CN108769187A - 一种物联网络控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种物联网络控制系统及控制方法，所述物联网络控制系统包括：液态金属功能实体交互服务器、以及与所述液态金属实体交互服务器进行网络通信的至少一个液态金属功能实体；其中，每个所述液态金属功能实体至少存在一个零部件由液态金属构造。本发明中的液态金属功能实体相比传统的智能设备而言，其可在任意位置进行布设，可满足用户的各种布设需求，提升用户体验；另外，物联网中的液态金属功能实体可根据用户需求，在网络环境下产生多种联动，满足用户对于智能生活的需求。

Description

一种物联网络控制系统及控制方法

技术领域

本发明属于物联网络设备控制技术领域，具体而言，尤其涉及一种物联网络控制系统及控制方法。

背景技术

随着人们对新材料的不断探索与研究，液态金属(低熔点金属)的应用越来越广泛，液态金属由于其流动性和电学性质可构造多种功能仪器和设备零部件。

液态金属成型快捷、操作简单，可通过液态金属直写笔或喷枪直接在目标物体的表面上绘制液态金属电路，并且液态金属具有一定的粘附性，在其厚度小于一定值的情况下，液态金属可直接印制在竖直的墙体上和天花板上，而且通过直写或喷涂的方式布设电路，相比传统的电路的生产、搭设，不仅工艺简单、成型效果快，而且可满足例如角落等任意位置的电路布设。

现有的物联网络(尤其是家庭网络)中网络设备主要是智能家电，像冰箱、电视、洗衣机、空调，这种智能家电由于其体积大，在布局时需要较大的空间进行放置，无法满足用户对于任意位置(如墙体、沙发、天花板、玻璃)的布局设计。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的是提出一种物联网络控制系统,以解决现有技术中无法在任意位置布设网络交互实体，难以满足用户最佳体验的效果。

在一些说明性实施例中，所述物联网络控制系统，包括：液态金属功能实体交互服务器、以及与所述液态金属实体交互服务器进行网络通信的至少一个液态金属功能实体；其中，每个所述液态金属功能实体至少存在一个零部件由液态金属构造。

在一些可选地实施例中，所述由液态金属构造的零部件成型方式包括：喷涂、印制、刷涂、填充和直写中的至少一种。

在一些可选地实施例中，所述液态金属至少用来构造至少一个零部件中电学性质的零部件。

在一些可选地实施例中，所述电学性质的零部件包括电路、天线和电子元件中的至少一种。

在一些可选地实施例中，所述至少一个液态金属功能实体中至少存在一个用以监测外部环境变化的液态金属检测实体。

在一些可选地实施例中，所述液态金属检测实体用于检测如下之一或任意组合的外部环境参数：电、磁、声、光、热、力、化学成分和生物表征。

在一些可选地实施例中，所述至少一个液态金属功能实体中至少存在一个用以与外部环境变化联动的液态金属响应实体。

在一些可选地实施例中，所述液态金属响应实体用于通过如下之一或任意组合的方式与所述外部环境变化联动：声、光和热。

在一些可选地实施例中，所述液态金属包括熔点在300摄氏度以下的低熔点金属单质或合金，成分包括镓、铟、锡、锌、铋、铅、镉、汞、银、铜、钠、钾、镁、铝、铁、镍、钴、锰、钛、钒、硼、碳、硅等中的一种或多种。

在一些可选地实施例中，液态金属包括汞、镓、铟、锡单质、镓铟合金、镓铟锡合金、镓锡合金、镓锌合金、镓铟锌合金、镓锡锌合金、镓铟锡锌合金、镓锡镉合金、镓锌镉合金、铋铟合金、铋锡合金、铋铟锡合金、铋铟锌合金、铋锡锌合金、铋铟锡锌合金、锡铅合金、锡铜合金、锡锌铜合金、锡银铜合金、铋铅锡合金中的一种或几种。

在一些可选地实施例中，所述液态金属采用在常温下即呈液态的低熔点金属，例如镓铟合金，其具体镓铟配比为13.75％的镓和86.25％的铟。

本发明的另一个目的在于针对上述物联网络控制系统提出一种物联网络控制方法。

在一些说明性实施例中，所述物联网络控制方法，应用于上述的物联网络控制系统，包括：液态金属功能实体交互服务器根据接收到的至少一个通知消息生成至少一个控制指令；每个控制指令对应一个第一液态金属功能实体；液态金属功能实体交互服务器将所述控制指令分别发送至相应的第一液态金属功能实体；所述第一液态金属功能实体响应其所接收到的控制指令。

在一些可选地实施例中，所述至少一个通知消息由第二液态金属功能实体根据外部环境变化而生成并发送至所述液态金属功能实体交互服务器。

与现有技术相比，本发明具有如下优势：

1.液态金属功能实体相比传统的智能设备而言，其可在任意位置进行布设，可满足用户的各种布设需求，提升用户体验；

2.物联网中的液态金属功能实体可根据用户需求，在网络环境下产生多种联动，满足用户对于智能生活的需求。

附图说明

图1是本发明实施例中的物联网络控制系统的结构示意图；

图2是本发明实施例中的由液态金属构成印制电路的示意图；

图3是本发明实施例中的由液态金属构成金属天线的示意图；

图4是本发明实施例中的由液态金属构成的零部件的层结构的示例；

图5是本发明实施例中物联网络控制系统的网络拓扑结构；

图6是本发明实施例中物联网络控制系统的网络拓扑结构；

图7是本发明实施例中的液态金属检测实体的示例；

图8是本发明实施例中的液态金属检测实体的示例；

图9是本发明实施例中的液态金属响应实体的示例；

图10是本发明实施例中的物联网络控制方法的流程图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。

为了便于理解本发明中的各实施例，在此对本发明的主要思想进行简要说明。

一方面，液态金属(低熔点金属)由于同时具有流体和金属特性，使其拥有良好的的柔韧变形能力和良好好的导电能力，可用来替代绝大部分的电学器件，例如传统金属导线、金属天线、PCB印制电路、以及如电阻、电热、电感等电子元件。另外，液态金属的流体特征也使得其可应用于打印、印刷等领域，可通过打印、喷涂、直写等方式快速在物体表面成型，以及可通过灌注等填充方式注入一些腔体中成型，相比较传统的电学器件(如PCB印制电路板)的制作工艺，其可根据用户需求随意在任何物体表面、形成任意图案，以满足用户的个性化需求。另外，液态金属印制品在工艺艺术品领域同样具有较大优势，液态金属的金属特性，使液态金属印制品具有良好的金属质感，通过结合图案设计，以及搭配一些光源、发声器等等功能部件，可用于作为智能装饰物使用与联动。

另一方面，随着物联网技术的高速发展，有大量的传统设备转型为联网智能设备，使其原本功能与网络相结合，实现全新的功能体验，就像现在的智能家电一样，人远在公司就可以通过网络操控家里的空调、冰箱、摄像头等设备，实现远程控制。

再有就是，智能设备的功能部件更趋于模块化，往往就是在一块主板电路附加各种功能模块构成智能设备，如计算机，功能组件的模块化更利于零部件/模块的更换和组装。

基于上面阐述的内容，本发明利用液态金属形成的电学部件更换或作为智能设备中的电学部件，使智能设备成为液态金属功能实体，可支持液态金属功能实体在任意空间、任意物体表面的安装和布设，结合物联网的网络控制系统，可实现任意空间、任意物体表面上的液态金属功能实体与网络侧之间、乃至是液态金属功能实体与液态金属功能实体之间的联动。

现在参照图1，图1示出了本发明实施例中的物联网络控制系统的结构示意图，如该结构示意图所示，公开了一种物联网络控制系统，该系统中包括：液态金属功能实体交互服务器100和与液态金属功能实体交互服务器100进行网络通信交互的一个或多个液态金属功能实体200。

在物联网络控制系统中，液态金属功能实体交互服务器100作为液态金属功能实体200的控制中心，每个液态金属功能实体200均分别与液态金属功能实体交互服务器100进行网络通信。该实施例中的物联网控制系统的网络拓扑结构中还可存在一个或多个的网络中间设备，以构建多层次物联网络控制系统，以支持不同网络环境下的液态金属功能实体200与液态金属功能实体交互服务器100之间的网络通信。

在一些优选地实施例中，液态金属功能实体200中的液态金属用以构造液态金属功能实体200中的电学零部件(电性质零部件)，如电路、导线这种导电线路，又如电阻、电容、电感这种电子元件，再如金属天线这种信号收发部件。利用液态金属构造上述或其它电学零部件，相比较传统电学零部件而言，该液态金属部件具有较高的柔韧性，可满足用户对于各种环境、各种形状的物体表面上自定义成型的需求。

另外，液态金属部件可通过喷涂工具、印刷工具、直写工具、又或是填充工具等方式快速成型，相比较传统电学零部件的制造工艺而言，不仅可满足用户的个性化需求，又极大的缩短了零部件的制造成型时间，降低了制造成型成本。

在另一些优选实施例中，液态金属功能实体200中的液态金属还可用以构造液态金属功能实体200中的富有美感的装饰部分，例如由液态金属所制成的平面装饰品，又或是空间立体装饰品，再有利用液态金属流体特性所制作使用的喷水池、流体墙等等。

本发明实施例中的液态金属功能实体200中的液态金属还可以构造同时满足上述两者需求的部件，该部件即可以作为电学零部件使用，又具有艺术美感，例如具有一定美感图案/图型的印制电路/天线。

本发明实施例中的液态金属可包括熔点在300摄氏度以下的低熔点金属单质或合金，成分包括镓、铟、锡、锌、铋、铅、镉、汞、银、铜、钠、钾、镁、铝、铁、镍、钴、锰、钛、钒、硼、碳、硅等中的一种或多种，其形式可以是金属单质、合金，也可以是金属纳米颗粒与流体分散剂混合形成的导电纳米流体。具体地，流体分散剂优选为乙醇、丙二醇、丙三醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚二甲基硅氧烷、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种。

在一些优选实施例中，液态金属包括汞、镓、铟、锡单质、镓铟合金、镓铟锡合金、镓锡合金、镓锌合金、镓铟锌合金、镓锡锌合金、镓铟锡锌合金、镓锡镉合金、镓锌镉合金、铋铟合金、铋锡合金、铋铟锡合金、铋铟锌合金、铋锡锌合金、铋铟锡锌合金、锡铅合金、锡铜合金、锡锌铜合金、锡银铜合金、铋铅锡合金中的一种或几种。这类低熔点金属具有优秀的导电性和液相流动性，因此在新型电子结构制造领域有着独特的应用价值。

在一些更为具体的实施例中，液态金属可采用在常温下即呈液态的低熔点金属，例如镓铟合金，其具体镓铟配比为13.75％的镓和86.25％的铟，其在常温下基本呈液体形态。

现在参照图2-4，对本发明实施例中的由液态金属构造的零部件的实施例予以说明。

图2示出了通过液态金属在承载基材表面上喷涂的方式形成的印制电路，在喷涂过程中可利用一些印制电路模板工具，使液态金属所需要的形状。承载基材可为竖直面，也可以为水平面，又或是位于竖直与水平之间的斜面。

图3示出了通过液态金属在玻璃基材上构造的金属天线。

图4示出了液态金属制造零部件的一种层结构，该层结构中包括承载基材、用于提高液态金属在承载基材表面附着力的粘连层、液态金属和用以放置液态金属发生氧化反应的封装层。

图2-4中展示的仅是本发明众多实施例中的一部分，其它实施例还可以是通过填充、刷涂、直写等方式处理液态金属。

本发明实施例中的液态金属功能实体200中至少存在一个用以与外部联动的液态金属响应实体201，该液态金属响应实体201用以根据液态金属功能实体交互服务器100发送的控制指令，以声音、可见光、非可见光、调温、环境成分控制、以及对某些功能的启动或关闭的方式与外界联动。声音可以是指语音、或蜂鸣等方式向外界传达某种信息，可见光可以是指肉眼可捕捉到的光源、例如Led灯、由多个光源以一定形状设计的光源图形，再例如屏幕显示等等。非可见光可以是指红外线等远程控制光源，用以控制配套红外设备的启动及运行。调温可以是指提升外界温度或降低外界温度或将温度维持在一定范围内的行为。环境成分控制则可以是指通过消除、吸收、释放等方式对外界环境中的气体成分进行调整/改变，例如释放一定量的芳香剂、加湿、除湿、过滤空气中的PM2.5颗粒、甲醛等行为。对某些功能的启动或关闭则可以是指对电控设备的开/关，例如开/关空调等。

在一些实施例中，液态金属功能实体交互服务器100可根据网络侧的智能终端设备300发送控制消息/通知消息，生成控制响应的液态金属响应实体201的控制指令，并将该控制指令发送给对应的液态金属响应实体201。智能终端300可为联网的智能手持终端、台式计算机、便携式计算机等等用户智能终端设备。智能终端300可跨一个或多个网络与液态金属功能实体交互服务器100通信。

在另一些实施例中，液态金属功能实体交互服务器100中预先配置有一种或多种控制策略，控制策略是以相关环境参数对应相应的液态金属响应实体201的相应控制指令，当液态金属功能实体交互服务器100从网络侧接收到相关环境参数的变化后，会根据控制策略生成相应的液态金属响应实体201的相应控制指令，并发送给液态金属响应实体201去执行。在该实施例中，液态金属功能实体200中还存在至少一个用以监测外部环境变化的液态金属检测实体202，该液态金属检测实体202用于检测如下之一或任意组合的外部环境参数：电、磁、声、光、热、力、化学成分和生物表征。并将检测数据以通知消息的方式通过网络传输给液态金属功能实体交互服务器100。在一些实施例中，液态金属检测实体202可用以在环境参数超出阈值的条件下，向液态金属功能实体202交互服务器100发送通知消息。其中，电可以是指对某位置的电压、电流的检测；磁则可以是指对某环境中的磁场力大小、磁场力方向的检测；声则可以是指对语音或蜂鸣的检测；光则可以是指对可见光、非可见光的检测，热则可以是指对某环境温度的检测；力则可以是指某位置的挤压、变形的检测，例如门体的开合、沙发受力后的变形；化学成分则可以是指对环境中的空气成分的检测，例如水分子、甲醛等；生物表征则可以是指对空气中某种酶的检测。

在一些实施例中，液态金属功能实体200可同时作为液态金属检测实体202和液态金属响应实体201。

本发明实施例中的液态金属功能实体100相比传统的智能设备而言，其可在任意位置进行布设，可满足用户的各种布设需求，提升用户体验；并且，物联网中的液态金属功能实体可根据用户需求，在网络环境下产生多种联动，以满足用户对于智能生活的各种需求。

现在参照图5，图5示出了本发明实施例中物联网络控制系统的一种网络拓扑结构，该网络拓扑结构中包括：液态金属功能实体交互服务器100和液态金属功能实体200(如液态金属响应实体201)，在该网络拓扑结构中液态金属功能实体交互服务器100可根据预先配置的控制策略，向液态金属功能实体200发送控制指令。

例如：该实施例中液态金属功能实体交互服务器100可以以定时的方式向液态金属功能实体200发送控制指令，液态金属功能实体200则可为具有液态金属部件、通过声音和光亮与外界联动的智能闹铃。

该实施例中可满足用户对于某些预定条件下(例如时间、局部天气等等)，对液态金属功能实体200实现自主控制。

现在参照图6，图6示出了本发明实施例中的物联网控制系统的另一种网络拓扑结构，该网络拓扑结构中包括：液态金属功能实体交互服务器100、液态金属功能实体200(如液态金属响应实体201)和智能终端300，在该网络拓扑结构中由用户的智能终端300向液态金属功能实体交互服务器100发送通知消息/控制消息，液态金属功能实体交互服务器100根据通知消息/控制消息，生成相应的控制指令，发送至相应的液态金属功能实体200。

该实施例可满足用户对液态金属功能实体200的远程控制和家庭网络控制。

再次参照图1，图1示出了本发明实施例中的物联网控制系统的另一种网络拓扑结构，该网络拓扑结构中包括：液态金属功能实体交互服务器100、液态金属检测实体202和液态金属响应实体201，在该网络拓扑结构中由液态金属检测实体202监测外部环境参数，并实时/间隔的将环境参数发送给液态金属功能实体交互服务器100，液态金属功能实体交互服务器100根据控制策略，判断环境参数是否达到了临界值，判定达到则生成相应液态金属响应实体201的控制指令并发送。

例如在智能家居中，液态金属检测实体用以监测家庭环境中的空气质量，当空气质量超标时，向液态金属功能实体交互服务器100发送通知消息；液态金属功能实体交互服务器100则根据控制策略，向作为液态金属响应实体的抽油烟机发送控制指令，抽油烟机接收并打开其排风系统。

该实施例可满足用户对液态金属功能实体200的自定义联动，使液态金属功能实体200可根据外部环境的变化自主运行工作。

本发明中每个液态金属功能实体200具有现有技术中的网络通信模块和控制模块，以支持液态金属功能实体200加入网络实体100所构建的网络中，以及通过网络传输交互数据(例如消息、请求、指令、信息等)，网络通信模块、控制模块、功能实体之间的连接结构可参照现有技术中的连接关系，例如申请号201410411048.1–一种智能发光墙纸的结构，液态金属可替换墙纸中的电路部分。

本发明实施例中的液态金属功能实体在网络中的通信遵循常规的物联网通信协议，在物联网通信协议下进行数据交互、以及设备联动，在此不再赘述。

本发明针对液态金属功能实体200列举了如下示例，其中的网络通信模块、控制模块可基于现有技术中的连接关系及结构，示例中未展示：

图7，基于液态金属的压力检测装置，该压力检测装置由柔性基材1、柔性导电线路2和检测电路3组成，检测电路3的两个检测电极分别接在柔性导电线路2的两个端点上；所述检测电路3用于实时监测所述检测电极之间的柔性导电线路2上的电流值/电阻值，并向上级单元反馈监测数值。装置使用时柔性导电线路可通过包覆安装在检测位置上，例如门体的铰接位置处，用以监测门体的开合，如图8所示；例如沙发夹层中，用以监测沙发使用状态。该压力检测装置可作为物联网系统中的液态金属检测实体。

图9，基于液态金属的智能墙纸/智能平面装饰物，包括物体表面5上由液态金属绘制的电路6，以及设置在电路上的电控光源4(如Led等)，可作为物联网系统中的液态金属响应实体。

基于液态金属的无线通信模块，其中，液态金属作为无线通信模块中的天线使用。可应用于物联网系统中的液态金属功能实体中。

液态金属功能实体200除上述示例之外，还可包括智能家电、智能终端等。

如图10，本发明还公开了一种物联网络控制方法，应用于上述的物联网络控制系统，包括：

步骤S12、液态金属功能实体交互服务器根据接收到的至少一个通知消息生成至少一个控制指令；每个控制指令对应一个第一液态金属功能实体；

步骤S13、液态金属功能实体交互服务器将所述控制指令分别发送至相应的第一液态金属功能实体；

步骤S14、所述第一液态金属功能实体响应其所接收到的控制指令。

该实施例中的液态金属功能实体交互服务器所接收的通知消息可以是由液态金属功能实体生成并发送出的，亦可以是由处于该网络中的智能终端所生成并发送出的，还有可能是由处于与该网络相通的其它网络中的智能终端所生成并发出的。

其中，液态金属功能实体交互服务器可利用接收到的一个通知消息生成一个或多个针对不同液态金属功能实体的控制指令，亦可以是在接收到多个通知消息后，生成一个或多个针对不同液态金属功能实体的控制指令。

即本发明实施例中的物联网系统中，可通过一个环境参数改变，而产生对功能实体的联动控制，也可以通过多个环境参数的改变，产生对功能实体的联动控制。

在一些实施例中，所述至少一个通知消息由第二液态金属功能实体根据外部环境变化而生成并发送至所述液态金属功能实体交互服务器。即，在步骤S12之前，还包括：

步骤S11、第二液态金属功能实体根据外部环境变化而生成通知消息，并发送至所述液态金属功能实体交互服务器。

在此针对物联网控制方法列举示例，将图8所示出的液态金属检测实体安装在门体的铰接位置处，将图9所示出的液态金属响应实体安装在墙体上；当门体打开时，液态金属检测实体检测到该环境变化，向网络实体发送通知消息；网络实体接收到该通知消息后，调取液态金属响应实体的控制指令，并将该控制指令发送至液态金属响应实体。液态金属响应实体上的光源启动，形成“欢迎”字样。上述示例用于便于理解本发明的主要思想，不应限制本发明的保护范围，除上述压力检测、以及光源响应之外，还可以通过温度、湿度等检测，以及通过多种功能实体进行响应，例如声、光、设备启动/关闭等等。

本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。

Claims (11)

1.一种物联网络控制系统，其特征在于，包括：液态金属功能实体交互服务器、以及与所述液态金属实体交互服务器进行网络通信的至少一个液态金属功能实体；其中，每个所述液态金属功能实体至少存在一个零部件由液态金属构造。

2.根据权利要求1所述的物联网络控制系统，其特征在于，所述由液态金属构造的零部件成型方式包括：

喷涂、印制、刷涂、填充和直写中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的物联网络控制系统，其特征在于，所述液态金属至少用来构造至少一个零部件中电学性质的零部件。

4.根据权利要求3所述的物联网络控制系统，其特征在于，所述电学性质的零部件包括电路、天线和电子元件中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的物联网络控制系统，其特征在于，所述至少一个液态金属功能实体中至少存在一个用以监测外部环境变化的液态金属检测实体。

6.根据权利要求5所述的物联网络控制系统，其特征在于，所述液态金属检测实体用于检测如下之一或任意组合的外部环境参数：

电、磁、声、光、热、力、化学成分和生物表征。

7.根据权利要求1所述的物联网络控制系统，其特征在于，所述至少一个液态金属功能实体中至少存在一个用以与外部环境变化联动的液态金属响应实体。

8.根据权利要求7所述的物联网络控制系统，其特征在于，所述液态金属响应实体用于通过如下之一或任意组合的方式与所述外部环境变化联动：

声、光和热。

9.根据权利要求1所述的物联网络控制系统，其特征在于，所述液态金属包括熔点在300摄氏度以下的低熔点金属单质或合金，成分包括镓、铟、锡、锌、铋、铅、镉、汞、银、铜、钠、钾、镁、铝、铁、镍、钴、锰、钛、钒、硼、碳、硅等中的一种或多种。

10.一种物联网络控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-9任一项所述的物联网络控制系统，包括：

液态金属功能实体交互服务器根据接收到的至少一个通知消息生成至少一个控制指令；每个控制指令对应一个第一液态金属功能实体；

液态金属功能实体交互服务器将所述控制指令分别发送至相应的第一液态金属功能实体；

所述第一液态金属功能实体响应其所接收到的控制指令。

11.根据权利要求10所述的物联网络控制方法，其特征在于，所述至少一个通知消息由第二液态金属功能实体根据外部环境变化而生成并发送至所述液态金属功能实体交互服务器。