CN106899594A - 用于智能家居平台的子设备管理方法及系统 - Google Patents

用于智能家居平台的子设备管理方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于智能家居平台的子设备管理方法，包括：客户端根据用户输入的指令，为待添加的子设备选择类型，并将子设备的类型信息发送至网关，通知网关添加子设备；网关针对所添加的传感器类子设备，从云端获取相应的认证信息以及控制信息；对所添加的传感器类子设备，网关根据所获得的认证信息进行认证：对于认证通过的传感器类子设备，客户端通过网关与子设备进行信号交互，并由网关对交互的信号进行通信协议转换，实现客户端对传感器类子设备的控制。本发明还公开了相应的系统，实现了对于不同厂家、对于不同通信类型、不同协议类型子设备的统一管理。

Description

用于智能家居平台的子设备管理方法及系统
技术领域
本发明涉及智能家居领域，尤其涉及一种用于智能家居平台的子设备管理方法及系统。
背景技术
现有的智能家居系统可以参考例如公开号为CN204215246U的参考文献，包括智能家居控制中心装置、与智能家居控制中心装置无线连接的无线路由、与智能家居控制中心装置无线或者红外连接的终端设备(或子设备)及与无线路由无线连接的控制终端(即客户端)，在控制终端安装有APP，控制终端通过无线路由发送控制信号给智能家居控制中心装置，智能家居控制中心装置控制终端设备开启和关闭。
这类智能家居的控制方法为，控制终端从云端获取或直接建立终端设备的按键以及对应按键的编码，在红外连接的中断设备中，对应按键的编码为红外编码，利用在控制终端上的虚拟按键发射相应的红外编码信号进行控制。
然而，现有技术中可进行控制的智能家居大多局限于如上述参考文献所采用的红外设备或者是某一类的射频通信设备。由于目前智能家居市场上各种智能设备由不同的厂家研发，所使用的通信方式和通信协议也差别很大，例如，一些家电产品常用的通信形式是红外，而一些传感器大多采用不同频段的射频信号进行通信，即使在同一种通信方式下，通信所采用的协议也均不相同，这就导致了智能家居控制产品只能单独的控制某一类或者有限的几类产品，无法做到打通整个智能家居环境。
因此，现有技术问题在于，如何能够集中管理控制具有不同通信类型和协议的子设备。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，现提供了一种子设备管理方法，除现有的红外设备控制之外，可以扩展到传感器类子设备的控制，实现多类通信方式的统一控制。
一种用于智能家居平台的子设备管理方法，包括：
客户端根据用户输入的指令，为待添加的子设备选择类型，并将子设备的类型信息发送至网关，通知网关添加子设备；
网关针对所添加的传感器类子设备，从云端获取相应的认证信息以及控制信息；
对所添加的传感器类子设备，网关根据所获得的认证信息进行认证：对于认证通过的传感器类子设备，客户端通过网关与子设备进行信号交互，并由网关对交互的信号进行通信协议转换，实现客户端对传感器类子设备的控制。
进一步而言，网关添加传感器类子设备的方法包括步骤：
调用待添加的传感器类子设备所对应的通信协议，周期性地发送探测请求；
在所述传感器类子设备响应探测请求后，添加来自所述传感器类子设备的子设备信息。
进一步而言，网关通过将云端认证信息与所添加的传感器类子设备的子设备信息相匹配来进行认证，用于认证的子设备信息为传感器类子设备的许可数据，不同子设备的许可数据互不相同。
进一步而言，网关添加红外类型或射频类型子设备的方法包括步骤：网关从云端服务器获取子设备的按键以及对应按键的按键编码，建立起虚拟子设备并反馈给客户端，用于客户端对子设备的控制。
进一步而言，在一次添加多个子设备的情况下，还包括步骤：由客户端控制子设备产生动作，用以将客户端建立的虚拟子设备与实际子设备相对应。
本发明还提供了相应的子设备管理系统，实施本发明方法。
一种用于智能家居平台的子设备管理系统，包括：
客户端的子设备添加模块，根据用户输入的指令，为待添加的子设备选择类型，并将子设备的类型信息发送至网关，通知网关添加子设备；
网关的子设备管理模块以及通信处理接口，子设备管理模块针对所添加的传感器类子设备，通过通信处理接口从云端获取相应的认证信息以及控制信息，且子设备管理模块根据所获得的认证信息进行认证；
网关的射频通信协议栈，对于认证通过的传感器类子设备，客户端通过通信处理接口与子设备进行信号交互，并由射频通信协议栈对交互的信号进行通信协议转换，实现客户端对传感器类子设备的控制。
进一步而言，还包括网关的通信驱动接口移植层，在网关添加传感器类子设备时，根据射频通信协议栈所调用的待添加传感器类子设备所对应的通信协议，通信驱动接口移植层周期性地发送探测请求，在所述传感器类子设备响应探测请求后，从通信处理接口添加来自所述传感器类子设备的子设备信息到子设备管理模块。
进一步而言，所述通信驱动接口移植层支持对红外信号、射频信号、UART信号以及WiFi信号的统一封装。
进一步而言，还包括连接到所述通信处理接口的射频转UART模块，用于将子设备的UART信号转换后发送至所述通信处理接口。
通过本发明的子设备管理方法及系统，实现了：对于不同厂家设备的统一管理；对于不同通信类型设备的统一管理；不同通信协议设备的统一管理；使用同一种方式访问所有子设备。
附图说明
图1为本发明一个实施例的家居环境各设备部署图；
图2为当前实施例子设备管理系统应用场景示意图；
图3为当前实施例的网关结构示意图；
图4为当前实施例子设备管理系统网络交互图；
图5为当前实施例子设备管理系统网络拓扑图。
具体实施方式
现结合附图和实施例加以详细的解释说明。
本发明的一个实施例如图1所示，当前实施例的智能家居环境包括：云端服务器、客户端、网关以及子设备。图中虚线表示无线通信连接，RF为射频通信，IRDA表示红外连接，UART BUS即UART总线。云端服务器用于存储子设备添加运行过程中需要的各种信息、描述文件、模板或运行脚本等内容，并对子设备进行认证和上报数据的存储；客户端提供与用户交互的人机界面；网关是核心部分，负责集成多种形式接入方案的实现、子设备的统一管理以及多种业务逻辑的运行；子设备则可以是各种电控板、传感器、家用电器等设备。
参考图2，当前实施例以一个典型的智能家居应用场景为例，将智能家居设备子设备管理系统应用在智能家居设备中，在该实施例的场景中包含：一台网关、一台环境传感器设备(SR3)、一台具有红外遥控功能的空调、一套电动窗帘、一个射频转UART(通用异步收发传输器，Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)模块、若干客户端和云端服务器。在客户端上安装有APP(即子设备添加模块)。
其中，电动窗帘的电机控制板采用UART接口通信；云端服务器通过互联网与网关以及客户端上的子设备添加模块通信；网关通过红外信号控制空调；网关通过射频通信与环境传感器通信；网关通过射频与射频转UART模块通信；射频转UART模块通过UART总线与电动窗帘通信。
其中，网关支持红外、射频通信以及以太网通信，如图3所示，网关包括八个模块：(1)应用层，调度子设备管理模块以及通信处理接口提供的接口，还可以基于整个管理系统编写业务处理逻辑，包括：子设备的扫描、添加、下载关联模板等等；(2)子设备管理模块，存储设备与控制模板数据，具体包含子设备的子设备信息及控制信息，子设备信息包括子设备ID、类型、名称、liscense数据(许可数据)以及属性集合，控制信息包括通信协议模板或运行脚本等，不同类别的子设备存储的信息略有不同；(3)通信处理接口，分为管理接口与交互接口，其中，管理接口包含对所有子设备管理数据的增、删、改、查，交互接口包含子设备属性的读取、设置、上报转发，以及负责将子设备的数据变化根据属性打包成为标准数据格式，通过通信处理接口发送给云端服务器；(4)子设备数据缓冲模块；(5)射频通信协议栈，通过提供使用一系列加密、解密、纠错技术，定义了一个分层的射频通信双向协议，实现与符合此协议的子设备的可靠通信；(6)文件系统移植层，不同操作系统对于硬盘或Flash的操作方式不相同，此模块负责抽象不同系统平台的文件操作，方便整个系统的移植；(7)驱动接口移植层，用于兼容不同子设备通信方式，例如、红外、射频、UART等，封装统一的读、写、配置接口。
在系统启动后，参考图4，进行子设备控制的方法包括如下步骤：
步骤A，在客户端上，通过APP对子设备进行扫描，将子设备空调、环境传感器、电动窗帘添加到网关中。步骤A具体包括：
a-1，客户端通过APP接收来自用户的待添加子设备类型选择命令，选择需要添加的子设备分类。
子设备根据接入方式不同，一共可分为两类：
(1)红外或射频码类。针对这类子设备，网关在子设备管理系统中以虚拟按键以及按键对应的红码形式进行描述，可直接通过通信处理接口从云端预先存储的码库中获取(例如，格力YBOF2空调遥控器、海信CN-21621电视遥控器等)，也可以临时自定义。
(2)传感器类。网关通过标准的射频通信协议栈或者射频转UART模块接口接入的各类传感器产品，例如，环境传感器和墙壁开关等。当前实施例为环境传感器和电动窗帘。
a-2，客户端APP通知网关根据子设备类型进行相应的处理：对于红外及射频类子设备，网关自动生成对应类别的虚拟子设备直接反馈给客户端；对于传感器类子设备，网关通过通信处理接口调度射频通信协议栈来调用待添加的子设备所对应的通信协议，并以所调用的通信协议通过驱动接口移植层调用硬件驱动向网络中周期发送Probe请求(即探测请求)。
a-3，根据用户指令处于重置(Reset)状态下的子设备响应网关的Probe请求，将子设备信息发送给网关。
a-4，客户端周期性地向网关询问扫描结果，直至全部子设备全部在网关添加成功，如果没有任何子设备被扫描到则直接退出添加过程。其中，如果一次性扫描上来多个子设备，子设备的外观又十分雷同，则客户端可以通过子设备识别接口控制子设备产生一个动作，用以识别希望添加的子设备。
步骤B，网关在子设备的添加过程中从云端获取子设备的模板、描述文件以及运行脚本。
无论是红外(射频)码类的子设备还是传感器类的子设备，都由用户来通过客户端选择添加，客户端将子设备的添加信息通过网关的通信处理接口发送给子设备管理模块，网关根据子设备信息到云端下载对应的模板、描述文件以及运行脚本等内容。
步骤C，网关到云端服务器认证环境传感器和电动窗帘子设备。
网关中的子设备管理模块根据被添加子设备扫描时上报的子设备信息通过通信处理接口到云端服务器获取相应的认证信息，进行子设备的认证：如果认证合法，则允许子设备正常使用；否则，子设备管理模块会自动删除该子设备。其中用于匹配认证的子设备信息为一串许可数据，许可数据在生产过程中写入子设备中，每个设备具有独一无二的许可数据。
步骤D，客户端APP使用标准的子设备控制流程设置并控制空调、环境传感器、电动窗帘。
在认证通过后，如图4所示，由APP将子设备状态同步到云端服务器的子设备信息库(即家庭)中，并由网关通过通信处理接口上报子设备的状态到云端服务器，云端服务器向APP返回更新后的家庭数据，APP利用更新的家庭数据通过网关控制子设备：如果子设备向网关发送控制响应，则网关向客户端APP发送控制成功的控制结果；否则，发送的控制结果为控制失败。在子设备状态发生变化时，向网关发送状态报告，由网关向云端服务器报告子设备的状态。
应用层负责调度子设备管理模块及通信处理接口，在网关的应用层，无论是红外/射频通信类的子设备还是传感器类的子设备均可以通过统一的设置和读取接口进行。对于传感器类的子设备，射频通信协议栈通过加密与确认机制保证每次的读写控制过程都是可靠的。
如图5及图3所示，本发明所采用的系统原理为：子设备管理系统运行在支持UART通信、红外通信、射频通信以及WIFI通信的硬件平台上，通过将多种通信方案集成在一起，并在应用层提供统一的业务逻辑处理流程，实现对电控板类家电、红外或射频类遥控电器、射频传感器、网络传感器等的无缝接入。图5中，SR3为环境传感器，TC3为电动窗帘。
通过使用标准的射频转UART，可以将具备UART通信能力的电控板类设备(例如传统家用电器，空调、电视机、洗衣机等等)以子设备的形式管理起来，只需要在该电控板中集成标准的UART通信协议即可。
通过将红外遥控器的按键所对应的红外编码收集起来形成一个包含型号、按键、按键对应红外编码等信息的文件，并将文件下载到网关中以虚拟子设备的形式管理起来，就可以实现对该红外遥控器对应电器产品的统一管理。同理，射频类型的子设备也可以采用射频编码来实现虚拟子设备的建立。
通过在网关中集成一套标准的射频通信协议栈，将所有符合此协议栈规格的传感器类型子设备接入到网关的子设备管理系统中；对于使用射频通信但不支持通信协议栈的传感器，可以选择在传感器的处理器中集成射频通信协议栈的SDK实现接入子设备管理系统。
同理，对于其他网络传感器，也通过同样的方式接入到子设备管理系统中。
通过本发明的子设备管理方法及系统，实现了：对于不同厂家设备的统一管理；对于不同通信类型设备的统一管理；不同通信协议设备的统一管理；使用同一种方式访问所有子设备。

Claims (9)

1.一种用于智能家居平台的子设备管理方法，其特征在于，包括：
客户端根据用户输入的指令，为待添加的子设备选择类型，并将子设备的类型信息发送至网关，通知网关添加子设备；
网关针对所添加的传感器类子设备，从云端获取相应的认证信息以及控制信息；
对所添加的传感器类子设备，网关根据所获得的认证信息进行认证：对于认证通过的传感器类子设备，客户端通过网关与子设备进行信号交互，并由网关对交互的信号进行通信协议转换，实现客户端对传感器类子设备的控制。
2.如权利要求1所述用于智能家居平台的子设备管理方法，其特征在于，网关添加传感器类子设备的方法包括步骤：
调用待添加的传感器类子设备所对应的通信协议，周期性地发送探测请求；
在所述传感器类子设备响应探测请求后，添加来自所述传感器类子设备的子设备信息。
3.如权利要求2所述用于智能家居平台的子设备管理方法，其特征在于，网关通过将云端认证信息与所添加的传感器类子设备的子设备信息相匹配来进行认证，用于认证的子设备信息为传感器类子设备的许可数据，不同子设备的许可数据互不相同。
4.如权利要求1所述用于智能家居平台的子设备管理方法，其特征在于，网关添加红外类型或射频类型子设备的方法包括步骤：网关从云端服务器获取子设备的按键以及对应按键的按键编码，建立起虚拟子设备并反馈给客户端，用于客户端对子设备的控制。
5.如权利要求1所述用于智能家居平台的子设备管理方法，其特征在于，在一次添加多个子设备的情况下，还包括步骤：由客户端控制子设备产生动作，用以将客户端建立的虚拟子设备与实际子设备相对应。
6.一种用于智能家居平台的子设备管理系统，其特征在于，包括：
客户端的子设备添加模块，根据用户输入的指令，为待添加的子设备选择类型，并将子设备的类型信息发送至网关，通知网关添加子设备；
网关的子设备管理模块以及通信处理接口，子设备管理模块针对所添加的传感器类子设备，通过通信处理接口从云端获取相应的认证信息以及控制信息，且子设备管理模块根据所获得的认证信息进行认证；
网关的射频通信协议栈，对于认证通过的传感器类子设备，客户端通过通信处理接口与子设备进行信号交互，并由射频通信协议栈对交互的信号进行通信协议转换，实现客户端对传感器类子设备的控制。
7.如权利要求6所述用于智能家居平台的子设备管理系统，其特征在于，还包括网关的通信驱动接口移植层，在网关添加传感器类子设备时，根据射频通信协议栈所调用的待添加传感器类子设备所对应的通信协议，通信驱动接口移植层周期性地发送探测请求，在所述传感器类子设备响应探测请求后，从通信处理接口添加来自所述传感器类子设备的子设备信息到子设备管理模块。
8.如权利要求7所述用于智能家居平台的子设备管理系统，其特征在于，所述通信驱动接口移植层支持对红外信号、射频信号、UART信号以及WiFi信号的统一封装。
9.如权利要求6所述用于智能家居平台的子设备管理系统，其特征在于，还包括连接到所述通信处理接口的射频转UART模块，用于将子设备的UART信号转换后发送至所述通信处理接口。
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