CN107251490B - 物联网平台、设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种物联网系统和方法。例如，系统的一个实施例包括：IoT中心，所述IoT中心包括：WAN接口，所述WAN接口用于将所述IoT中心通过WAN连接到IoT服务；以及本地通信接口，所述本地通信接口用于将所述IoT中心通信地连接到多个不同类型的IoT装置；以及至少一个IoT装置，所述IoT装置具有用于存储程序代码的存储器和用于执行所述程序代码的微控制器，其中所述程序代码包括库程序代码，所述库程序代码包括能由开发人员使用的基本构建块，以通过创建采用所述库程序代码的应用程序代码来实现任何IoT装置，其中所述基本构建块中的至少一个包括通信栈以使得能够实现与所述IoT中心的通信，所述库程序代码在软件开发工具包(SDK)中通过所述微控制器提供给所述开发人员。

Description

物联网平台、设备和方法
背景技术
技术领域
本发明整体涉及计算机系统领域。更具体地讲，本发明涉及物联网(IoT)平台、设备和方法。
相关领域说明
“物联网”是指互联网基础架构内可唯一识别的嵌入式装置的互连。最终，IoT预计将导致新的种类广泛的应用，在这些应用中，几乎任何类型的物理事物可以提供关于其本身或其周围环境的信息和/或可以通过互联网上的客户端装置受到远程控制。
由于与连接性、功率和标准化缺乏有关的一些问题，物联网的开发和采用一直比较缓慢。例如，IoT开发和采用所面临的一个障碍是，没有标准平台允许开发人员设计和提供新的IoT装置及服务。为了进入IoT市场，开发人员必须从头开始设计整个IoT平台，包括支持所需的IoT实现需要的网络协议和基础架构、硬件、软件和服务。因此，IoT装置的每一家提供商都使用专有技术来设计和连接IoT装置，这使得对最终用户而言，采用多种类型的IoT装置是一项繁重的工作。IoT采用所面临的另一个障碍是与IoT装置的连接和供电有关的困难。例如，连接诸如冰箱、车库门开关、环境传感器、家用安防传感器/控制器等的电器需要电源来为每个连接的IoT装置供电，并且这个电源通常定位不太方便。
附图说明
可结合下列附图从以下具体实施方式更好地理解本发明，其中：
图1A至图1B示出了IoT系统架构的不同实施例；
图2示出了根据本发明的一个实施例的IoT装置；
图3示出了根据本发明的一个实施例的IoT中心；
图4A至图4B示出了用于接收和处理来自最终用户的输入的IoT装置的一个实施例；
图5A示出了实现为时钟和信息装置的IoT中心的一个实施例；
图5B示出了连接到具有集成扬声器的框架的IoT中心时钟/信息装置的一个实施例；
图5C至图5F示出了IoT时钟中心的不同实施例；以及
图6示出了用于检测用户家里某些产品何时需要补充的IoT装置的具体应用。
具体实施方式
在下面的描述中，出于解释的目的，本文陈述了许多特定细节以便透彻理解下文描述的本发明的实施例。然而，本领域的技术人员将容易明白，可在没有这些特定细节中的一些的情况下实践本发明的实施例。在其他情况下，为免模糊本发明的实施例的基本原理，已熟知的结构和装置以框图形式示出。
本发明的一个实施例包括一种物联网(IoT)平台，开发人员可以利用该平台来设计和构建新的IoT装置及应用。具体地讲，一个实施例包括用于物联网装置的基础硬件/软件平台，该平台包括预定义的网络协议栈和IoT中心，IoT装置通过该IoT中心连接到互联网。此外，一个实施例包括一项IoT服务，可以通过该IoT服务如下所述地访问和管理IoT中心和连接的IoT装置。此外，IoT平台的一个实施例包括用以访问和配置IoT服务、中心和连接的装置的IoT应用程序或Web应用程序(例如，在客户端装置上执行)。现有的在线零售商和其他网站运营商可以利用本文所述的IoT平台容易地为现有用户群提供独特的IoT功能。
图1A示出了其上可以实现本发明的实施例的架构平台的概览。具体地讲，图示实施例包括多个IoT装置101至105，这些IoT装置通过本地通信信道130通信地连接到中央IoT中心110，该中央IoT中心本身通过互联网220通信连接到IoT服务120。IoT装置101至105中每一个最初可以(例如，使用下文描述的配对技术)与IoT中心110配对以使得能够实现本地通信信道130中的每一个。
IoT装置101至105可以配备有各种类型的传感器以收集关于自身及其周围环境的信息，并且经由IoT中心110将收集的信息提供给IoT服务120、用户装置135和/或外部网站130。IoT装置101至105中的一些可以响应于通过IoT中心110发送的控制命令来执行指定的功能。下文提供由IoT装置101至105收集的信息以及控制命令的多种具体示例。在下文描述的一个实施例中，IoT装置101是被设计为记录用户选择并将用户选择发送到IoT服务120和/或网站的用户输入装置。
在一个实施例中，IoT中心110包括蜂窝无线电装置，以经由诸如4G(例如，移动WiMAX、LTE)或5G蜂窝数据服务的蜂窝服务115建立到互联网220的连接。作为另外一种选择或除此之外，IoT中心110可以包括WiFi无线电装置，以通过将IoT中心110连接到互联网(例如，经由向最终用户提供互联网服务的互联网服务提供商)的WiFi接入点或路由器116建立WiFi连接。当然，应当注意，本发明的基本原理不限于任何特定类型的通信信道或协议。
在一个实施例中，IoT装置101至105是能够使用电池电量长时间(例如，数年)运行的超低功率装置。为了节省功率，可以使用低功率无线通信技术诸如蓝牙低功耗(LE)来实现本地通信信道130。在该实施例中，IoT装置101至105中的每一个和IoT中心110配备有蓝牙LE无线电装置和协议栈。
如上所述，在一个实施例中，该IoT平台包括在用户装置135上执行以允许用户访问和配置所连接的IoT装置101至105、IoT中心110和/或IoT服务120的IoT应用程序或Web应用程序。在一个实施例中，该应用程序或Web应用程序可以由网站130的运营者设计为向其用户群提供IoT功能。如图所示，该网站可以维护包含与每个用户相关的账户记录的用户数据库131。
图1B示出了用于多个IoT中心110至111、190的额外连接选项。在该实施例中，单个用户可以在单个用户驻地180(例如，用户的家或工作地点)处现场安装有多个中心110至111。可以这样做来(例如)扩展连接所有IoT装置101至105所需的无线范围。如图所示，如果用户具有多个中心110、111，则它们可以经由本地通信信道(例如，Wifi、以太网、电力线网络等)连接。在一个实施例中，中心110至111中的每一个可以通过蜂窝连接115或WiFi连接116(图1B中未明确示出)来建立与IoT服务120的直接连接。作为另外一种选择或除此之外，IoT中心中的一者诸如IoT中心110可以充当“主”中心，其向用户驻地180上的所有其他IoT中心诸如IoT中心111提供连接性和/或本地服务(如连接IoT中心110和IoT中心111的虚线所示)。例如，主IoT中心110可以是建立与IoT服务120的直接连接的唯一IoT中心。在一个实施例中，只有“主”IoT中心110配备有蜂窝通信接口以建立与IoT服务120的连接。这样，IoT服务120和其他IoT中心111之间的所有通信将流经主IoT中心110。作为这个角色，主IoT中心110可以具有额外的程序代码，以对在其他IoT中心111和IoT服务120之间交换的数据执行过滤操作(例如，在可能时，本地服务于一些数据请求)。
不管IoT中心110至111如何连接，在一个实施例中，IoT服务120将逻辑地将中心与用户相关联，并且将所有附接的IoT装置101至105组合在能经由已安装有应用程序135的用户装置访问的单个综合性用户界面(和/或基于浏览器的界面)下。
在该实施例中，主IoT中心110和一个或多个从属IoT中心111可以通过本地网络连接，该本地网络可以是WiFi网络116、以太网和/或使用电力线通信(PLC)网络(例如，其中网络的全部或部分通过用户的电力线运行)。另外，对于IoT中心110至111，IoT装置101至105中的每一个可以使用诸如WiFi、以太网、PLC或蓝牙LE的任何类型的本地网络信道与IoT中心110至111互连。
图1B还示出了安装在第二用户驻地181处的IoT中心190。几乎无限数量的这种IoT中心190可以被安装和配置，以收集来自世界各地的用户驻地处IoT装置191至192的数据。在一个实施例中，可以为同一用户配置两个用户驻地180至181。例如，一个用户驻地180可以是用户的主要住宅，而另一个用户驻地181可以是用户的度假屋。在这种情况下，IoT服务120将逻辑地将IoT中心110至111、190与用户相关联，并将所有附接的IoT装置101至105、191至192组合在能经由已安装有应用程序135的用户装置访问的单个综合性用户界面(和/或基于浏览器的界面)下。
如图2所示，IoT装置101的一个示例性实施例包括用于存储程序代码和数据201至203的存储器210、以及用于执行程序代码和处理数据的低功率微控制器200。存储器210可以是诸如动态随机存取存储器(DRAM)的易失性存储器，或者可以是诸如闪存存储器的非易失性存储器。在一个实施例中，非易失性存储器可用于永久存储，而易失性存储器可用于在运行时执行程序代码和数据。此外，存储器210可以集成在低功率微控制器200内，或者可以经由总线或通信结构连接到低功率微控制器200。本发明的基本原理不限于存储器210的任何特定实现方式。
如图所示，所述程序代码可以包括定义要由IoT装置201执行的一组应用程序特定的功能的应用程序代码203、以及包括可由IoT装置101的应用程序开发人员利用的一组预定义构建块的库代码202。在一个实施例中，库代码202包括实现IoT装置所需的一组基本功能，诸如用于使得能够实现IoT装置101中的每一个和IoT中心110之间的通信的通信协议栈201。如上所述，在一个实施例中，通信协议栈201包括蓝牙LE协议栈。在该实施例中，蓝牙LE无线电装置和天线207可以被集成在低功率微控制器200内。然而，本发明的基本原理不限于任何特定的通信协议。
图2中所示的具体实施例还包括用以接收用户输入并向低功率微控制器提供该用户输入的多个输入装置或传感器210，低功率微控制器根据应用程序代码203和库代码202处理该用户输入。在一个实施例中，输入装置中的每一个包括用于向最终用户提供反馈的LED 209。
另外，图示实施例包括用于向低功率微控制器供电的电池208。在一个实施例中，使用不可充电的纽扣电池。然而，在一个另选的实施例中，可以使用集成的可充电电池(例如，通过将IoT装置连接到交流电源(未示出)来充电)。
还提供用于产生音频的扬声器205。在一个实施例中，低功率微控制器299包括用于解码压缩音频流(例如，诸如MPEG-4/高级音频编码(AAC)流)以在扬声器205上产生音频的音频解码逻辑。作为另外一种选择，低功率微控制器200和/或应用程序代码/数据203可以包括数字采样的音频片段，以在用户经由输入装置210输入选择时向最终用户提供言语反馈。
在一个实施例中，基于IoT装置101被设计用于的特定应用，可以在IoT装置101上包括一个或多个其他/替代的I/O装置或传感器250。例如，可以包括环境传感器以测量温度、压力、湿度等。如果将IoT装置用作安防装置，则可以包括安防传感器和/或门锁开启器。当然，这些示例仅仅是为了举例说明的目的而提供的。本发明的基本原理不限于任何特定类型的IoT装置。事实上，考虑到配备有库代码202的低功率微控制器200的高可编程性质，应用程序开发人员可以容易地开发新的应用程序代码203和新的I/O装置250以对于几乎任何类型的IoT应用与低功率微控制器界接。
在一个实施例中，低功率微控制器200还包括用于存储由下述实施例使用的加密密钥的安全密钥存储器(参见例如图4至图6和/或相关联的文本)。作为另外一种选择，密钥可以被保护在如下所述的订户识别模块(SIM)中。
在一个实施例中，包括唤醒接收器207以将IoT装置从几乎不消耗功率的超低功率状态中唤醒。在一个实施例中，唤醒接收器207被配置为响应于从如图3所示的配置在IoT中心110上的唤醒发射器307接收到的唤醒信号来使IoT装置101退出该低功率状态。具体地讲，在一个实施例中，发射器307和接收器207一起形成电谐振变压器电路，诸如特斯拉线圈。在操作中，当中心110需要将IoT装置101从极低功率状态唤醒时，能量经由射频信号从发射器307发送到接收器207。由于此能量传递，IoT装置101可以被配置成在处于低功率状态时几乎不消耗功率，因为它不需要连续地“监听”来自中心的信号(如使用允许装置通过网络信号被唤醒的网络协议的情况那样)。更确切地说，IoT装置101的微控制器200可以被配置为通过使用从发射器307以电学方式发送到接收器207的能量而在被有效地掉电之后被唤醒。
如图3所示，IoT中心110还包括用于存储程序代码和数据305的存储器317、以及用于执行程序代码和处理数据的硬件逻辑301诸如微控制器。广域网(WAN)接口302和天线310将IoT中心110连接到蜂窝服务115。作为另外一种选择，如上所述，IoT中心110还可以包括本地网络接口(未示出)，诸如WiFi接口(和WiFi天线)或以太网接口，用于建立局域网通信信道。在一个实施例中，硬件逻辑301还包括用于存储由下述实施例使用的加密密钥的安全密钥存储器(参见例如图4至图6和/或相关联的文本)。作为另外一种选择，密钥可以被保护在如下所述的订户识别模块(SIM)中。
本地通信接口303和天线311建立与IoT装置101至105中的每一个的本地通信信道。如上所述，在一个实施例中，本地通信接口303/天线311实施蓝牙LE标准。然而，本发明的基本原理不限于用于建立与IoT装置101至105的本地通信信道的任何具体协议。虽然在图3中被示出为单独的单元，但WAN接口302和/或本地通信接口303可以嵌入在与硬件逻辑301相同的芯片内。
在一个实施例中，程序代码和数据包括通信协议栈308，该协议栈可以包括分开的堆栈来用于通过本地通信接口303和WAN接口302进行通信。此外，可以将装置配对程序代码和数据306存储在存储器中以允许IoT中心与新的IoT装置配对。在一个实施例中，为每个新的IoT装置101至105分配唯一的代码，在配对过程中将该唯一代码传送到IoT中心110。例如，该唯一代码可以嵌入在IoT装置上的条形码中，并且可以由条形码读取器106读取，或者可以通过本地通信信道130传送。在一个另选的实施例中，该唯一ID代码被磁性地嵌入在IoT装置上，并且IoT中心具有磁传感器诸如射频ID(RFID)或近场通信(NFC)传感器，以在IoT装置101在距离IoT中心110几英寸内移动时检测该代码。
在一个实施例中，一旦已经传送该唯一ID，IoT中心110就可以通过以下方式来验证该唯一ID：查询本地数据库(未示出)、执行散列来验证该代码是否可接受、以及/或者与IoT服务120、用户装置135和/或网站130通信来校验该ID代码。在一个实施例中，一旦经校验，IoT中心110就和IoT装置101配对并且将配对数据存储在存储器317中(如上所述，该存储器可以包括非易失性存储器)。一旦配对完成，IoT中心110就可以与IoT装置101连接以执行本文所述的各种IoT功能。
在一个实施例中，运行IoT服务120的组织可以提供IoT中心110和基本硬件/软件平台，以允许开发人员容易地设计新的IoT服务。具体地讲，除了IoT中心110之外，还可以为开发人员提供软件开发工具包(SDK)来更新在中心110内执行的程序代码和数据305。另外，对于IoT装置101，SDK可以包括针对基础IoT硬件(例如，图2所示的低功率微控制器200和其他组件)设计的一组广泛的库代码202以有利于设计各种不同类型的应用程序101。在一个实施例中，SDK包括开发人员仅需要在其中为IoT装置指定输入和输出的图形设计界面。已经为开发人员准备好了所有联网代码，包括允许IoT装置101连接到中心110和服务120的通信栈201。此外，在一个实施例中，SDK还包括用于促进为移动装置(例如，iPhone和Android装置)设计应用程序的库代码基。
在一个实施例中，IoT中心110管理IoT装置101至105和IoT服务120之间的连续双向数据流。在需要实时更新到IoT装置101至105/从这些IoT装置更新的情况下(例如，在用户需要查看安防装置或环境读数的当前状态的情况下)，IoT中心可以保持打开的TCP套接字以提供对用户装置135和/或外部网站130的定期更新。用于提供更新的具体联网协议可以根据底层应用程序的需求进行调整。例如，在某些情况下，如果连续双向流可能没有意义，则可以使用简单的请求/响应协议来在需要时收集信息。
在一个实施例中，IoT中心110和IoT装置101至105都可以通过网络自动升级。具体地讲，当IoT中心110有新的更新可用时，它可以自动地从IoT服务120下载并安装此更新。它可以首先将更新的代码复制到本地存储器中，运行并验证此更新，然后替换较旧的程序代码。类似地，当IoT装置101至105中的每一个有更新可用时，最初可以由IoT中心110下载这些更新并将其推送到IoT装置101至105中的每一个。然后，每个IoT装置101至105可以采用类似于上述用于IoT中心的方式应用更新，并将更新的结果报告回IoT中心110。如果更新成功，则IoT中心110可以从其存储器中删除此更新，并记录安装在每个IoT装置上的最新的代码版本(例如，使得它可以继续检查每个IoT装置是否有新的更新)。
在一个实施例中，IoT中心110通过交流电源供电。具体地讲，IoT中心110可以包括具有变压器的供电单元390，其中变压器用于将通过交流电源线提供的交流电压转换为较低的直流电压。
如上所述，图4A至图4B示出了IoT装置400的一个具体实施例，其能够接收包含可选物品411至415的列表的卡片410。如图4B所示，该卡片可以具有印刷在其上的条形码420，该条形码可以被IoT装置400的条形码读取器读取，以识别所印刷物品中的每一个并将物品与对应的多个用户可选按钮401中的每一个相关联。例如，在图4A中，一旦卡片410已被插入装置400上的插槽中，按钮401就与物品411相关联，按钮402就与物品412相关联，按钮403就与物品413相关联，按钮404就与物品414相关联，按钮405就与物品415相关联。在该具体示例中，物品411至415中的每一个包括杂货店物品(例如水、西梅汁、大米、厕纸和金枪鱼)。然而，本发明的基本原理不限于任何特定类型的物品。可以将一组磁体430至432连接到IoT装置400的背面，以允许用户将IoT装置400磁性地附接到冰箱的前部。
所示的IoT装置400特别适合于老年用户或其他不太懂技术(和/或不能访问全功能客户端)的用户。在一个实施例中，最终用户的儿子/女儿或其他亲属可以在杂货店网站上建立账户，并且基于最终用户经常订购的杂货物品，代表最终用户独特地设计一组卡片410。该示例中的杂货店网站130可以具有与IoT服务120已建立的业务安排，使得IoT服务120代表杂货店网站130管理IoT装置400和卡片410。因此，一旦为每张卡片选择了物品，IoT服务就可以向最终用户(或用户的亲属)发送新的IoT装置400、IoT中心110(如果最终用户尚未安装一个)和该组卡片410。
在一个实施例中，IoT装置400由IoT服务120预先预置有该IoT服务已知的唯一嵌入ID。当最终用户将卡片410插入插槽中并且选择与卡片上显示的物品411至415相对应的一个或多个按钮401至405时，与装置400相关联的唯一ID以及识别由最终用户选择的物品的识别数据通过蜂窝服务115(或WiFi)被发送到该IoT服务和/或直接被发送到杂货店网站130。在一个实施例中，杂货店网站维护最终用户账户与装置ID之间的映射，该装置ID可以在预置新装置400之后被IoT服务120传送到杂货店服务。因此，杂货店网站130使用该装置ID识别最终用户，并且履行最终用户选择的物品的订单。例如，杂货店服务可以计划将物品交付到最终用户的住宅地址，该地址可以与用户的装置ID与最终用户账户的关联一起存储在最终用户数据库121中。因此，在本实施例中，IoT服务120不需要维护包含任何用户账户数据的数据库(从而保护了最终用户的隐私并简化了IoT服务的实现)。相反，IoT服务可以仅跟踪预置到最终用户的每个IoT装置的装置ID。
在一个实施例中，当用户选择了特定物品时，该按钮中的LED 209可亮起以反映该选择。在一个实施例中，为了订购一种物品的多个实例，用户可以多次选择特定按钮401至405。在这种情况下，LED可改变颜色来反映每种订购物品的数量。作为另外一种选择，每个按钮可以具有被配置为显示最终用户选择的物品的数量的小型LCD(或其他电子视觉显示器)。在一个实施例中，用户可以采用这种方式插入多个卡410以选择物品，并且当完成时，选择完成交易的完成按钮406。此外，交易可以在指定的时间段过去后自动完成，无需额外的用户输入。一旦交易完成，在一个实施例中，按钮406内的LED(或单独的“在途订单”LED)可以保持亮起直到已经交付，以指示订购的物品正在路上。
作为响应，低功率微控制器200将装置ID连同所选择的每个物品(和所选择的数量)的识别数据发送到IoT中心110，该IoT中心将用户的选择转发到IoT服务120和/或直接转发到杂货店网站130。如上所述，用户的地址和其他账户信息可以与最终用户数据库121中的装置ID相关联。因此，在接收到交易详细信息之后，用户账户可以被扣除与所选物品的费用相等的金额，并且可以安排向用户的住宅交付。交付后，可以重置IoT装置400以反映没有当前待处理的新订单。
在一个实施例中，音频反馈用于传达所订购的物品和每个物品的数量。例如，在一个实施例中，卡片410中的每一个上的每个物品的数字音频样本可以经由IoT中心410被发送到装置400。然后可以使用低功率微控制器200中的音频解码器和扬声器205来播放音频样本。例如，当用户选择一箱水411时，在低功率微控制器200上执行的应用程序代码203可以识别该物品(基于条形码)，并进一步识别与所选物品相关联的数字音频样本。然后可以使低功率微控制器200将该数字音频样本与指示所订购数量的数字音频样本一起在扬声器205上呈现。
在一个另选的实施例中，在低功率微控制器200上执行的应用程序代码203可以能够进行语音合成。在这种情况下，可以向IoT装置400提供每个物品的文本描述，该IoT装置将在最终用户选择每个物品时执行文本到语音的合成以口头地说出该文本描述。
在一个实施例中，一旦用户完成选择物品并按下完成按钮406，则可以通过扬声器将交易的详细信息以可听见的方式复述给用户。这可以包括例如对订购的物品和/或预期交付日期的描述。在一个实施例中，在杂货店网站130接收到并评估订单详细信息之后，交付日期信息由该网站发送到IoT装置400。
虽然上述内容是在杂货店应用的环境中描述，但IoT装置400可以用于需要用户在一组选项中进行选择的几乎任何应用。例如，可以将一组这样的装置放置在公寓大楼之外，并且可以插入列出每个公寓住宅的名称的卡片。响应于选择，IoT装置400可以向IoT服务120发送通知(如果该位置有网络摄像机可用，则有可能还发送进行该选择的用户的照片)。IoT服务120可以随后按响适当住宅的门铃和/或向该住宅中的用户的用户装置135发送文本或语音呼叫。在一个实施例中，门铃被实现为如本文所述经由IoT中心通信地连接到IoT服务的另一个IoT装置。
又如，IoT装置400可以被实现为玩具或教学装置。例如，可以将不同类型的恐龙、动物或其他主题的列表印刷在卡片上。响应于对按钮的选择，可为最终用户产生可听见的相应主题的说明。可能存在几乎无限数量的应用，在其中用户需要从一组显示的选项中进行选择。
在图5A所示的一个实施例中，IoT中心550被实现为能够安装在用户住宅的墙上或放置在茶几上的智能时钟/日历装置。除了图3中所示的架构组件之外，该实施例还包括视频显示接口和屏幕，其用于显示各种类型的信息，包括当前时间551和温度552、以及一天的一组日历事件560至563。该视频显示接口可以集成在低功率微控制器200内，或者可以在通信地连接到微控制器200的单独芯片中实现。
显示时间刻度565来提供每个日历事件被安排发生的时间的视觉指示，并且如图所示，不同的图形用于表示不同类型的日历事件。在图5A所示的具体示例中，用户在上午9点有医生预约561，中午有午餐预约563，下午约2点有旅行活动。另外，显示了天气事件560，以指示预报将从下午3:30开始的降雪。如所指出的那样，过渡天气事件如降雪或降雨可以在背景中使用图形和/或动画(例如，表示降雪、降雨、刮风等的动画)显示。在一个实施例中，当用户有预约时，可以显示小地图以指示预约的位置和/或可以简单地显示预约的地址。地图/地址显示还可包括从IoT时钟中心550的位置行进到预约处所需的当前时间量的指示。所有旅行信息可以从在线地图服务(例如，Google MapsTM或MapquestTM)中提取。在一个实施例中，重大事件(例如，地震)的指示也可以与相关信息(例如，事件的位置)一起显示在IoT时钟中心550上。当然，上面仅仅是示例性例子。各种其他类型的信息可以在时间线565的上下文中显示在IoT时钟中心550上。
在一个实施例中，IoT时钟中心550将连接到用户的社交网络服务，以从用户的社交网络账户下载最近发布的图片和/或评论。这些可包括由用户和/或由用户指定的朋友和/或家庭成员发布的内容。例如，用户可以配置IoT时钟中心550来显示社交网络站点上仅由用户的某些指定“朋友”发布的新内容。
在一个实施例中，从IoT服务120、用户具有账户的一个或多个网站130和/或直接从用户装置135上的应用程序发送对时钟上显示的数据的更新。例如，日历数据可以由用户通过用户装置135上的应用程序管理的日历提供，和/或可以经由服务器端日历诸如Microsoft Exchange Server或用户在其上维护日历的基于云的服务器(例如，在IoT服务120或网站130上运行)来提供。当前的时间和温度也可以由诸如IoT服务120的网络服务器提供和/或可以从连接到IoT时钟中心550的一个或多个IoT装置101-105读取。例如，IoT装置101-105中的一者可以是环境传感器，并且可以向IoT时钟中心550提供当前温度、压力、湿度等。
在一个实施例中，时钟中心550还被配置为从外部服务器和/或用户的移动装置回放用户的音频播放列表。例如，IoT时钟550可以从用户的音乐库中检索播放列表(例如，使用该库的通用协议)，然后可以使用内置的音频解码器和扬声器205流式传输和回放播放列表中的音乐。在一个实施例中，IoT时钟中心550使用用于与IoT装置101-105通信的相同网络协议来建立与用户的移动装置135的直接本地连接。例如，它可以建立与用户的移动装置135的蓝牙LE音频连接，然后作为用于移动装置的连接的音频输出进行操作。
在一个实施例中，为了使IoT时钟中心550的成本保持较低，它不包括直接在时钟上输入新条目的输入装置。也就是说，IoT时钟中心550从网络源接收数据，但不直接从通过移动装置135上的应用程序更新条目的用户接收数据。或者，在一个实施例中，用户可以与IoT时钟中心550本身直接交互以输入新数据(例如，经由内置于IoT时钟中心550中的触摸屏)。
除音频之外，IoT时钟中心550的一个实施例可以直接从用户的移动装置135、从IoT服务120和/或从用户在其上存储图片的一个或多个其他外部服务器(例如，网站130)下载待显示的图片。要在IoT时钟中心550上显示的具体图片、音频和其他内容可以通过用户经由IoT服务120与中心交互并配置中心来进行指定，如上所述，IoT服务可以能经由安装在用户的计算装置135上的应用程序进行访问。
在一个实施例中，IoT时钟中心550可被配置为接收和显示最终用户发送的电子消息。例如，它可被配置为具有电子邮件地址或文本消息地址。例如，如果IoT时钟中心550在用户的家中处于高度可见的位置，则用户可以通过向IoT时钟中心550发送文本消息或电子邮件消息来向整个家庭发送消息。在一个实施例中，如果消息包含照片，则IoT时钟中心550可以显示照片。
在一个实施例中，IoT服务120充当用于将在IoT中心110和/或IoT装置101-105上显示或回放的内容的转换器。例如，在一个实施例中，从用户的移动装置135发送的照片由IoT服务120转换成IoT中心110和/或IoT装置101-105能够呈现的格式/分辨率。类似地，对于音频，IoT服务120可以将音频转换成IoT中心110和/或IoT装置101-105被配置为能够回放的格式(可能具有较低的比特率或采用不同类型的压缩方式)。
如上所述，IoT时钟中心550可以被设计成具有安装支架或孔，使得其可以安装在诸如用户厨房等方便位置的墙上。另外，在图5B所示的一个实施例中，IoT时钟中心550可以适于与不同类型/风格的艺术框架501接合。在一个实施例中，磁体506被附接或嵌入每个框架501内，以将框架磁性地附接到IoT中心时钟550，IoT中心时钟可包括围绕其周边的对应磁体或金属。此外，IoT时钟中心550可以基于磁体506的位置和/或基于编码在磁体中的ID代码来检测附接的框架的型号。因此，磁体的位置或包含在磁性材料中的编码可以用作指纹，以便唯一地识别不同类型的框架。作为使用磁体的另外一种选择或除了使用磁体之外，IoT时钟中心550可包括与框架501接合的物理接口。在该实施例中，可以在接口上提供用于识别框架的ID代码。另外，对于下文所述的其中框架包括扬声器505的实施例，接口可包括物理音频连接。
在一个实施例中，在IoT时钟中心显示器内显示的信息的风格可以基于所附接的框架的类型自动修改。例如，如果附接具有“现代”风格的框架，则用于在IoT时钟中心550上显示信息的颜色/字体/图形风格可以自动切换以匹配现代框架风格。类似地，如果附接具有“传统”风格的框架，则用于在IoT时钟中心550上显示信息的颜色/字体/图形风格可以自动切换以匹配传统框架风格。框架501的一个实施例可以被设计用于儿童房间(例如，可以设计Hello KittyTM框架或布谷鸟时钟)。作为响应，IoT时钟中心550可被配置为显示适当的背景以匹配框架类型(例如，在每小时整点显示Hello Kitty或布谷鸟的图片)。此外，虽然在图5B中示出了矩形框架，但还可以想到其他形状，例如圆形或椭圆形框架。在圆形/椭圆形框架的情况下，可以调节IoT时钟中心550上的显示内容以适应框架形状(例如，不在框架所遮蔽的屏幕区域中显示内容)。
如上所述，在一个实施例中，框架501配备有一组高质量扬声器505，用于生成从IoT时钟中心550通过音频接口提供的音频。例如，在其中IoT时钟中心550下载用户的音频播放列表(如上所述)并且对播放列表中标识的音频进行流式传输/解码的实施例中，音频可以通过高质量扬声器505而不是内置在IoT时钟中心550内的扬声器205进行播放。
多种不同类型的框架501可以连接到IoT中心550，以提供多种不同的I/O能力。例如，可以安装具有嵌入式相机的框架，以响应于从用户的移动装置/应用程序135发送到IoT中心550的命令而拍摄照片或捕捉视频。因此，框架501可以在用户家中用作本地安防摄像头。在另一个实施例中，框架可以具有集成的IR增强器，以用作能经由用户装置/应用程序控制的远程控制装置(例如，用于控制诸如用户的TV和接收器的本地A/V设备)。在另一个实施例中，框架501可以配备有热传感器、烟雾传感器和/或一氧化碳检测器。在该实施例中，IoT时钟中心550可以响应于任一传感器指示高于可接受阈值的水平而生成警报。它还可被配置为将警报发送到诸如家庭监视服务和/或当地消防部门的服务。
IoT时钟中心550的另一个实施例在图5C至图5F中示出，其包括用于将IoT时钟中心550安装在墙上或将IoT时钟中心550安放在桌面(或其他结构)上的选项。首先参见图5C至图5D，IoT时钟中心550可以在圆形板510磁性地附连到在IoT时钟中心550背面形成的圆形腔513内的情况下运送给最终用户。图5C示出了磁性地附接在腔513内的圆形板510，图5D示出了从腔513中取出的圆形板510。圆形板510可以由磁性材料形成，并且/或者圆形腔513的下方可包含磁性材料，以允许板510在与圆形腔513接触时被固定地附接。在一个实施例中，圆形板510包括孔512，通过该孔可以钻入螺钉以将圆形板附连到墙上。然后，可以将IoT时钟中心550附接到圆形板510，以将IoT时钟中心550附连到墙壁上，如图5E所示。
圆形板510对于墙壁安装特别有利，因为用户可以任何取向(即，不使用水平面)将圆形板510附连到墙上。然后用户可以通过将圆形板510与IoT时钟中心550背面上的圆形腔513磁性地接合，并根据需要旋转IoT时钟中心550以达到正确的水平，从而将IoT时钟中心550磁性地附连到壁上。
另外，如图5C至图5D所示，IoT时钟中心550的背面可包括插入槽511，如果用户选择将IoT时钟中心550安放在台面或桌面(或其他结构)上，则可以将圆形板510插入其中以提供支撑。图5F示出了IoT时钟中心550的一个实施例的插入在插入槽511中的圆形板510。如图所示，一旦插入，IoT时钟中心550就可以稍微倾斜的取向向后倾斜，具体取决于由圆形板510提供的平衡。
因此，单个支撑元件(圆形板510)既可用于IoT时钟中心550的墙式安装，又可用于在台面或其他表面上支撑IoT时钟中心550。
图6示出了一种具体应用，其中一个IoT装置101连接到或嵌入在水分配器601中，另一个IoT装置102嵌入在大米分配器602中。在一个实施例中，IoT装置101包括传感器(在图2中示出为250)，以检测分配器601中当前的水量是否低于指定阈值量。例如，传感器250可以测量分配器中的水的重量，并将当前的重量报告给低功率微控制器200。基于应用程序代码203，当重量达到指定阈值时，IoT装置101可以发送指示需要新的水容器的消息。该消息可以通过IoT中心110传递到IoT服务120和/或外部网站130以订购额外的水。订单可包括与包括用户的家庭地址和计费数据的用户账户相关联的IoT装置101的标识(使用唯一的ID代码)。然后可以将新的水容器自动运送到用户家中。类似地，大米分配器602内的IoT装置102可以检测其中所含的大米的重量何时达到指定阈值。当重量达到指定阈值时，IoT装置102可以自动发送消息(基于应用程序代码203)。
多种其他传感器可以集成在IoT装置101-105内以收集各种不同类型的信息。例如，在一个实施例中，具有热传感器的IoT装置可被配置在炉子上或附近，以检测炉子的燃烧器何时开启。在一个实施例中，IoT装置还可被配置为响应于从用户装置135上的应用程序发送的信号而控制炉子(例如，打开/关闭)。又如，IoT装置可包括加速度计并连接到用户家周围的装置和/或用户自身以检测运动(检测例如用户行走的步数或者使用用户家中某些物体的频率等)。本发明的基本原理可以几乎无限数量的应用和环境来实现。
本发明的实施例可包括上文所述的各种步骤。这些步骤可体现为可用于致使通用处理器或专用处理器执行这些步骤的机器可执行指令。或者，这些步骤可由包含用于执行这些步骤的硬连线逻辑的特定硬件组件执行，或由编程的计算机组件和定制硬件组件的任何组合执行。
如本文所述，指令可指代特定硬件配置，诸如专用集成电路(ASIC)，其被配置为执行某些特定操作或具有体现在非暂态计算机可读介质中的存储器中所存储的预定功能或软件指令。因此，可以使用在一个或多个电子装置(例如，终端站、网络元件等)上存储和执行的代码和数据来实现附图中所示的技术。此类电子装置使用计算机机器可读介质存储和传送(在内部和/或与网络上的其他电子装置)代码和数据，计算机机器可读介质诸如是非暂态计算机机器可读存储介质(例如，磁盘；光盘；随机存取存储器；只读存储器；闪存存储装置；相变存储器)和暂态计算机机器可读通信介质(例如，电学、光学、声学或其他形式的传播信号-诸如载波、红外信号、数字信号等)。此外，这类电子装置通常包括连接到一个或多个其他组件的一个或多个处理器的集合，所述其他组件诸如一个或多个存储装置(非暂态机器可读存储介质)、用户输入/输出装置(例如，键盘、触摸屏和/或显示器)以及网络连接。所述处理器集合和其他组件的连接通常通过一个或多个总线和桥接器(也称为总线控制器)进行。存储装置和承载网络通信量的信号分别表示一个或多个机器可读存储介质和机器可读通信介质。因此，给定电子装置的存储装置通常将用于执行的代码和/或数据存储在该电子装置的一个或多个处理器的集合上。当然，可以使用软件、固件和/或硬件的不同组合来实现本发明的实施例的一个或多个部分。在整个具体实施方式中，出于解释的目的，陈述了许多特定细节以便透彻理解本发明。然而，本领域的技术人员将容易明白，可在没有这些特定细节中的一些的情况下实践本发明。在某些情况下，为免模糊本发明的主题，未详细描述众所周知的结构和功能。因此，应依据所附权利要求书确定本发明的范围和实质。

Claims (36)

1.一种物联网IoT系统，包括：
IoT中心，所述IoT中心包括：WAN接口，所述WAN接口用于将所述IoT中心通过WAN连接到IoT服务；以及本地通信接口，所述本地通信接口用于将所述IoT中心通信地连接到多个不同类型的IoT装置；以及
至少一个IoT装置，所述IoT装置具有用于存储程序代码的存储器和用于执行所述程序代码的微控制器，其中所述程序代码包括库程序代码，所述库程序代码包括开发人员能使用的基本构建块，以通过创建采用所述库程序代码的应用程序代码来实现任何IoT装置，其中所述基本构建块中的至少一个包括通信栈以使得能够实现与所述IoT中心和IoT服务的通信，所述库程序代码在软件开发工具包SDK中通过所述微控制器提供给所述开发人员，其中所述SDK包含所述开发人员仅需要在其中为所述IoT装置指定输入和输出的图形设计界面，并且为所述开发人员准备联网代码，包括允许所述IoT装置和所述IoT中心之间的通信的所述通信栈；
其中所述SDK也使得所述开发人员能够更新存储在IoT中心存储器内并且由IoT中心微控制器执行的IoT中心程序代码，所述IoT中心程序代码包括通信协议栈和装置配对程序代码，其中所述通信协议栈包含分开的堆栈用于通过所述本地通信接口和所述WAN接口进行通信，所述装置配对程序代码使得所述IoT中心能够与所述IoT装置配对。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述IoT装置包括：传感器，所述传感器用于根据所述应用程序代码收集本地数据；和/或输出控制装置，所述输出控制装置用于根据所述应用程序代码执行输出控制功能。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述应用程序代码能由所述微控制器执行以使所述IoT装置执行一个或多个特定于应用的功能，所述功能中的至少一个功能包括收集本地数据或执行本地控制功能。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述IoT装置还包括用于根据所述库程序代码与所述IoT中心建立本地通信信道的低功率通信接口。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述低功率通信接口包括蓝牙低功耗LE无线电装置，所述蓝牙LE无线电装置用于按照所述基本构建块的所述通信栈内的蓝牙LE协议栈与所述IoT装置建立蓝牙LE通信信道。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述WAN包括互联网。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述SDK包括所述IoT中心，并向所述开发人员提供对所述IoT服务的访问权限。
8.一种用于能够在物联网IoT系统中通信的方法，所述方法包括：
提供IoT中心，所述IoT中心包括：WAN接口，所述WAN接口用于将所述IoT中心通过WAN连接到IoT服务；以及本地通信接口，所述本地通信接口用于将所述IoT中心通信地连接到多个不同类型的IoT装置；以及
提供至少一个IoT装置，所述IoT装置具有用于存储程序代码的存储器和用于执行所述程序代码的微控制器；
提供包括库程序代码的所述程序代码，所述库程序代码包括开发人员能使用的基本构建块，以通过创建采用所述库程序代码的应用程序代码来实现任何IoT装置，其中所述基本构建块中的至少一个包括通信栈以使得能够实现与所述IoT中心的通信，所述库程序代码在软件开发工具包SDK中通过所述微控制器提供给所述开发人员，其中所述SDK包含所述开发人员仅需要在其中为所述IoT装置指定输入和输出的图形设计界面，并且为所述开发人员准备联网代码，包括允许所述IoT装置和所述IoT中心之间的通信的所述通信栈；
其中所述SDK也使得所述开发人员能够更新存储在IoT中心存储器内并且由IoT中心微控制器执行的IoT中心程序代码，所述IoT中心程序代码包括通信协议栈和装置配对程序代码，其中所述通信协议栈包含分开的堆栈用于通过所述本地通信接口和所述WAN接口进行通信，所述装置配对程序代码使得所述IoT中心能够与所述IoT装置配对。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述IoT装置包括：传感器，所述传感器用于根据所述应用程序代码收集本地数据；和/或输出控制装置，所述输出控制装置用于根据所述应用程序代码执行输出控制功能。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述应用程序代码能由所述微控制器执行以使所述IoT装置执行一个或多个特定于应用的功能，所述功能中的至少一个功能包括收集本地数据或执行本地控制功能。
11.根据权利要求8所述的方法，其中所述IoT装置还包括用于根据所述库程序代码与所述IoT中心建立本地通信信道的低功率通信接口。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述低功率通信接口包括蓝牙低功耗LE无线电装置，所述蓝牙LE无线电装置用于按照所述基本构建块的所述通信栈内的蓝牙LE协议与所述IoT装置建立蓝牙LE通信信道。
13.根据权利要求8所述的方法，其中所述WAN包括互联网。
14.根据权利要求8所述的方法，其中所述SDK包括所述IoT中心，并向所述开发人员提供对所述IoT服务的访问权限。
15.一种物联网IoT时钟中心，包括：
用于存储程序代码的存储器和用于执行所述程序代码的微控制器；
WAN接口，所述WAN接口用于将所述IoT时钟中心通过WAN连接到IoT服务；以及本地通信接口，所述本地通信接口用于将所述IoT时钟中心通信地连接到多个不同类型的IoT装置；
显示器，所述显示器用于显示指示当前时间的时钟、当前温度和从用户日历检索的一个或多个日历事件，其中所述一个或多个日历事件通过所述WAN接口提供给所述IoT时钟中心并且包括与所述用户关联的个人事件，其中所述一个或多个日历事件包含所述用户的预约，并且所述显示器显示地图，所述地图指示所述预约的位置、所述预约的地址和从所述IoT时钟中心的位置行进到所述预约处所需的当前时间量；以及
装置唤醒发射器，所述装置唤醒发射器用于发射唤醒信号到一个或多个IoT装置，其中所述一个或多个IoT装置使用所述唤醒信号中以电学方式发射到所述一个或多个IoT装置的能量而从极低功率状态被唤醒。
16.根据权利要求15所述的IoT时钟中心，其中所述日历事件从所述用户通过用户客户端装置进行管理的服务器端日历提供。
17.根据权利要求15所述的IoT时钟中心，其中所述IoT装置中的至少一些被配置为收集数据并将所述数据提供给所述IoT时钟中心以显示在所述显示器上。
18.根据权利要求15所述的IoT时钟中心，还包括：
音频解码器，所述音频解码器用于将通过所述WAN或通过所述本地通信接口流式传输到所述IoT时钟装置的音频内容进行解码；以及
扬声器，所述扬声器集成在所述IoT时钟中心之内或之上，以生成所述音频内容的可听见的声音。
19.根据权利要求18所述的IoT时钟中心，其中所述音频内容由将播放列表下载到所述IoT时钟中心的用户来识别。
20.根据权利要求18所述的IoT时钟中心，其中所述音频内容通过所述本地通信接口从所述用户的移动装置直接提供。
21.根据权利要求18所述的IoT时钟中心，其中所述本地通信接口包括用于与所述IoT装置建立蓝牙低功耗LE通信信道的蓝牙LE无线电装置。
22.根据权利要求15所述的IoT时钟中心，还包括：
框架，所述框架的尺寸根据所述IoT时钟中心的宽度和高度进行设计并适于附接在所述IoT时钟中心的周边周围。
23.根据权利要求22所述的IoT时钟中心，其中响应于附接图片框架，所述IoT时钟中心的所述微控制器检测所附接的框架的一个或多个特征并且响应地更新用于所述显示器的一个或多个图形特征。
24.根据权利要求23所述的IoT时钟中心，其中所述一个或多个图形特征包括已被确定为匹配所述框架的图形特征。
25.根据权利要求22所述的IoT时钟中心，其中所述框架包括用于从所述IoT时钟中心回放音频内容的扬声器，其中当所述框架附接到所述IoT时钟中心时，所述扬声器电连接到所述IoT时钟中心的音频输出。
26.一种物联网IoT时钟中心系统，包括：
IoT时钟中心，其包括：
用于存储IoT中心程序代码的存储器和用于执行所述IoT中心程序代码的微控制器；
WAN接口，所述WAN接口用于将所述IoT时钟中心通过WAN连接到IoT服务；以及本地通信接口，所述本地通信接口用于将所述IoT时钟中心通信地连接到多个不同类型的IoT装置；以及
显示器，所述显示器用于显示指示当前时间的时钟、当前温度和从用户日历检索的一个或多个日历事件，其中所述一个或多个日历事件通过所述WAN接口提供给所述IoT时钟中心并且包括与所述用户关联的个人事件，其中所述一个或多个日历事件包含所述用户的预约，并且所述显示器显示地图，所述地图指示所述预约的位置、所述预约的地址和从所述IoT时钟中心的位置行进到所述预约处所需的当前时间量；以及
至少一个IoT装置，所述IoT装置具有用于存储程序代码的存储器和用于执行所述程序代码的微控制器，其中所述程序代码包括库程序代码，所述库程序代码包括能由开发人员使用的基本构建块，以通过创建采用所述库程序代码的应用程序代码来实现任何IoT装置，其中所述基本构建块中的至少一个包括通信栈以使得能够实现与所述IoT时钟中心的通信，所述库程序代码在软件开发工具包SDK中通过所述微控制器提供给所述开发人员，其中所述SDK包含所述开发人员仅需要在其中为所述IoT装置指定输入和输出的图形设计界面，并且为所述开发人员准备联网代码，包括允许所述IoT装置和所述IoT时钟中心之间的通信的所述通信栈；
其中所述SDK也使得所述开发人员能够更新存储在IoT中心存储器内并且由IoT中心微控制器执行的IoT中心程序代码，所述IoT中心程序代码包括通信协议栈和装置配对程序代码，其中所述通信协议栈包含分开的堆栈用于通过所述本地通信接口和所述WAN接口进行通信，所述装置配对程序代码使得所述IoT时钟中心能够与所述IoT装置配对。
27.根据权利要求26所述的IoT时钟中心系统，其中所述日历事件从所述用户通过用户客户端装置进行管理的服务器端日历提供。
28.根据权利要求26所述的IoT时钟中心系统，其中所述IoT装置中的至少一些被配置为收集数据并将所述数据提供给所述IoT时钟中心以显示在所述显示器上。
29.根据权利要求26所述的IoT时钟中心系统，还包括：
音频解码器，所述音频解码器用于将通过所述WAN或通过所述本地通信接口流式传输到所述IoT时钟装置的音频内容进行解码；以及
扬声器，所述扬声器集成在所述IoT时钟中心之内或之上，以生成所述音频内容的可听见的声音。
30.根据权利要求29所述的IoT时钟中心系统，其中所述音频内容由将播放列表下载到所述IoT时钟中心的用户来识别。
31.根据权利要求30所述的IoT时钟中心系统，其中所述音频内容通过所述本地通信接口从所述用户的移动装置直接提供。
32.根据权利要求29所述的IoT时钟中心系统，其中所述本地通信接口包括用于与所述IoT装置建立蓝牙低功耗LE通信信道的蓝牙LE无线电装置。
33.根据权利要求26所述的IoT时钟中心系统，还包括：
框架，所述框架的尺寸根据所述IoT时钟中心的宽度和高度进行设计并适于附接在所述IoT时钟中心的周边周围。
34.根据权利要求33所述的IoT时钟中心系统，其中响应于附接图片框架，所述IoT时钟中心的所述微控制器检测所附接的框架的一个或多个特征并且响应地更新用于所述显示器的一个或多个图形特征。
35.根据权利要求34所述的IoT时钟中心系统，其中所述一个或多个图形特征包括已被确定为匹配所述框架的图形特征。
36.根据权利要求33所述的IoT时钟中心系统，其中所述框架包括用于从所述IoT时钟中心回放音频内容的扬声器，其中当所述框架附接到所述IoT时钟中心时，所述扬声器电连接到所述IoT时钟中心的音频输出。
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