CN108650687A - 一种基于智能网关的设备连接管理系统及方法 - Google Patents

一种基于智能网关的设备连接管理系统及方法 Download PDF

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Abstract

一种基于智能网关的设备连接管理系统，包括一个网关处理器，还包括N个设备无线接入模块和一个设备工作状态动态控制模块，N≥2，所述N个设备无线接入模块均与网关处理器通信连接，所述网关处理器还通过设备工作状态动态控制模块与各设备无线接入模块电连接，用于根据无线连接到各设备无线接入模块的智能设备的数量来动态控制各设备无线接入模块的启用和停用。该基于智能网关的设备连接管理系统方便智能设备的扩展和功能增加、且能动态调整功耗。另外还提供一种可方便智能设备的扩展和功能增加、且能动态调整功耗的基于智能网关的设备连接管理方法。

Description

一种基于智能网关的设备连接管理系统及方法
技术领域
本发明涉及智能网关技术领域，具体涉及一种基于智能网关的设备连接管理系统及方法。
背景技术
随着物联网技术的发展和智能设备的增加，智能家居逐渐走进了大众人的生活；智能网关作为智能家居智能控制和管理的中心，在智能家居系统中具有核心的地位；具有无线通信模块的智能设备是智能家居的重要组成部分。
现有的基于智能网关的设备连接管理系统，一般包括一个网关处理器和一个设备无线接入模块，设备无线接入模块例如无线路由器，多个具有无线通信模块的智能设备通过同一设备无线接入模块与网关处理器无线通信连接，从而可利用智能网关对智能设备进行统一管理。
但是现有的基于智能网关的设备连接管理系统存在以下技术问题：由于单个设备无线接入模块的设备连接数量非常有限，通常当接入智能网关的智能设备的数量达到上限值后，就无法再接入到智能网关进行管理，因此不方便智能家居系统的智能设备的扩展和功能增加。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种可方便智能设备的扩展和功能增加、且能动态调整功耗的基于智能网关的设备连接管理系统。
本发明的技术解决方案是：一种基于智能网关的设备连接管理系统，包括一个网关处理器，还包括N个设备无线接入模块和一个设备工作状态动态控制模块，N≥2，所述N个设备无线接入模块均与网关处理器通信连接，所述网关处理器还通过设备工作状态动态控制模块与各设备无线接入模块电连接，用于根据无线连接到各设备无线接入模块的智能设备的数量来动态控制各设备无线接入模块的启用和停用。
采用上述结构后，本发明具有以下优点：
本发明基于智能网关的设备连接管理系统设置了多个设备无线接入模块，并根据外部无线接入的智能设备的数量来动态调整内部各无线接入模块的工作状态，从而实现了通过增设设备无线接入模块来提升智能网关的扩展性的目的，方便智能设备的扩展和功能增加，同时也使得用户的体验满意度提升了；另外各设备无线接入模块只有在需要的时候才启用，因此也优化了系统的功耗，并且间歇性工作相比持续性工作，也能提高整体产品的使用寿命。
作为优选，还包括与网关处理器电连接的以太网接入模块。该设置可将系统通过以太网接入到互联网中，共享海量的互联网资源，并实现远程的数据采集和远程控制。
作为优选，所述设备工作状态动态控制模块包括电源开关动态控制模块，用于通断各设备无线接入模块的供电电路以使其启用和停用。该设置通过直接切断设备无线接入模块的供电电路来使其停用，可以大大降低功耗。
作为优选，至少一设备无线接入模块设有休眠待机接口，所述设备工作状态动态控制模块包括休眠待机控制模块，用于触发设备无线接入模块的休眠待机接口以使其启用和停用。设置具有休眠待机功能的设备无线接入模块，在停用设备无线接入模块时使其休眠，而不是直接关断，可在下次启用时大大提高响应速度，减少用户的等待时间，用户体验满意度更高。
本发明要解决的另一技术问题是：提供一种可方便智能设备的扩展和功能增加、且能动态调整功耗的基于智能网关的设备连接管理方法。
本发明的另一技术解决方案是：一种基于智能网关的设备连接管理方法，其特征在于：它包括以下步骤：
(1)预先在网关处理器内设置N个设备无线接入模块的最大接入数量N1、N2…Nn，设置其中一设备无线接入模块为主模块；
(2)上电默认开启主模块；
(3)由网关处理器获取已开启的设备无线接入模块无线接入的智能设备的数量总和；
(4)由网关处理器根据步骤(3)中所获取的无线接入的智能设备的数量总和，通过设备工作状态动态控制模块控制相应的设备无线接入模块启用或停用，以使所开启的设备无线接入模块的最大接入数量总和不小于无线接入的智能设备的数量总和，然后返回步骤(3)。
采用上述方法后，本发明具有以下优点：
本发明基于智能网关的设备连接管理方法设置了多个设备无线接入模块，这样就可以根据外部无线接入的智能设备的数量来动态调整内部各无线接入模块的工作状态，从而实现了通过增设设备无线接入模块来提升智能网关的扩展性的目的，方便智能设备的扩展和功能增加，同时也使得用户的体验满意度提升了；而且上电默认开启主模块，且所开启的设备无线接入模块的最大接入数量总和不小于无线接入的智能设备的数量总和，也能可靠保证智能设备能可靠连接到智能网关上；另外各无线接入模块只有在需要的时候才启用，因此也优化了系统的功耗，并且间歇性工作相比持续性工作，也能提高整体产品的使用寿命。
作为优选，所述步骤(1)中还设置N个设备无线接入模块的优先级为1、2…N，1为最高优先级，N为最低优先级，设置最高优先级的设备无线接入模块为主模块；所述步骤(4)中按优先级由高到低控制相应的设备无线接入模块启用，并按优先级由低到高控制相应的设备无线接入模块停用。该设置可使各设备无线接入模块的启用和停用遵循一定的先后顺序，使动作更加规范，并易于控制。
作为优选，所述步骤(4)中主模块始终保持启用状态。该设置保证了任何时候至少主模块处于启用状态，可使智能设备能可靠接入到智能网关，系统的稳定性和可靠性较高。
作为优选，所述步骤(1)中设置各设备无线接入模块的最长连续工作时间T1、T2…Tn，所述步骤(3)中还由网关处理器获取已开启的各设备无线接入模块的连续工作时间，并停用连续工作时间超过最长连续工作时间的设备无线接入模块，一旦检测到主模块连续工作时间超过最长连续工作时间时，需重新设置另一未超出最长连续工作时间的设备无线接入模块作为新的主模块。该设置可在一定程度上降低智能网关设备内部独立模块连续工作时间，降低设备的故障率。
作为优选，所述步骤(1)中设置各设备无线接入模块的最长连续工作时间T1、T2…Tn，所述步骤(3)还由网关处理器获取已开启的各设备无线接入模块的连续工作时间，并停用连续工作时间超过最长连续工作时间的设备无线接入模块且将该设备无线接入模块的优先级设置为最低，一旦检测到主模块连续工作时间超过最长连续工作时间时，需重新设置另一未超出最长连续工作时间的设备无线接入模块作为新的主模块。该设置可在一定程度上降低智能网关设备内部独立模块连续工作时间，降低设备的故障率，并可使连续工作时间超过最长连续工作时间的设备无线接入模块能获得充足的时间进行保养，进一步降低故障率。
作为优选，所述步骤(3)中还由网关处理器获取各设备无线接入模块的故障信息，并停用出现故障的设备无线接入模块，一旦检测到主模块出现故障时，需重新设置另一无故障的设备无线接入模块作为新的主模块。该设置可在其中一个设备无线接入模块出现故障时，系统仍能正常工作，具有冗余备份的功能。
作为优选，所述步骤(3)中还由网关处理器获取各设备无线接入模块的故障信息，并停用出现故障的设备无线接入模块，且不对该设备无线接入模块设置优先级，一旦检测到主模块出现故障时，需重新设置另一无故障的设备无线接入模块作为新的主模块。该设置可在其中一个设备无线接入模块出现故障时，系统仍能正常工作，具有冗余备份的功能，并通过不设置优先级进一步确保出现故障的设备无线接入模块不能被启用，系统的可靠性更高。
附图说明：
图1为实施例1中基于智能网关的设备连接管理系统的结构示意图；
图2为实施例2中基于智能网关的设备连接管理系统的结构示意图；
图3为实施例3中基于智能网关的设备连接管理系统的结构示意图；
图中：1-网关处理器，2-设备无线接入模块，3-以太网接入模块，4-电源开关动态控制模块，5-休眠待机控制模块。
具体实施方式
下面结合附图，并结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1：
一种基于智能网关的设备连接管理系统，包括一个网关处理器1，还包括N个设备无线接入模块和一个设备工作状态动态控制模块，N≥2，所述N个设备无线接入模块2均与网关处理器1通信连接，所述网关处理器1还通过设备工作状态动态控制模块与各设备无线接入模块2电连接，用于根据无线连接到各设备无线接入模块2的智能设备的数量来动态控制各设备无线接入模块2的启用和停用；还包括与网关处理器1电连接的以太网接入模块3；所述设备工作状态动态控制模块仅包括电源开关动态控制模块4，用于通断各设备无线接入模块2的供电电路以使其启用和停用，所述设备无线接入模块2的供电电路为现有技术。
实施例2：
本实施例中其他结构均与实施例1相同，不同之处在于：所有的设备无线接入模块2均设有休眠待机接口，设备工作状态动态控制模块仅包括休眠待机控制模块5，用于触发设备无线接入模块2的休眠待机接口以使设备无线接入模块2启用和停用。设置所有的设备无线接入模块2均具有休眠待机功能，在停用设备无线接入模块2时使其休眠，而不是直接关断，可在下次启用时大大提高响应速度，减少用户的等待时间，用户体验满意度更高。
实施例3：
本实施例其他结构均与实施例1相同，不同之处在于：仅部分设备无线接入模块2设有休眠待机接口，其余的没有，这样设备工作状态动态控制模块既包括电源开关动态控制模块4用于控制不带休眠待机接口的设备无线接入模块2的启用和停用，又包括休眠待机控制模块5用于控制带休眠待机接口的设备无线接入模块2的启用和停用。上述设置使得设备无线接入模块2的启停方式更加灵活，可以设置使用频率较高的设备无线接入模块2采用休眠待机控制模块5进行控制，而使用频率较低的设备无线接入模块2采用电源开关动态控制模块4进行控制。
实施例4：
一种基于智能网关的设备连接管理方法，该方法基于实施例1至实施例3中的任一一种系统，它包括以下步骤：
(1)预先在网关处理器1内设置N个设备无线接入模块2的最大接入数量N1、N2…Nn，设置其中一设备无线接入模块2为主模块；
(2)上电默认开启主模块；
(3)由网关处理器1获取已开启的设备无线接入模块2无线接入的智能设备的数量总和；
(4)由网关处理器1根据步骤(3)中所获取的无线接入的智能设备的数量总和，通过设备工作状态动态控制模块控制相应的设备无线接入模块2启用或停用，以使所开启的设备无线接入模块2的最大接入数量总和不小于无线接入的智能设备的数量总和，然后返回步骤(3)。
实施例5：
一种基于智能网关的设备连接管理方法，该方法基于实施例1至实施例3中的任一一种系统，它包括以下步骤：
(1)预先在网关处理器1内设置N个设备无线接入模块2的优先级1、2…N以及最大接入数量N1、N2…Nn，1为最高优先级，N为最低优先级，设置最高优先级的设备无线接入模块2为主模块；
(2)上电默认开启主模块；
(3)由网关处理器1获取已开启的设备无线接入模块2无线接入的智能设备的数量总和；
(4)由网关处理器1根据步骤(3)中所获取的无线接入的智能设备的数量总和，通过设备工作状态动态控制模块并按优先级由高到低控制相应的设备无线接入模块2启用，按优先级由低到高控制相应的设备无线接入模块2停用，以使所开启的设备无线接入模块2的最大接入数量总和不小于无线接入的智能设备的数量总和，主模块始终保持启用状态，然后返回步骤(3)。
按优先级由高到低控制相应的设备无线接入模块2的启用过程如下：上电默认启用优先级为1的设备无线接入模块2，并将其作为主模块；主模块工作后，网关处理器1实时获取已开启的主模块上无线接入的智能设备的数量总和m，当m＝N1时，启用优先级为2的设备无线接入模块2；当优先级为2的设备无线接入模块2工作后，网关处理器1累加已开启的优先级为1和优先级为2的设备无线接入模块2无线接入的智能设备的数量总和m，当m＝N1+N2时，启用优先级为3的设备无线接入模块2，以此类推；按优先级由低到高控制相应的设备无线接入模块2停用的过程与启用的过程类似，这里不再赘述。
实施例6：
一种基于智能网关的设备连接管理方法，该方法基于实施例1至实施例3中的任一一种系统，它包括以下步骤：
(1)预先在网关处理器1内设置N个设备无线接入模块2的优先级1、2…N、最长连续工作时间T1、T2…Tn以及最大接入数量N1、N2…Nn，各设备无线接入模块2的最长连续工作时间T1、T2…Tn可以相同，也可以不同，设置最高优先级的设备无线接入模块2为主模块；
(2)上电默认开启主模块；
(3)由网关处理器1获取已开启的设备无线接入模块2无线接入的智能设备的数量总和以及连续工作时间，停用连续工作时间超过最长连续工作时间的设备无线接入模块2且将该设备无线接入模块2的优先级设置为最低，一旦检测到主模块连续工作时间超过最长连续工作时间时，需重新设置另一未超出最长连续工作时间的设备无线接入模块2作为新的主模块，通常设置比原来的主模块低一个优先级的设备无线接入模块2作为新的主模块，假如该低一个优先级的设备无线接入模块2也超出最长连续工作时间，则选择再低一个优先级的设备无线接入模块2，依此类推；
(4)由网关处理器1根据步骤(3)中所获取的无线接入的智能设备的数量总和，通过设备工作状态动态控制模块并按优先级由高到低控制相应的设备无线接入模块2启用，按优先级由低到高控制相应的设备无线接入模块2停用，以使所开启的设备无线接入模块2的最大接入数量总和不小于无线接入的智能设备的数量总和，主模块始终保持启用状态，然后返回步骤(3)。
实施例7：
一种基于智能网关的设备连接管理方法，该方法基于实施例1至实施例3中的任一一种系统，它包括以下步骤：
(1)预先在网关处理器1内设置N个设备无线接入模块2的优先级1、2…N以及最大接入数量N1、N2…Nn，设置最高优先级的设备无线接入模块2为主模块；
(2)上电默认开启主模块；
(3)由网关处理器1获取已开启的设备无线接入模块2无线接入的智能设备的数量总和以及各设备无线接入模块2的故障信息，并停用出现故障的设备无线接入模块2且不对其设置优先级，一旦检测到主模块出现故障时，需重新设置另一无故障的设备无线接入模块2作为新的主模块，故障信息的获取为现有技术，例如网关处理器1可根据设备无线接入模块2的工作状态和功耗来获取故障信息，另外故障信息还可以存储在网关处理器1中并通过以太网接入模块3上传到互联网上，从而更方便故障排查；
(4)由网关处理器1根据步骤(3)中所获取的无线接入的智能设备的数量总和，通过设备工作状态动态控制模块并按优先级由高到低控制相应的设备无线接入模块2启用，按优先级由低到高控制相应的设备无线接入模块2停用，以使所开启的设备无线接入模块2的最大接入数量总和不小于无线接入的智能设备的数量总和，主模块始终保持启用状态，然后返回步骤(3)。
实施例8：
一种基于智能网关的设备连接管理方法，该方法基于实施例1至实施例3中的任一一种系统，它包括以下步骤：
(1)预先在网关处理器1内设置N个设备无线接入模块2的优先级1、2…N、最长连续工作时间T1、T2…Tn以及最大接入数量N1、N2…Nn，各设备无线接入模块2的最长连续工作时间T1、T2…Tn可以相同，也可以不同，设置最高优先级的设备无线接入模块2为主模块；
(2)上电默认开启主模块；
(3)由网关处理器1获取已开启的设备无线接入模块2无线接入的智能设备的数量总和、连续工作时间、以及各设备无线接入模块2的故障信息，停用连续工作时间超过最长连续工作时间的设备无线接入模块2且将其优先级设置为最低，停用出现故障的设备无线接入模块2且不对其设置优先级，一旦检测到主模块超过最长连续工作时间和/或出现故障时，需重新设置另一未超过最长连续工作时间且无故障的设备无线接入模块2作为新的主模块；
(4)由网关处理器1根据步骤(3)中所获取的无线接入的智能设备的数量总和，通过设备工作状态动态控制模块并按优先级由高到低控制相应的设备无线接入模块2启用，按优先级由低到高控制相应的设备无线接入模块2停用，以使所开启的设备无线接入模块2的最大接入数量总和不小于无线接入的智能设备的数量总和，主模块始终保持启用状态，然后返回步骤(3)。

Claims (11)

1.一种基于智能网关的设备连接管理系统，包括一个网关处理器(1)，其特征在于：还包括N个设备无线接入模块(2)和一个设备工作状态动态控制模块，N≥2，所述N个设备无线接入模块(2)均与网关处理器(1)通信连接，所述网关处理器(1)还通过设备工作状态动态控制模块与各设备无线接入模块(2)电连接，用于根据无线连接到各设备无线接入模块(2)的智能设备的数量来动态控制各设备无线接入模块(2)的启用和停用。
2.根据权利要求1所述的一种基于智能网关的设备连接管理系统，其特征在于：还包括与网关处理器(1)电连接的以太网接入模块(3)。
3.根据权利要求1所述的一种基于智能网关的设备连接管理系统，其特征在于：所述设备工作状态动态控制模块包括电源开关动态控制模块(4)，用于通断各设备无线接入模块(2)的供电电路以使其启用和停用。
4.根据权利要求1所述的一种基于智能网关的设备连接管理系统，其特征在于：至少一设备无线接入模块(2)设有休眠待机接口，所述设备工作状态动态控制模块包括休眠待机控制模块(5)，用于触发设备无线接入模块(2)的休眠待机接口以使其启用和停用。
5.一种基于智能网关的设备连接管理方法，该方法基于权利要求1至权利要求4所述的任一一种基于智能网关的设备连接管理系统，其特征在于：它包括以下步骤：
(1)预先在网关处理器(1)内设置N个设备无线接入模块(2)的最大接入数量N1、N2…Nn，设置其中一设备无线接入模块(2)为主模块；
(2)上电默认开启主模块；
(3)由网关处理器(1)获取已开启的设备无线接入模块(2)无线接入的智能设备的数量总和；
(4)由网关处理器(1)根据步骤(3)中所获取的无线接入的智能设备的数量总和，通过设备工作状态动态控制模块控制相应的设备无线接入模块(2)启用或停用，以使所开启的设备无线接入模块(2)的最大接入数量总和不小于无线接入的智能设备的数量总和，然后返回步骤(3)。
6.根据权利要求5所述的一种基于智能网关的设备连接管理方法，其特征在于：所述步骤(1)中还设置N个设备无线接入模块(2)的优先级为1、2…N，1为最高优先级，N为最低优先级，设置最高优先级的设备无线接入模块(2)为主模块；所述步骤(4)中按优先级由高到低控制相应的设备无线接入模块(2)启用，并按优先级由低到高控制相应的设备无线接入模块(2)停用。
7.根据权利要求5所述的一种基于智能网关的设备连接管理方法，其特征在于：所述步骤(4)中主模块始终保持启用状态。
8.根据权利要求5所述的一种基于智能网关的设备连接管理方法，其特征在于：所述步骤(1)中设置各设备无线接入模块(2)的最长连续工作时间T1、T2…Tn，所述步骤(3)中还由网关处理器(1)获取已开启的各设备无线接入模块(2)的连续工作时间，并停用连续工作时间超过最长连续工作时间的设备无线接入模块(2)，一旦检测到主模块连续工作时间超过最长连续工作时间时，需重新设置另一未超出最长连续工作时间的设备无线接入模块(2)作为新的主模块。
9.根据权利要求6所述的一种基于智能网关的设备连接管理方法，其特征在于：所述步骤(1)中设置各设备无线接入模块(2)的最长连续工作时间T1、T2…Tn，所述步骤(3)还由网关处理器(1)获取已开启的各设备无线接入模块(2)的连续工作时间，并停用连续工作时间超过最长连续工作时间的设备无线接入模块(2)且将该设备无线接入模块(2)的优先级设置为最低，一旦检测到主模块连续工作时间超过最长连续工作时间时，需重新设置另一未超出最长连续工作时间的设备无线接入模块(2)作为新的主模块。
10.根据权利要求5所述的一种基于智能网关的设备连接管理方法，其特征在于：所述步骤(3)还由网关处理器(1)获取各设备无线接入模块(2)的故障信息，并停用出现故障的设备无线接入模块(2)，一旦检测到主模块出现故障时，需重新设置另一无故障的设备无线接入模块(2)作为新的主模块。
11.根据权利要求6所述的一种基于智能网关的设备连接管理方法，其特征在于：所述步骤(3)还由网关处理器(1)获取各设备无线接入模块(2)的故障信息，并停用出现故障的设备无线接入模块(2)，且不对该设备无线接入模块(2)设置优先级，一旦检测到主模块出现故障时，需重新设置另一无故障的设备无线接入模块(2)作为新的主模块。
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