CN108494637B - 一种智能家居设备对接Control4系统的方法 - Google Patents

一种智能家居设备对接Control4系统的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种智能家居设备对接Control4系统的方法。选择物联网协议；监测控制器监测Control4系统，并将系统状态信息转发给消息转发服务器；消息转发服务器将状态信息转化成为适合物联网协议的形式并转发给云服务器；云服务器将状态信息转发给智能家居设备；同时智能家居设备向云服务器发送控制命令；云服务器将控制命令转发至消息转发服务器；消息转发服务器将其转化为符合Control4系统协议的控制命令并转发给监测控制器；监测控制器通过Control4系统将控制命令发送到被控设备。本发明可以通过使用简单易用的物联网协议实现智能家居设备和Control4系统的对接。

Description

一种智能家居设备对接Control4系统的方法
技术领域
本发明属于计算机技术领域，更进一步涉及智能家居技术领域中的一种智能家居设备对接Control4系统的方法。本发明可用于通过使用简单易用的物联网协议实现智能家居设备和Control4系统的对接。
背景技术
目前通常把智能家居系统定义为利用计算机、网络和综合布线技术将家里的电子设备连接在一起组成的智能控制系统，该系统可以提供家电控制、照明控制、暖通控制、安防监控、环境监测、门禁控制等多种功能。
美国Control4公司在其申请的专利文献“Automation Control of ElectronicDevices”(申请号US 12/485,849，公开号US9152139 B2)中公开了一种智能家居系统和电子设备对接智能家居系统的方法。该智能家居系统包括智能控制主机和被控智能家居设备，其中智能控制主机包含通讯端口模块、模拟接收模块、数字控制模块和显示模块。通讯端口模块提供有线和无线连接方式，通过物理端口或者虚拟端口接入智能家居设备，并向智能家居设备发送控制命令同时接收智能家居设备的反馈信息；模拟接收模块可以接收模拟信号源的模拟视频信号，模拟信号源可以来自智能控制主机也可以来自系统外部；数字控制模块包含图形化控制界面可以用来配置、管理、驱动被控终端设备以及接收被控终端设备的反馈信息；显示模块可以将模拟视频信号和数字控制接口图像合成在一起以便输出显示。该电子设备对接智能家居系统的方法是智能家居系统中智能控制主机的通讯端口模块提供物理和虚拟端口，电子设备通过这些端口连接智能家居系统。该方法存在的不足之处是，智能家居设备必须使用智能控制主机的通讯端口模块并且使用Control4系统协议才能对接Control4系统，这种对接方式存在以下不足：第一、有些智能家居设备因不能与Control4系统通信协议兼容，导致无法对接Control4系统；第二、有些智能家居设备即使能够对接Control4系统，但是仍然必须使用十分复杂的Control4协议才能实现对接。
发明内容
本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种智能家居设备对接Control4系统的方法。本发明通过使用简单易用的物联网协议实现智能家居设备和Control4系统的对接。
本发明实现上述目的的思路是：智能家居设备通过物联网协议将包含被控设备描述信息的控制命令发送给云服务；云服务器使用物联网协议接收并转发控制命令至消息转发服务器；消息转发服务器将控制命令转化为符合Control4系统协议的控制命令，然后将控制命令转发给监测控制器；监测控制器解析控制命令，从控制命令中提取被控设备描述信息，在Control4系统中查询描述信息描述的目标被控设备并获取目标被控设备标识符，利用目标被控设备标识符，将控制命令发送至目标被控设备；被控设备执行控制命令并且状态发生变化；监测控制器监测状态发生变化的被控设备，收集被控设备的状态信息，然后将状态信息发送给消息转发服务器；消息转发服务器接收状态信息，并将状态信息转化为符合物联网协议的状态信息，然后使用物联网协议转发给云服务器；云服务器使用物联网协议接收状态信息，然后转发给智能家居设备；智能家居设备接收状态信息，从而完成和Control4系统的对接。
本发明实现的具体步骤包括如下：
(1)对接智能家居设备：
(1a)在Control4系统中部署监测控制器；
(1b)在Control4系统智能主机所在的局域网中部署消息转发服务器，通过网络连接消息转发服务器和监测控制器，实现消息转发服务器的对接；
(1c)通过网络连接云服务器和消息转发服务器，实现云服务器的对接；
(1d)通过网络连接智能家居设备和云服务器，实现智能家居设备的对接；
(1e)根据智能家居设备自身的网络连接特性、应用的网络环境和通信的实时性选择物联网协议；
(2)智能家居设备向Control4系统发送控制命令：
(2a)在控制命令中加入目标被控设备的描述信息；
(2b)智能家居设备使用物联网协议向云服务器发送控制命令；
(3)云服务器处理控制命令：
(3a)云服务器使用物联网协议，接收智能家居设备发送的控制命令；
(3b)云服务器使用物联网协议，向消息转发服务器转发智能家居设备发送的控制命令；
(4)消息转发服务器处理控制命令：
(4a)消息转发服务器使用物联网协议，接收云服务器转发的控制命令；
(4b)消息转发服务器将控制命令转化为符合Control4系统协议的控制命令；
(4c)消息转发服务器将控制命令转发给监测控制器；
(5)监测控制器处理控制命令：
(5a)监测控制器接收消息转发服务器转发的控制命令；
(5b)监测控制器解析控制命令，从控制命令中提取目标被控设备的描述信息，在Control4系统中查询描述信息描述的目标被控设备并获取目标被控设备标识符，利用目标被控设备标识符，将控制命令发送至目标被控设备；
(6)监测控制器处理状态信息：
(6a)监测控制器监测Control4系统的状态；
(6b)当目标被控设备执行控制命令并发生状态变化时，监测控制器收集目标被控设备的状态信息；
(6c)监测控制器将状态信息发送至消息转发服务器；
(7)消息转发服务器处理状态信息：
(7a)消息转发服务器接收监测控制器转发的状态信息；
(7b)消息转发服务器将状态信息转化为符合物联网协议的状态信息后，使用物联网协议将状态信息转发给云服务器；
(8)云服务器处理状态信息：
(8a)云服务器使用物联网协议，接收消息转发服务器转发的状态信息；
(8b)云服务器使用物联网协议将状态信息转发至智能家居设备；
(9)智能家居设备接收状态信息：
智能家居设备使用物联网协议，接收云服务器转发的状态信息。智能家居设备向Control4系统发送控制命令并接收Control4系统反馈的状态信息，从而实现和Control4系统的对接。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
第一，本发明使用消息转发服务器，消息转发服务器使用物联网协议接收云服务器转发的控制命令、解析控制命令并将控制命令转化为符合Control4系统协议的控制命令，同时接收监测控制器转发的状态信息、解析状态信息并将状态信息转化为符合物联网协议的状态信息，从而实现智能家居设备和Control4系统的对接，克服了现有技术中有些智能家居设备因不能与Control4系统通信协议兼容，导致无法对接Control4系统的问题，使得本发明实现了所有智能家居设备与Control4系统的对接。
第二，本发明使用消息转发服务器，消息转发服务器使用物联网协议接收云服务器转发的控制命令、解析控制命令并将控制命令转化为符合Control4系统协议的控制命令，同时接收监测控制器转发的状态信息、解析状态信息并将状态信息转化为符合物联网协议的状态信息，从而实现智能家居设备和Control4系统的对接，克服了现有技术中有些智能家居设备即使能够对接Control4系统，但是仍然必须使用十分复杂的Control4协议才能实现对接的问题，使得本发明实现了智能家居设备使用简单易用的物联网协议对接Control4系统。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是本发明实施例中的用户终端对接Control4系统的通信流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做进一步描述。
参照附图1，对本发明实现的具体步骤做进一步描述。
步骤1，对接智能家居设备。
在Control4系统中部署监测控制器。以上所述的监测控制器监测Control4系统的状态，当Control4系统中任意设备状态发生变化时收集变化设备的状态信息，并将状态信息转发给消息转发服务器；同时接收消息转发服务器转发控制命令，从控制命令中提取目标被控设备的描述信息，在Control4系统中查询描述信息描述的目标被控设备并获取目标被控设备标识符，利用目标被控设备标识符，将控制命令发送至目标被控设备。
在Control4系统智能主机所在的局域网中部署消息转发服务器，通过网络连接消息转发服务器和监测控制器，实现消息转发服务器的对接。以上所述的消息转发服务器用于接收监测控制器转发的状态信息，并将状态信息编码为适合所选择物联网协议的形式，然后使用所选择的物联网协议将状态信息转发至云服务器；同时使用物联网协议接收云服务器转发的控制命令，将控制命令转化为符合Control4系统协议的控制命令后将控制命令转发给监测控制器。
通过网络连接云服务器和消息转发服务器，实现云服务器的对接。以上所述的云服务器使用物联网协议接收消息转发服务器转发的状态信息，然后将状态信息使用物联网协议转发至智能家居设备；同时使用物联网协议接收智能家居设备发出的控制命令，然后将控制命令使用物联网协议转发至消息转发服务器。
通过网络连接智能家居设备和云服务器，实现智能家居设备的对接。以上所述的智能家居设备可以是单独的智能设备、用户终端以及第三方智能家居系统。
根据智能家居设备自身的网络连接特性、应用的网络环境和通信的实时性选择物联网协议。以上所述的物联网协议包括，消息队列遥测传输协议MQTT、数据分发服务DDS、先进消息队列协议AMQP、可扩展通讯和表示协议XMPP以及Java消息服务JMS。物联网协议决定了消息转发服务器和智能家居设备与云服务器之间通信的具体方式，同时也决定了监测控制器对Control4系统状态信息、消息转发服务器对智能家居设备控制命令的处理方式。
步骤2，智能家居设备向Control4系统发送控制命令。
智能家居设备在控制命令中加入目标被控设备的描述信息，描述信息包括目标被控设备的位置、类型以及名称。
智能家居设使用物联网协议向云服务器发送控制命令。
步骤3，云服务器处理控制命令：
云服务器使用物联网协议，接收智能家居设备发送的控制命令。
云服务器使用物联网协议，向消息转发服务器转发智能家居设备发送的控制命令。
步骤4，消息转发服务器处理控制命令。
消息转发服务器使用物联网协议，接收云服务器转发的控制命令。
消息转发服务器将控制命令转化为符合Control4系统协议的控制命令。
消息转发服务器将控制命令转发给监测控制器。
步骤5，监测控制器处理控制命令。
监测控制器接收消息转发服务器转发的控制命令。
监测控制器解析控制命令，从控制命令中提取目标被控设备的描述信息，在Control4系统中查询描述信息描述的目标被控设备并获取目标被控设备标识符，
利用目标被控设备标识符，将控制命令发送至目标被控设备
步骤6，监测控制器处理状态信息。
监测控制器监测Control4系统的状态。
当目标被控设备执行控制命令发生状态变化时，监测控制器收集目标被控设备的状态信息。
监测控制器将状态信息发送至消息转发服务器。
步骤7，消息转发服务器处理状态信息。
消息转发服务器接收监测控制器转发的状态信息。
消息转发服务器将状态信息转化为符合物联网协议的状态信息后，使用物联网协议将状态信息转发给云服务器。
步骤8，云服务器处理状态信息。
云服务器使用物联网协议，接收消息转发服务器转发的状态信息。
云服务器使用物联网协议将状态信息转发至智能家居设备。
步骤9，智能家居设备接收状态信息。
智能家居设备根据物联网协议接收云服务器转发的状态信息，分析状态信息根据状态信息执行后续的控制命令。
智能家居设备向Control4系统发送控制命令并接收Control4系统反馈的状态信息，从而实现和Control4系统的对接。
下面结合附图2的实施例中的用户终端对接Control4系统的通信流程图，对本发明的效果做进一步的详细说明。
图2中的用户终端可以是移动智能设备、个人计算机、智能穿戴设备以及数据服务器，既能主动向Control4系统发出控制命令控制Control4系统中的设备，当Control4系统中任意设备状态发生变化时又能接收变化设备反馈的状态信息。
图2中的云服务器用于使用物联网协议接入消息转发服务器和智能家居设备，并管理云服务器与消息转发服务器和智能家居设备之间的连接，同时在消息转发服务器和智能家居设备之间转发控制命令和状态信息。对于智能家居设备和Control4系统在同一个局域网中且无需对Control4系统实行远程控制的，可以将云服务器部署在局域网中。对于智能家居设备和Control4系统不在同一个局域网中或者需要对Control4系统实行远程控制的，可以将云服务器部署在广域网中。本发明的实施例使用用户终端对Control4系统实行远程控制，因此，将云服务器部署在广域网中。
图2中的Control4系统包括被控终端设备和Control4智能主机。其中Control4智能主机用于连接、管理、驱动Control4系统中的被控终端设备；被控终端设备包括灯光、门锁、新风、水暖、空调、安防、监控、影音、传感器以及家用电器等电子设备。
图2中的监测控制器包括状态信息模块、发送信息模块、接收信息模块以及命令解析模块，部署在Control4系统的智能主机上。其中，状态信息模块用于监测Control4系统内部设备的状态信息，当设备状态发生变化时收集变化设备的状态信息并发送给发送信息模块；发送信息模块将状态信息发送给消息转发服务器；接收信息模块用于接收消息转发服务器转发的控制命令并将控制命令发送给命令解析模块；命令解析模块解析控制命令，从控制命令中提取目标被控设备的描述信息，在Control4系统中查询描述信息描述的目标被控设备并获取目标被控设备标识符，利用目标被控设备标识符，将控制命令发送至目标被控设备。
图2中的消息转发服务器包括编码模块、发送信息模块、接收信息模块和解码模块。编码模块用于接收监测控制器转发的状态信息，并将状态信息编码为符合物联网协议的状态信息，然后将状态信息转发给发送信息模块；发送信息模块将状态信息使用物联网协议转发至云服务器；接收信息模块使用物联网协议接收云服务器转发的控制命令并将控制命令转发至解码模块；解码模块解码控制命令并将控制命令转化为符合Control4系统协议的控制命令，然后将控制命令转发给监测控制器。消息转发服务器可以部署在Control4智能主机所在的局域网中的计算机上，也可以部署在Control4智能主机上。本实施例将消息转发服务器部署在Control4智能主机上。
图2中的控制命令是指用户终端发送给Control4系统中的被控终端设备的控制命令以及控制命令在各个模块之间传输的具体形式。
图2中的状态信息是指Control4系统中的被控终端设备状态发生变化时反馈给用户终端的状态信息以及状态信息在各个模块之间传输的具体形式。
下面对附图2的实施例中的用户终端对接Control4系统的过程，做进一步的详细说明。
首先，监测控制器通过网络连接消息转发服务器。其次，消息转发服务器和用户终端使用物联网协议主动向云服务器发起连接，连接成功之后，用户终端即可对接Control4系统。
用户终端和Control4系统的对接的意义包括两方面：(Ⅰ)用户终端可以向Control4系统发送控制命令，控制Control4系统中的设备；(Ⅱ)当Control4系统中的设备状态发生变化时，Control4系统向用户终端反馈状态信息，其中引起Control4系统中设备状态发生变化的原因既可以是用户终端发出的控制命令，也可以是Control4系统内部的控制命令。下面分别对以上两方面的意义做进一步详细说明：
(I)用户终端向Control4系统发送控制命令。
(I.1)用户使用用户终端选择Control4系统中需要控制的被控终端设备。用户终端在控制命令中加入被控终端设备的描述信息，包括设备的位置、类型以及设备名称。
(I.2)用户终端使用物联网协议向云服务器发送控制命令。
(I.3)云服务器使用物联网协议接收控制命令，并将控制命令使用物联网协议转发至消息转发服务器。
(I.4)消息转发服务器中的接收信息模块使用物联网协议接收控制命令，然后转发给解码模块；解码模块将控制命令解析为符合Control4系统协议的形式，然后将控制命令转发给监测控制器。
(I.5)监测控制器中的接收信息模块接收控制命令，然后将控制命令转发给命令解析模块；命令解析模块解析控制命令，从控制命令中提取被控终端设备的描述信息，根据描述信息在Control4系统中查找被控终端设备，最后通过Control4系统将控制命令发送给被控终端设备。
(Ⅱ)Control4系统向用户终端反馈状态信息。
(Ⅱ.1)当Control4系统中的设备状态发生变化时，监测控制器中的状态信息模块收集变化设备的状态信息，然后将状态信息转发给发送信息模块；发送信息模块接收状态信息，并将状态信息转发给消息转发服务器。
(Ⅱ.2)消息转发服务器中的编码模块接收状态信息，并将状态信息编码为符合物联网协议的形式，然后转发给发送信息模块；发送信息模块接收状态信息，并使用物联网协议将状态信息转发给云服务器。
(Ⅱ.3)云服务器使用物联网协议接收状态信息，并将状态信息使用物联网协议转发给用户终端。
(Ⅱ.4)用户终端使用物联网协议接收状态信息，分析状态信息，根据状态信息的分析结果执行后续的控制命令。
物联网协议的不同决定了实现云服务器的方式不同，同时也决定了云服务器在智能家居设备和消息转发服务器之间转发控制命令和状态信息的方式不同。
例如，MQTT(Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议)是IBM公司开发的一个即时通讯协议，使用基于TCP/IP协议的发布/订阅消息转发模式。DDS(Data Distribution Service，数据分发服务)是对象管理组织(OMG)在HLA及CORBA等标准的基础上制定的新一代分布式实时通信中间件技术规范，DDS是以数据为中心的发布/订阅通信模型。AMQP(Advanced Message Queuing Protocol，先进消息队列协议)是一个提供统一消息服务的应用层标准高级消息队列协议，支持点对点连接、存储转发、发布/订阅、分布式事务等信息交换方式。JMS(Java Message Service,Java消息服务)是SUN及其伙伴公司提出的旨在统一各种消息中间件系统接口的规范，JMS规范支持两种消息传递模型：点对点模型和发布/订阅模型。
我们可以分别使用MQTT、DDS、AMQP和JMS协议实现云服务器，同时利用上述四种协议都支持发布/订阅通信模型的特点，在云服务器和消息转发服务器、云服务器和用户终端之间进行控制命令和状态信息的转发。首先用户终端向云服务器订阅有关Control4系统中被控终端设备状态信息的主题，且消息转发服务器向云服务器订阅有关用户终端控制命令的主题。当用户终端向Control4系统中的被控终端设备发送控制命令时，用户终端向云服务器发布有关控制命令的主题，云服务器接收到用户终端发布的有关控制命令的主题之后将其转发给消息转发服务器，消息转发服务器中的接收信息模块然后按照(I)中的步骤(I.4)执行；当消息转发服务器中的发送信息模块将状态信息发送给云服务器时，发送信息模块向云服务器发布有关Control4系统中被控终端设备状态信息的主题，云服务器接收到被控终端设备状态信息的主题之后将其转发给用户终端，用户终端然后按照(Ⅱ)中的步骤(Ⅱ.4)执行。
又例如，XMPP(Extensible Messaging and Presence Protocol，可扩展通讯和表示协议)XMPP是一种基于标准通用标记语言的子集XML的协议，它继承了在XML环境中灵活的发展性。经过扩展以后的XMPP可以通过发送扩展的信息来处理用户的需求，以及在XMPP的顶端建立如内容发布系统和基于地址的服务等应用程序。当使用XMPP协议实现云服务器时，消息转发服务器和用户终端连接云服务器，云服务器对连接进行认证，然后消息转发服务器和用户终端分别制定对方的目标地址，并通过云服务器获取对方的目标状态，然后通过云服务器查找对方，连接并相互认证，最终建立连接，消息转发服务器和用户终端可以交互控制命令和状态信息。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (3)

1.一种智能家居设备对接Control4系统的方法，其特征在于，包括步骤如下：
(1)对接智能家居设备：
(1a)在Control4系统中部署监测控制器；
(1b)在Control4系统智能主机所在的局域网中部署消息转发服务器，通过网络连接消息转发服务器和监测控制器，实现消息转发服务器的对接；
(1c)通过网络连接云服务器和消息转发服务器，实现云服务器的对接；
(1d)通过网络连接智能家居设备和云服务器，实现智能家居设备的对接；
(1e)根据智能家居设备自身的网络连接特性、应用的网络环境和通信的实时性选择物联网协议；
(2)智能家居设备向Control4系统发送控制命令：
(2a)在控制命令中加入目标被控设备的描述信息；
(2b)智能家居设备使用物联网协议向云服务器发送控制命令；
(3)云服务器处理控制命令：
(3a)云服务器使用物联网协议，接收智能家居设备发送的控制命令；
(3b)云服务器使用物联网协议，向消息转发服务器转发智能家居设备发送的控制命令；
(4)消息转发服务器处理控制命令：
(4a)消息转发服务器使用物联网协议，接收云服务器转发的控制命令；
(4b)消息转发服务器将控制命令转化为符合Control4系统协议的控制命令；
(4c)消息转发服务器将控制命令转发给监测控制器；
(5)监测控制器处理控制命令：
(5a)监测控制器接收消息转发服务器转发的控制命令；
(5b)监测控制器解析控制命令，从控制命令中提取目标被控设备的描述信息，在Control4系统中查询描述信息描述的目标被控设备并获取目标被控设备标识符，利用目标被控设备标识符，将控制命令发送至目标被控设备；
(6)监测控制器处理状态信息：
(6a)监测控制器监测Control4系统的状态；
(6b)当目标被控设备执行控制命令并发生状态变化时，监测控制器收集目标被控设备的状态信息；
(6c)监测控制器将状态信息发送至消息转发服务器；
(7)消息转发服务器处理状态信息：
(7a)消息转发服务器接收监测控制器转发的状态信息；
(7b)消息转发服务器将状态信息转化为符合物联网协议的状态信息后，使用物联网协议将状态信息转发给云服务器；
(8)云服务器处理状态信息：
(8a)云服务器使用物联网协议，接收消息转发服务器转发的状态信息；
(8b)云服务器使用物联网协议将状态信息转发至智能家居设备；
(9)智能家居设备接收状态信息：
智能家居设备使用物联网协议，接收云服务器转发的状态信息；智能家居设备向Control4系统发送控制命令并接收Control4系统反馈的状态信息，从而实现和Control4系统的对接。
2.根据权利要求1所述的一种智能家居设备对接Control4系统的方法，其特征在于，步骤(1e)中所述的物联网协议包括，消息队列遥测传输协议MQTT、数据分发服务DDS、先进消息队列协议AMQP、可扩展通讯和表示协议XMPP以及Java消息服务JMS。
3.根据权利要求1所述的一种智能家居设备对接Control4系统的方法，其特征在于，步骤(2a)中所述目标被控设备的描述信息包括目标被控设备的位置、类型以及名称。
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