是多个单通讯方式物联网系统之间的互联互通问题，并没有提高电子产品的可用性。
没有综合利用各种通讯方式的优势，仅仅是将不同通讯方式作为可替代项，用户的使用体验下降。
有鉴于上述的缺陷，本设计人积极加以研究创新，以期创设一种基于多通讯方式物联网电子产品的高可用性实现方法和系统，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种在一个物联电子产品上同时应用多种通讯方式，发挥不同通讯方式的优势，实现物联电子产品高可用性的基于多通讯方式物联网电子产品的高可用性实现方法和系统。
本发明基于多通讯方式物联网电子产品的高可用性实现方法，包括物联网电子产品，与电子产品通过RF2.4模块进行数据通信的有源控制器，所述有源控制器至少具备RF2.4模块、wifi模块、蓝牙模块、SIM卡模块四种数据通讯方式；所述方法包括：
建立电子产品、移动终端与有源控制器之间的通讯连接关系，包括：建立RF2.4内网通讯连接、建立wifi局域网通讯连接、建立蓝牙局域网通讯连接或移动终端通过wifi模块、SIM卡模块接入云平台与有源控制器建立广域网通讯连接；
移动终端通过wifi模块、蓝牙模块向有源控制器发出控制指令，所述有源控制器通过RF2.4模块输出该控制指令至所述电子产品；
移动终端通过RF2.4模块向电子产品发出指令；
有源控制器通过RF2.4模块向电子产品发出指令。
进一步地，电子产品、移动终端与有源控制器之间的建立通讯关系的方法具体包括：
S2.1获取该电子产品、移动终端从本地存储器读取设备ID；
S2.1.1若设备ID读取成功，则该电子产品、移动终端与有源控制器进行验握手，验证设备ID，
S2.1.1.1若设备ID验证成功，则允许该电子产品、移动终端接入有源控制器，电子产品、移动终端与有源控制器之间建立wifi局域网通讯连接、建立蓝牙局域网通讯连接或移动终端通过wifi模块、SIM卡模块接入云平台与有源控制器建立广域网通讯连接；
S2.1.1.2若ID验证不成功，则电子产品、移动终端向有源控制器发出配置设备ID请求，有源控制器为该电子产品、移动终端配置设备ID，该电子产品、移动终端将所述设备ID进行本地存储，跳转至步骤S2.1.1；
S2.1.2若设备ID读取不成功，则电子产品、移动终端向有源控制器发出配置设备ID请求，有源控制器为该电子产品、移动终端配置设备ID，该电子产品、移动终端将所述设备ID进行本地存储，跳转至步骤S2.1.1。
进一步地，有源终端配置电子产品、移动终端的设备ID具体包括：
有源控制器的自身ID与电子产品、移动终端的设备ID结合在一起构成对应电子产品、移动终端的全局标识，全局标示能在云平台上注册和注销；在有源控制器与云平台通信连接时，有源控制器和云平台同步更新存储的本地存储的有源控制器自身ID以及电子产品、移动终端的设备ID列表；
读取有源控制器自身ID以及有源控制器本地存储的电子产品、移动终端的设备ID列表；
接收到电子产品、移动终端发出的设备ID请求指令，所述的设备ID指令中包含电子产品、移动终端的一个设备字符串；
在电子产品、移动终端的设备ID列表中查找是否有对应该设备字符串的设备ID，
若有，则验证该设备ID是否有效，若有效，则输出验证结果；若该设备ID无效，则生成电子产品、移动终端新的设备ID，更新电子产品、移动终端的设备ID列表，更新云平台电子产品、移动终端的设备ID列表；
若没有，则生成电子产品、移动终端新的设备ID，更新电子产品、移动终端的设备ID列表，电子产品、移动终端的设备ID列表，更新云平台电子产品、移动终端的设备ID列表。
进一步地，所述的物联网中，一个控制端连接多个消息通道，而一个消息通道则同时服务于多个控制源，其中所述的控制源包括移动终端、有源控制器；所述方法还包括处理多消息通道控制指令冲突的步骤，具体包括：包括：
基于物联网中的控制源发出的控制指令的属性，建立基于用户场景的优先级公式；
将进入控制指令队列的控制指令与队列中已有的控制指令进行比较，丢弃重复的控制指令；
如果某个控制源不断发送重复控制指令，则将此控制源标记为异常，并不再处理此控制源发送的控制指令，直到异常标记超时自动解除或被用户手工解除，控制指令的属性带入控制指令队列；
分别扫描各个控制指令队列，根据控制对象的标识和属性，标记存在冲突的控制指令，使用基于用户场景的优先级公式计算控制指令的指标，该指标包括三部分：一个标记，表示冲突控制指令为互斥冲突还是优先级冲突；一个优先级系数，表示控制指令的优先级别；一个控制指令处理时效；
扫描各个控制指令队列，对于达到控制指令处理时效的控制指令进行统一处理；
将各个控制指令队列中的控制指令转移到一个统一控制指令处理队列中：对于标记为互斥冲突的控制指令，仅保留优先级最高的控制指令，其他控制指令直接回复操作失败；对于标记为优先级冲突的控制指令，按优先级由高到低的顺序，加入统一控制指令处理队列中；对于标记为无冲突的控制指令，按控制指令到达的先后次序，加入统一控制指令处理队列中；
按顺序扫描和处理统一控制指令处理队列中的控制指令。
进一步地，所述的基于用户场景的优先级公式表示式为：p＝f(wTX)，
其中，p为优先级指标，p＝{p1,p2,p3}，p1为布尔型标记，表示冲突控制指令为互斥冲突还是优先级冲突；p2为数值型优先级系数，表示控制指令的优先级别；p3为数值型控制指令处理时效，单位为毫秒；
w为权重向量，w＝{w1,w2,…,wn}；
X为参数向量，X＝{x1,x2,…,xn}，X至少包括消息通道、控制源、位置信息、时间、用户信息；
所述方法还包括设定基于用户场景的优先级公式中各个参数的权重，增加或减少公式中参数的数量，完成参数权重和参数列表的更新；
优先级指标公式包含在独立的函数模块中，还包括修改包含计算优先级指标公式的函数模块，完成公式的更新，函数f的形式至少包括线性公式、二次函数、高阶函数，以及机器学习模型，所述学习模型，至少包括随机森林、神经网络。
进一步地，所述设备字符串为电子产品、移动终端的物理地址MAC或者序列号或者微处理器编号。
本发明基于多通讯方式物联网电子产品的高可用性实现系统，包括物联网电子产品，与电子产品通过RF2.4模块进行数据通信的有源控制器，移动终端以及云平台，其中
所述有源控制器，用于与移动终端建立RF2.4内网通讯连接、建立wifi局域网通讯连接、建立蓝牙局域网通讯连接或通过wifi模块接入云平台与移动终端建立广域网通讯连接；
移动终端通过wifi模块、蓝牙模块向有源控制器发出控制指令，所述有源控制器通过RF2.4模块输出该控制指令至所述电子产品；
移动终端通过RF2.4模块向电子产品发出指令；
有源控制器通过RF2.4模块向电子产品发出指令。
进一步地，所述有源控制器包括：通讯模块、协议处理模块、标识生成和管理模块以及业务逻辑模块以及其他功能模块；
其中，通讯模块包括RF2.4接口和队列、Wi-Fi接口和队列、以及蓝牙接口和队列；各接口用于实现数据的接收和发送，各队列对数据进行缓冲和分包；
协议处理模块由三个协议解析单元和一个协议转换单元组成，协议解析单元负责按对应通讯方式的具体协议，对消息进行解析；协议转换单元负责在将从不同协议渠道接收到的消息转化为统一的指令，提交给业务逻辑模块及其他功能模块处理，并且将业务逻辑模块及其他功能模块提供的指令转化为指定的协议，然后交给通讯模块、由对应的通道发送；
标识生成和管理模块，用于获取该电子产品、移动终端从本地存储器读取设备ID，并运行如下步骤：
S6.1若设备ID读取成功，则该电子产品、移动终端与有源控制器进行验握手，验证设备ID，
S6.11若设备ID验证成功，则电子产品、移动终端与有源控制器之间建立wifi局域网通讯连接、建立蓝牙局域网通讯连接或移动终端通过wifi模块、SIM卡模块接入云平台与有源控制器建立广域网通讯连接；
S6.12若ID验证不成功，则电子产品、移动终端向有源控制器发出配置设备ID请求，有源控制器为该电子产品、移动终端配置设备ID，该电子产品、移动终端将所述设备ID进行本地存储；跳转至步骤S6.1；
S6.2若设备ID读取不成功，则电子产品、移动终端向有源控制器发出配置设备ID请求，有源控制器为该电子产品、移动终端配置设备ID，该电子产品、移动终端将所述设备ID进行本地存储，跳转至步骤S6.1。
进一步地，有源控制器的自身ID与电子产品、移动终端的设备ID结合在一起构成对应电子产品、移动终端的全局标识，所述云平台用于全局标示的注册和注销；在有源控制器与云平台通信连接时，有源控制器和云平台同步更新存储的本地存储的有源控制器自身ID以及电子产品、移动终端的设备ID列表。
进一步地，所述有源控制器，还包括控制指令冲突处理单元，所述控制指令冲突单元包括：从若干控制源接收控制指令的消息通道，各所述消息通道对应的消息队列，消息进入消息队列时，与队列中已有的消息进行比较，丢弃重复的消息；
公式生成模块，用于基于系统配置模块和平台管理模块提供的参数、权重和公式配置信息，生成基于用户场景的优先级公式；
冲突检测模块，用于检测某个控制源不断发送重复消息，则冲突检测模块会将此控制源标记为异常，并不在处理此控制源发送的控制指令，直到异常标记超时自动解除或被用户手工解除，其中，消息的控制源、位置信息、时间、用户信息等属性同时带入消息队列；
冲突检测模块，用于分别扫描各个消息队列，根据控制对象的标识和属性，标记存在冲突的控制指令，使用基于用户场景的优先级公式计算消息的指标，该指标包括三部分：一个标记，表示冲突消息为互斥冲突还是优先级冲突；一个优先级系数，表示消息的优先级别；一个消息处理时效；
冲突处理模块，用于扫描各个消息队列，对于达到消息处理时效的消息进行统一处理；
冲突处理模块，用于将各个消息队列中的消息转移到一个统一消息处理队列中，对于标记为互斥冲突的消息，仅保留优先级最高的消息，其他消息直接回复操作失败，失败原因为消息冲突；对于标记为优先级冲突的消息，按优先级由高到低的顺序，加入统一消息处理队列中；对于标记为无冲突的消息，按消息到达的先后次序，加入统一消息处理队列中；
消息处理模块，用于按顺序扫描和处理统一消息处理队列中的消息。
进一步地，所述有源控制器，还包括系统配置模块，用于设定基于用户场景的优先级公式中各个参数的权重，增加或减少公式中参数的数量，完成参数权重和参数列表的更新；
基于用户场景的优先级公式包含在独立的函数模块中，平台管理模块，用于修改包含计算优先级指标公式的公式生成模块，完成公式的更新。
进一步地，所述移动终端包括手机、PAD、个人计算机、以及具备wifi、蓝牙通讯功能的穿戴终端、具备RF2.4通讯功能的无源控制器。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
1.能够同时使用：Wi-Fi、蓝牙和RF2.4三种通讯方式；
2.电子产品、有源控制器、无源遥控器、智能手机APP以及云平台，具有通用性；
3.实现上述三种通讯方式的通道并行和隔离，既不会互相影响、又能互为备份，具有高可靠性；
4.能够发挥上述三种通讯方式各自的优势，提高用户使用体验。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明基于多通讯方式物联网电子产品的高可用性实现系统的框图；
图2是本发明基于多通讯方式物联网电子产品的高可用性实现系统的有源控制器的框图；
图3是基于多通讯方式物联网电子产品的高可用性实现方法的标识生成和管理模块工作流程图；
图4是本发明基于多通讯方式物联网电子产品的高可用性实现方法的有源控制器与电子产品、移动终端建立连接的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
如图1至2所示，本实施例基于多通讯方式物联网电子产品的高可用性实现方法，包括物联网电子产品，与电子产品通过RF2.4模块进行数据通信的有源控制器，所述有源控制器至少具备RF2.4模块、wifi模块、蓝牙模块、SIM卡模块四种数据通讯方式；所述方法包括：
建立电子产品、移动终端与有源控制器之间的通讯连接关系，包括：建立RF2.4内网通讯连接、建立wifi局域网通讯连接、建立蓝牙局域网通讯连接或移动终端通过wifi模块、SIM卡模块接入云平台与有源控制器建立广域网通讯连接；
移动终端向有源控制器发出控制指令，所述有源控制器通过RF2.4模块输出该控制指令至所述电子产品；
移动终端通过RF2.4模块向电子产品发出指令；
有源控制器通过RF2.4模块向电子产品发出指令。
本实施中，在一个物联终端设备上同时应用多种通讯方式，能够同时使用Wi-Fi、蓝牙和RF2.4三种通讯方式，发挥不同通讯方式的优势，终端设备、有源控制器、无源遥控器、智能手机APP以及云平台，具有通用性。Wi-Fi、蓝牙和RF2.4三种通讯方式的通道并行和隔离，既不会互相影响、又能互为备份，具有高可靠性，能够发挥上述三种通讯方式各自的优势，提高用户使用体验。
实施例2
如图3至4所示，本实施例基于多通讯方式物联网电子产品的高可用性实现方法，在实施例1的基础上，电子产品、移动终端与有源控制器之间的建立通讯关系的方法具体包括：
S2.1获取该电子产品、移动终端从本地存储器读取设备ID；
S2.1.1若设备ID读取成功，则该电子产品、移动终端与有源控制器进行验握手，验证设备ID，
S2.1.1.1若设备ID验证成功，则允许该电子产品、移动终端接入有源控制器，电子产品、移动终端与有源控制器之间建立wifi局域网通讯连接、建立蓝牙局域网通讯连接或移动终端通过wifi模块、SIM卡模块接入云平台与有源控制器建立广域网通讯连接；
S2.1.1.2若ID验证不成功，则电子产品、移动终端向有源控制器发出配置设备ID请求，有源控制器为该电子产品、移动终端配置设备ID，该电子产品、移动终端将所述设备ID进行本地存储，跳转至步骤S2.1.1；
S2.1.2若设备ID读取不成功，则电子产品、移动终端向有源控制器发出配置设备ID请求，有源控制器为该电子产品、移动终端配置设备ID，该电子产品、移动终端将所述设备ID进行本地存储，跳转至步骤S2.1.1。
本实施例中，有源终端配置电子产品、移动终端的设备ID具体包括：
有源控制器的自身ID与电子产品、移动终端的设备ID结合在一起构成对应电子产品、移动终端的全局标识，全局标示能在云平台上注册和注销；在有源控制器与云平台通信连接时，有源控制器和云平台同步更新存储的本地存储的有源控制器自身ID以及电子产品、移动终端的设备ID列表；
读取有源控制器自身ID以及有源控制器本地存储的电子产品、移动终端的设备ID列表；
接收到电子产品、移动终端发出的设备ID请求指令，所述的设备ID指令中包含电子产品、移动终端的一个设备字符串；
在电子产品、移动终端的设备ID列表中查找是否有对应该设备字符串的设备ID，
若有，则验证该设备ID是否有效，若有效，则输出验证结果；若该设备ID无效，则生成电子产品、移动终端新的设备ID，更新电子产品、移动终端的设备ID列表，更新云平台电子产品、移动终端的设备ID列表；
若没有，则生成电子产品、移动终端新的设备ID，更新电子产品、移动终端的设备ID列表，电子产品、移动终端的设备ID列表，更新云平台电子产品、移动终端的设备ID列表。
本实施例允许多个电子产品、多个无源遥控器以及多个智能手机APP同时接入一个有源控制器，标识生成和管理模块负责生成和管理连接到有源控制器上的这些设备的标识。当一个新设备接入控制器时，标识生成和管理模块为其分配一个唯一的标识(ID)；当一个已有设备重新连接到控制器时，标识生成和管理模块则检查其标识(ID)是否有效，如果无效则为其重新分配。有源控制器与下属设备之间的通讯消息都需要包含设备标识(ID)。控制器自身的标识与控制器下属的设备标识结合在一起构成对应设备的全局标识，全局标识由控制器在云平台上进行注册和注销，因此，云平台用户能够通过全局标识引用任何一个控制器及其下属设备。
获取设备ID的请求消息中需要包含一个电子产品、移动终端的识别串，该识别串在生成设备标识(ID)时用作参考，并且被控制器记录在设备ID列表中。当一个终端请求新的设备ID，如果控制器设备ID列表中找到了该设备的识别串，则使用此识别串对应的设备ID，而不需生成新的设备ID。因此，在终端设备重新初始化后，能够保持设备标识(ID)不变。可以作为设备识别串的信息包括：设备的物理地址(MAC)、序列号、微处理器编号。
实施例3
本实施例基于多通讯方式物联网电子产品的高可用性实现系统，包括物联网电子产品，与电子产品通过RF2.4模块进行数据通信的有源控制器，移动终端以及云平台，其中
所述有源控制器，用于与移动终端建立RF2.4内网通讯连接、建立wifi局域网通讯连接、建立蓝牙局域网通讯连接或通过wifi模块接入云平台与移动终端建立广域网通讯连接；
移动终端通过wifi模块、蓝牙模块向有源控制器发出控制指令，所述有源控制器通过RF2.4模块输出该控制指令至所述电子产品；
移动终端通过RF2.4模块向电子产品发出指令；
有源控制器通过RF2.4模块向电子产品发出指令。
所述有源控制器包括：通讯模块、协议处理模块、标识生成和管理模块以及业务逻辑模块以及其他功能模块；
其中，通讯模块包括RF2.4接口和队列、Wi-Fi接口和队列、以及蓝牙接口和队列；各接口用于实现数据的接收和发送，各队列对数据进行缓冲和分包；
协议处理模块由三个协议解析单元和一个协议转换单元组成，协议解析单元负责按对应通讯方式的具体协议，对消息进行解析；协议转换单元负责在将从不同协议渠道接收到的消息转化为统一的指令，提交给业务逻辑模块及其他功能模块处理，并且将业务逻辑模块及其他功能模块提供的指令转化为指定的协议，然后交给通讯模块、由对应的通道发送；
标识生成和管理模块，用于获取该电子产品、移动终端从本地存储器读取设备ID，并运行如下步骤：
S6.1若设备ID读取成功，则该电子产品、移动终端与有源控制器进行验握手，验证设备ID，
S6.11若设备ID验证成功，则电子产品、移动终端与有源控制器之间建立wifi局域网通讯连接、建立蓝牙局域网通讯连接或移动终端通过wifi模块、SIM卡模块接入云平台与有源控制器建立广域网通讯连接；
S6.12若ID验证不成功，则电子产品、移动终端向有源控制器发出配置设备ID请求，有源控制器为该电子产品、移动终端配置设备ID，该电子产品、移动终端将所述设备ID进行本地存储；跳转至步骤S6.1；
S6.2若设备ID读取不成功，则电子产品、移动终端向有源控制器发出配置设备ID请求，有源控制器为该电子产品、移动终端配置设备ID，该电子产品、移动终端将所述设备ID进行本地存储，跳转至步骤S6.1。
本实施例中，有源控制器的自身ID与电子产品、移动终端的设备ID结合在一起构成对应电子产品、移动终端的全局标识，所述云平台用于全局标示的注册和注销；在有源控制器与云平台通信连接时，有源控制器和云平台同步更新存储的本地存储的有源控制器自身ID以及电子产品、移动终端的设备ID列表。
本实施例涉及的系统由物联网终端设备、有源控制器、无源遥控器、智能手机APP以及云平台五个部分组成。一个有源控制器可以支持多个终端设备、多个无源控制器以及多部智能手机。
其中，有源控制器具备Wi-Fi、蓝牙和RF2.4三种通讯模组；物联网终端设备具备RF2.4通讯模组；无源遥控器具备RF2.4通讯模组；智能手机通常具备Wi-Fi和蓝牙两种通讯模组。
Wi-Fi、蓝牙和RF2.4三种通讯方式同时生效，形成三个网络：RF2.4内部专网，Wi-Fi局域网以及蓝牙局域网。其中，RF2.4内部专网连接物联网终端设备、无源遥控器和有源控制器。Wi-Fi局域网连接有源控制器和智能手机。蓝牙局域网连接有源控制器和智能手机。对于智能手机而言，Wi-Fi局域网和蓝牙局域网互为备份，多部智能手机可以选择任何一种通讯方式。
此外，有源控制器通过Wi-Fi模组连接广域网，并接入云平台。因此，接入云平台的智能手机能够远程对有源控制器和物联网终端设备进行操控。
有源控制器作为本方法和系统核心部件，配置有微处理器，以及RF2.4、Wi-Fi和蓝牙三种通讯模组，微处理器和通讯模组之间为双向连接。有源控制器的内部逻辑结构如图2所示，包括：通讯模块、协议处理模块、标识生成和管理模块、业务逻辑模块以及其他功能模块。
其中，通讯模块包括RF2.4接口和队列；Wi-Fi接口和队列；以及蓝牙接口和队列。各接口负责与物理通讯模组交互，实现数据的接收和发送；各队列对数据进行缓冲和分包。协议处理模块由三个协议解析单元和一个协议转换单元组成。
协议解析单元负责按对应通讯方式的具体协议，对消息进行解析；协议转换单元负责在将从不同协议渠道接收到的消息转化为统一的指令，提交给业务逻辑模块及其他功能模块处理；并且将业务逻辑模块及其他功能模块提供的指令转化为指定的协议，然后交给通讯模块、由对应的通道发送。
实施例4
本实施例基于多通讯方式物联网电子产品的高可用性实现方法，在实施例2的基础上，一个控制源可能会连接多个消息通道；而一个消息通道则同时服务于多个控制源，所述控制源包括有源控制器、移动终端；所述方法还包括处理多消息通道控制指令冲突的步骤，具体包括：
基于物联网中的控制源发出的控制指令的属性，建立基于用户场景的优先级公式；
将进入控制指令队列的控制指令与队列中已有的控制指令进行比较，丢弃重复的控制指令；
如果某个控制源不断发送重复控制指令，则将此控制源标记为异常，并不再处理此控制源发送的控制指令，直到异常标记超时自动解除或被用户手工解除，控制指令的属性带入控制指令队列；
分别扫描各个控制指令队列，根据控制对象的标识和属性，标记存在冲突的控制指令，使用基于用户场景的优先级公式计算控制指令的指标，该指标包括三部分：一个标记，表示冲突控制指令为互斥冲突还是优先级冲突；一个优先级系数，表示控制指令的优先级别；一个控制指令处理时效。
扫描各个控制指令队列，对于达到控制指令处理时效的控制指令进行统一处理。
将各个控制指令队列中的控制指令转移到一个统一控制指令处理队列中：对于标记为互斥冲突的控制指令，仅保留优先级最高的控制指令，其他控制指令直接回复操作失败；对于标记为优先级冲突的控制指令，按优先级由高到低的顺序，加入统一控制指令处理队列中；对于标记为无冲突的控制指令，按控制指令到达的先后次序，加入统一控制指令处理队列中；
按顺序扫描和处理统一控制指令处理队列中的控制指令。
本实施例，还包括设定基于用户场景的优先级公式中各个参数的权重，增加或减少公式中参数的数量，完成参数权重和参数列表的更新。优先级指标公式包含在独立的函数模块中，还包括修改包含计算优先级指标公式的函数模块，完成公式的更新。所述的控制指令的属性至少包括消息通道、控制源、位置信息、时间、用户信息。
本实施例，能够处理多控制源、多消息通道环境下的控制指令冲突。基于用户场景的冲突检测和解决机制，即将控制源、控制对象、控制源的地理位置、用户角色、时间、控制指令上下文等因素综合形成用户场景参数指标，进行重复消息过滤、消息优先级排列以及冲突检测和处理。方法具有较低的运算复杂度，单线程执行，能够在绝大多数物联网处理器上运行。
实施例5
本实施例基于多通讯方式物联网电子产品的高可用性实现系统，在实施例3的基础上，所述有源控制器，还包括控制指令冲突处理单元，所述控制指令冲突单元包括：从若干控制源接收控制指令的消息通道，各所述消息通道对应的消息队列，消息进入消息队列时，与队列中已有的消息进行比较，丢弃重复的消息；
公式生成模块，用于基于系统配置模块和平台管理模块提供的参数、权重和公式配置信息，生成基于用户场景的优先级公式。
冲突处理模块，用于如果某个控制源不断发送重复消息，则冲突处理模块暂时会将此控制源标记为异常，并不在处理此控制源发送的控制指令，直到异常标记超时自动解除或被用户手工解除；消息的控制源、位置信息、时间、用户信息等属性同时带入消息队列。
冲突检测模块分别扫描各个消息队列，根据控制对象的标识和属性，标记存在冲突的控制指令，并根据消息的属性(通道、控制源、位置信息、时间、用户信息等)使用基于用户场景的优先级公式计算消息的指标。该指标包括三部分：一个标记，表示冲突消息为互斥冲突还是优先级冲突；一个优先级系数，表示消息的优先级别；一个消息处理时效。
冲突处理模块在特定的时间周期内，扫描各个消息队列，对于达到消息处理时效的消息进行统一处理。
冲突处理模块将各个消息队列中的消息转移到一个统一消息处理队列中：对于标记为互斥冲突的消息，仅保留优先级最高的消息，其他消息直接回复操作失败，失败原因为消息冲突；对于标记为优先级冲突的消息，按优先级由高到低的顺序，加入统一消息处理队列中；对于标记为无冲突的消息，按消息到达的先后次序，加入统一消息处理队列中。
消息处理模块按顺序扫描和处理统一消息处理队列中的消息。
还包括系统配置模块，用于设定基于用户场景的优先级公式中各个参数的权重，增加或减少公式中参数的数量，完成参数权重和参数列表的更新。基于用户场景的优先级公式包含在独立的函数模块中，平台管理模块，用于修改包含计算优先级指标公式的函数模块，完成公式的更新。
参数更新：用户可通过系统配置模块设定基于用户场景的优先级公式中各个参数的权重，增加或减少公式中参数的数量，并通过系统配置消息完成参数权重和参数列表的更新。
固件升级：基于用户场景的优先级公式包含在独立的函数模块中，开发人员可以仅指定的函数模块，并通过平台管理模块对固件升级，以完成终端设备和装置的公式更新。
上述各实施例中，所述的基于用户场景的优先级公式，该公式并不限定特定形式，可一般化描述为p＝f(wTX)
其中，p为优先级指标(向量)，p＝{p1,p2,p3}，p1为布尔型标记，表示冲突控制指令为互斥冲突还是优先级冲突；p2为数值型优先级系数，表示控制指令的优先级别；p3为数值型控制指令处理时效，单位为毫秒。
w为权重向量，w＝{w1,w2,…,wn}
X为参数向量，X＝{x1,x2,…,xn}
具体地，X包括但不限于消息通道、控制源、位置信息、时间、用户信息等内容。
具体地，函数f的形式包括但不限于线性公式、二次函数、高阶函数，以及机器学习模型(如随机森林、神经网络)等。
根据本发明所述的方法，用户可以自定义优先级公式的具体形式，只要输出结果p符合要求(即包括所述三部分)。
上述各实施例中，所述移动终端包括手机、PAD、个人计算机、以及具备wifi、蓝牙通讯功能的穿戴终端、具备RF2.4通讯功能的无源控制器。所述设备字符串为电子产品、移动终端的物理地址MAC或者序列号或者微处理器编号。
本发明，有源控制器是本专利的核心部件，与其他部件共同构成一个系统。一个系统中(如一个家庭)包括一个有源控制器，以及多个电子产品、无源控制器和移动终端。因此，有源控制器与电子产品是一对多的关系。这种设计的优势在于：
成本优势：RF模块相对于WiFi、蓝牙等其他模块成本更低。如果一个系统中有多个电子产品，则使用RF模块就更显成本优势；
功能优势：根据本设计多个移动终端可以同时使用WiFi、蓝牙或者RF，通过有源控制器间接控制电子设备；移动终端的多种通讯方式不仅可以同时发挥作用，根据用户的环境(如本地或者远程)自动选择最佳通讯方式，而且可以互为备份。但是如果移动终端直接与电子设备通讯的话，因为电子设备通常仅具备一种通讯模块，所以只有装备同样模块的移动终端才有可行与之通讯，而且一旦环境发生变化，通讯很容易失效。比如：用户离开家，蓝牙就失效了；家里断网，Wi-Fi就失效了。无法做到高可用性。
效率优势：物联网电子产品因为受成本、体积、供电等诸多条件限制，通常配置的处理器、存储等组件是经济性的，处理能力和存储空间都有限，无法实现比较复杂的算法和应用功能。如果移动终端直接与电子产品通讯，就要求电子产品具备比较强的协议分析、处理能力，并实现多种应用层的功能和算法，这显然与其硬件配置是矛盾的。而有源控制器则不存在这个问题，除了自身处理能力和存储空间都比较大之外，有源控制器还能够与云平台通讯，借助云平台强大的计算和存储，使得包括大数据、智能化在内的高级应用成为可能。
安全性优势：有源控制器方式下，电子产品不直接暴露给用户(电子产品本身的防护能力就比较差)，减少了入侵点。
用户体验优势：根据本设计，用户只需要配置一个有源控制器，其他部件都可以快速接入系统。而移动终端与电子产品直接通讯的话，则需要用户配置每一个移动终端与电子产品。此外，无控制器的情况下，很难实现电子产品的集中控制，如果有多个电子产品，用户使用体验会非常差。
本发明，全局标示(Global ID)是设备标示(ID)的扩展，
全局标示(Global ID)＝有源控制器标示+设备标示(ID)
设备标示(ID)用在有源控制器和电子产品、移动终端等构成的系统内部(南向系统)。而全局标示(Global ID)用于有源控制器和云平台通讯(北向系统)。
本发明具体应用：智能灯具产品，灯具部分具备RF2.4通讯模组；有源控制器集成在墙面开关面板中，具备RF2.4、蓝牙和Wi-Fi通讯模组；无源遥控器使用电池供电，具备RF2.4通讯模组。
例如：在家里，老人和孩子可以使用遥控器和墙面开关面板控制灯具的开关、调节灯光亮度；智能手机用户可以通过蓝牙连接控制器、也可以通过家庭Wi-Fi网络连接控制器，控制灯具的开关、亮度和色彩。智能手机用户还可以在远程接入云平台，通过云平台连接控制器，实现对灯具的控制。上述几种控制方式不争夺网络资源，互不影响。
例如：当家里的宽带发生故障，智能灯具无法连接云平台，因此智能手机用户也无法从远程控制灯具。但是在家里，智能手机通过蓝牙、局域网；以及遥控器、墙面开关都能正常使用。
例如：当家里的Wi-Fi网络也出现故障，彻底没有网络。此时，智能手机通过蓝牙，以及遥控器、墙面开关仍能正常控制灯具。
本发明具体应用：例如一款智能灯具产品，可以通过手机、Web客户端、遥控器和墙面开关控制灯具的开关、调节亮度和色彩，或读取传感器参数；消息通道包括Wi-Fi(本地或远程)，蓝牙，Zig-Bee和RF2.4G。
例如：用户使用手机在本地可以通过蓝牙或局域网Wi-Fi控制灯具的开关、调节亮度和色彩；用户使用手机在远程可以通过互联网做同样的控制。假设几个用户同时用手机对同一个或一组灯具进行开关，如果基于用户场景的优先级公式设定本地控制较远程控制有更高优先级，而蓝牙较Wi-Fi有更高优先级，对灯具的开关被定义为互斥冲突，则在非常接近的时间片内，即使远程开关消息比本地蓝牙开关消息先到达智能灯具，本方法会优先执行本地蓝牙开关消息，而对远程开关消息返回错误。
例如：遥控器出现机械故障或按键被其他物品压住，不断发送控制消息，本方法检测到短时间内大量重复消息后会将遥控器暂时异常，用户会收到异常通知，重复消息停止后异常标记解除。
例如：如果基于用户场景的优先级公式设定本地墙面开关具有最高优先级(权重非常高)，则当用户使用本地墙面开关控制时，其他控制源发送的控制消息都会被作为冲突被排斥或延后处理。
例如：如果基于用户场景的优先级公式某用户(如家长)较另一用户(如儿童)拥有较高优先级，则如果两个用户同时试图控制该智能灯具，则优先处理家长的控制消息。
以上智能灯具仅为举例，本方法适用于各种物联网终端，如：智能开关、智能空调、智能摄像头、智能门锁等等。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于多通讯方式物联网电子产品的高可用性实现方法，包括物联网电子产品，与电子产品通过RF2.4模块进行数据通信的有源控制器，其特征在于，所述有源控制器至少具备RF2.4模块、wifi模块、蓝牙模块、SIM卡模块四种数据通讯方式；所述方法包括：
建立电子产品、移动终端与有源控制器之间的通讯连接关系，包括：建立RF2.4内网通讯连接、建立wifi局域网通讯连接、建立蓝牙局域网通讯连接或移动终端通过wifi模块、SIM卡模块接入云平台与有源控制器建立广域网通讯连接；
移动终端向有源控制器发出控制指令，所述有源控制器通过RF2.4模块输出该控制指令至所述电子产品；
移动终端通过RF2.4模块向电子产品发出指令；
有源控制器通过RF2.4模块向电子产品发出指令。
2.根据权利要求1所述的基于多通讯方式物联网电子产品的高可用性实现方法，其特征在于，电子产品、移动终端与有源控制器之间的建立通讯关系的方法具体包括：
S2.1获取该电子产品、移动终端从本地存储器读取设备ID；
S2.1.1若设备ID读取成功，则该电子产品、移动终端与有源控制器进行验握手，验证设备ID，
S2.1.1.1若设备ID验证成功，则允许该电子产品、移动终端接入有源控制器，电子产品、移动终端与有源控制器之间建立wifi局域网通讯连接、建立蓝牙局域网通讯连接或移动终端通过wifi模块、SIM卡模块接入云平台与有源控制器建立广域网通讯连接；
S2.1.1.2若ID验证不成功，则电子产品、移动终端向有源控制器发出配置设备ID请求，有源控制器为该电子产品、移动终端配置设备ID，该电子产品、移动终端将所述设备ID进行本地存储，跳转至步骤S2.1.1；
S2.1.2若设备ID读取不成功，则电子产品、移动终端向有源控制器发出配置设备ID请求，有源控制器为该电子产品、移动终端配置设备ID，该电子产品、移动终端将所述设备ID进行本地存储，跳转至步骤S2.1.1。
3.根据权利要求2所述的基于多通讯方式物联网电子产品的高可用性实现方法，其特征在于，有源终端配置电子产品、移动终端的设备ID具体包括：
有源控制器的自身ID与电子产品、移动终端的设备ID结合在一起构成对应电子产品、移动终端的全局标识，全局标示能在云平台上注册和注销；在有源控制器与云平台通信连接时，有源控制器和云平台同步更新存储在本地存储的有源控制器自身ID以及电子产品、移动终端的设备ID列表；
读取有源控制器自身ID以及有源控制器本地存储的电子产品、移动终端的设备ID列表；
接收到电子产品、移动终端发出的设备ID请求指令，所述的设备ID指令中包含电子产品、移动终端的一个设备字符串；
在电子产品、移动终端的设备ID列表中查找是否有对应该设备字符串的设备ID，
若有，则验证该设备ID是否有效，若有效，则输出验证结果；若该设备ID无效，则生成电子产品、移动终端新的设备ID，更新电子产品、移动终端的设备ID列表，更新云平台电子产品、移动终端的设备ID列表；
若没有，则生成电子产品、移动终端新的设备ID，更新电子产品、移动终端的设备ID列表，电子产品、移动终端的设备ID列表，更新云平台电子产品、移动终端的设备ID列表。
4.根据权利要求1所述的基于多通讯方式物联网电子产品的高可用性实现方法，其特征在于，所述的物联网中，一个控制端连接多个消息通道，而一个消息通道则同时服务于多个控制源，其中所述的控制源包括移动终端、有源控制器；所述方法还包括处理多消息通道控制指令冲突的步骤，具体包括：
基于物联网中的控制源发出的控制指令的属性，建立基于用户场景的优先级公式；
将进入控制指令队列的控制指令与队列中已有的控制指令进行比较，丢弃重复的控制指令；
如果某个控制源不断发送重复控制指令，则将此控制源标记为异常，并不再处理此控制源发送的控制指令，直到异常标记超时自动解除或被用户手工解除，控制指令的属性带入控制指令队列；
分别扫描各个控制指令队列，根据控制对象的标识和属性，标记存在冲突的控制指令，使用基于用户场景的优先级公式计算控制指令的指标，该指标包括三部分：一个标记，表示冲突控制指令为互斥冲突还是优先级冲突；一个优先级系数，表示控制指令的优先级别；一个控制指令处理时效；
扫描各个控制指令队列，对于达到控制指令处理时效的控制指令进行统一处理；
将各个控制指令队列中的控制指令转移到一个统一控制指令处理队列中：对于标记为互斥冲突的控制指令，仅保留优先级最高的控制指令，其他控制指令直接回复操作失败；对于标记为优先级冲突的控制指令，按优先级由高到低的顺序，加入统一控制指令处理队列中；对于标记为无冲突的控制指令，按控制指令到达的先后次序，加入统一控制指令处理队列中；
按顺序扫描和处理统一控制指令处理队列中的控制指令。
5.根据权利要求4所述的基于多通讯方式物联网电子产品的高可用性实现方法，其特征在于，所述的基于用户场景的优先级公式表示式为：p＝f(wTX)，
其中，p为优先级指标，p＝{p1,p2,p3}，p1为布尔型标记，表示冲突控制指令为互斥冲突还是优先级冲突；p2为数值型优先级系数，表示控制指令的优先级别；p3为数值型控制指令处理时效，单位为毫秒；
w为权重向量，w＝{w1,w2,…,wn}；
X为参数向量，X＝{x1,x2,…,xn}，X至少包括消息通道、控制源、位置信息、时间、用户信息；
所述方法还包括设定基于用户场景的优先级公式中各个参数的权重，增加或减少公式中参数的数量，完成参数权重和参数列表的更新；
优先级指标公式包含在独立的函数模块中，还包括修改包含计算优先级指标公式的函数模块，完成公式的更新，函数f的形式至少包括线性公式、二次函数、高阶函数，以及机器学习模型，所述机器学习模型，至少包括随机森林、神经网络。
6.一种基于多通讯方式物联网电子产品的高可用性实现系统，其特征在于，包括物联网电子产品，与电子产品通过RF2.4模块进行数据通信的有源控制器，移动终端以及云平台，其中
所述有源控制器，用于与移动终端建立RF2.4内网通讯连接、建立wifi局域网通讯连接、建立蓝牙局域网通讯连接或通过wifi模块接入云平台与移动终端建立广域网通讯连接；
移动终端通过wifi模块、蓝牙模块向有源控制器发出控制指令，所述有源控制器通过RF2.4模块输出该控制指令至所述电子产品；
移动终端通过RF2.4模块向电子产品发出指令；
有源控制器通过RF2.4模块向电子产品发出指令。
7.根据权利要求6所述的基于多通讯方式物联网电子产品的高可用性实现系统，其特征在于，所述有源控制器包括：通讯模块、协议处理模块、标识生成和管理模块以及业务逻辑模块以及其他功能模块；
其中，通讯模块包括RF2.4接口和队列、Wi-Fi接口和队列、以及蓝牙接口和队列；各接口用于实现数据的接收和发送，各队列对数据进行缓冲和分包；
协议处理模块由三个协议解析单元和一个协议转换单元组成，协议解析单元负责按对应通讯方式的具体协议，对消息进行解析；协议转换单元负责在将从不同协议渠道接收到的消息转化为统一的指令，提交给业务逻辑模块及其他功能模块处理，并且将业务逻辑模块及其他功能模块提供的指令转化为指定的协议，然后交给通讯模块、由对应的通道发送；
标识生成和管理模块，用于获取该电子产品、移动终端从本地存储器读取设备ID，并运行如下步骤：
S6.1若设备ID读取成功，则该电子产品、移动终端与有源控制器进行验握手，验证设备ID，
S6.11若设备ID验证成功，则电子产品、移动终端与有源控制器之间建立wifi局域网通讯连接、建立蓝牙局域网通讯连接或移动终端通过wifi模块、SIM卡模块接入云平台与有源控制器建立广域网通讯连接；
S6.12若ID验证不成功，则电子产品、移动终端向有源控制器发出配置设备ID请求，有源控制器为该电子产品、移动终端配置设备ID，该电子产品、移动终端将所述设备ID进行本地存储；跳转至步骤S6.1；
S6.2若设备ID读取不成功，则电子产品、移动终端向有源控制器发出配置设备ID请求，有源控制器为该电子产品、移动终端配置设备ID，该电子产品、移动终端将所述设备ID进行本地存储，跳转至步骤S6.1。
8.根据权利要求6所述的基于多通讯方式物联网电子产品的高可用性实现系统，其特征在于，
有源控制器的自身ID与电子产品、移动终端的设备ID结合在一起构成对应电子产品、移动终端的全局标识，所述云平台用于全局标示的注册和注销；在有源控制器与云平台通信连接时，有源控制器和云平台同步更新存储的本地存储的有源控制器自身ID以及电子产品、移动终端的设备ID列表。
9.根据权利要求6所述的基于多通讯方式物联网电子产品的高可用性实现系统，其特征在于，所述有源控制器，还包括控制指令冲突处理单元，所述控制指令冲突单元包括：从若干控制源接收控制指令的消息通道，各所述消息通道对应的消息队列，消息进入消息队列时，与队列中已有的消息进行比较，丢弃重复的消息；
公式生成模块，用于基于系统配置模块和平台管理模块提供的参数、权重和公式配置信息，生成基于用户场景的优先级公式；
冲突检测模块，用于检测某个控制源不断发送重复消息，则冲突检测模块会将此控制源标记为异常，并不在处理此控制源发送的控制指令，直到异常标记超时自动解除或被用户手工解除，其中，消息的控制源、位置信息、时间、用户信息等属性同时带入消息队列；
冲突检测模块，用于分别扫描各个消息队列，根据控制对象的标识和属性，标记存在冲突的控制指令，使用基于用户场景的优先级公式计算消息的指标，该指标包括三部分：一个标记，表示冲突消息为互斥冲突还是优先级冲突；一个优先级系数，表示消息的优先级别；一个消息处理时效；
冲突处理模块，用于扫描各个消息队列，对于达到消息处理时效的消息进行统一处理；
冲突处理模块，用于将各个消息队列中的消息转移到一个统一消息处理队列中，对于标记为互斥冲突的消息，仅保留优先级最高的消息，其他消息直接回复操作失败，失败原因为消息冲突；对于标记为优先级冲突的消息，按优先级由高到低的顺序，加入统一消息处理队列中；对于标记为无冲突的消息，按消息到达的先后次序，加入统一消息处理队列中；
消息处理模块，用于按顺序扫描和处理统一消息处理队列中的消息。
10.根据权利要求9所述的基于多通讯方式物联网电子产品的高可用性实现系统，其特征在于，所述有源控制器，还包括系统配置模块，用于设定基于用户场景的优先级公式中各个参数的权重，增加或减少公式中参数的数量，完成参数权重和参数列表的更新；
基于用户场景的优先级公式包含在独立的函数模块中，平台管理模块，用于修改包含计算优先级指标公式的公式生成模块，完成公式的更新。
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