CN109270850A

CN109270850A - 一种基于物联网的智能家居管理系统及方法

Info

Publication number: CN109270850A
Application number: CN201811525760.9A
Authority: CN
Inventors: 庞维庆; 何宁; 高文文; 李秀梅; 王对武; 白奉强
Original assignee: Guilin University of Electronic Technology
Current assignee: Guilin University of Electronic Technology
Priority date: 2018-12-13
Filing date: 2018-12-13
Publication date: 2019-01-25

Abstract

本发明公开一种基于物联网的智能家居管理系统及方法，由生产厂商上传设备名称、设备类型、设备功能、MAC地址、设备说明、生产批次和设备ID，管理员审核生产厂商和用户的资质、注册信息，用户在用户终端下发指令至智能家电类设备，并接收报警信息，本申请中，生产厂商定义智能家庭终端的功能实现，管理员审核生产厂商和用户的资质、注册信息等，用户借助云平台接收智能家庭终端的信息以及控制智能家庭终端，上述通过云平台将生产厂商、管理员、用户联系在一起的方式，充分调动三大主角的主观能动性互通信息，控制方式统一，设置智能设备、配置网关无需专人，且智能网关和智能家庭终端对数据包的解析均采用USCP协议，在信息的交互上非常便捷，提高了通用性。

Description

一种基于物联网的智能家居管理系统及方法

技术领域

本发明涉及智能家居领域，具体涉及一种基于物联网的智能家居管理系统及方法。

背景技术

物联网的提出为智能家居的迅速发展提供了条件。智能家居通过物联网技术将各类智能设备连接在一起，智能设备信息、家庭环境信息通过数据端口发送至网关，由网关转发至Internet服务器，用户通过手机或计算机登录服务器实时查看智能设备信息和家庭环境信息，并控制各类智能设备。

然而实际应用中发现，由于智能设备的数量、品类爆炸性增长，各类智能设备之间以及各类智能设备与网关之间协同性差，影响信息交互，而且，设置智能设备、配置网关时需要专门的技术人员操作，用户每次购买新的智能设备时，不仅需要考虑协同性，还需要再次请专门技术人员进行操作，体验非常差。换言之，现有智能家居管理系统，用户太被动，也没有充分调动智能家居设备的生产厂商的积极主动性，用户与生产厂商之间信息不对称，导致信息交互、用户体验均受到影响。

发明内容

本发明提供一种智能家居管理系统及方法，解决现有技术存在的通用性差的问题。

本发明通过以下技术方案解决技术问题：

一种基于物联网的智能家居管理系统，包括阿里云服务器、嵌入式处理器平台、智能家庭终端和用户终端；

所述智能家庭终端包括有报警类设备和智能家电类设备；所述报警类设备通过嵌入式处理器平台与阿里云服务器连接；所述智能家电类设备通过嵌入式处理器平台与阿里云服务器连接；所述用户终端与阿里云服务器连接；

所述阿里云服务器将用户终端的操作信息打包，经嵌入式处理器平台发送至智能家电类设备，智能家电类设备根据操作信息进行响应，并将响应结果通过嵌入式处理器平台发送至阿里云服务器，再发送至用户终端；

所述报警类设备将报警信息发送至嵌入式处理器平台，再通过阿里云服务器发送至用户终端。

进一步地，所述用户终端为手机或电脑，用户通过手机APP、微信公众号、微信小程序或Web浏览器登录阿里云服务器。

进一步地，所述智能家庭终端还包括流媒体类设备；

所述嵌入式处理器平台主要包括MINI 2440主控芯片、存储器、主数据端口、从数据端口、GSM报警短信端口和WiFi端口；

所述存储器与MINI 2440主控芯片连接；所述智能家电类设备通过主数据端口与MINI 2440主控芯片连接；所述报警类设备通过从数据端口与MINI 2440主控芯片连接；所述流媒体类设备通过WiFi端口与MINI 2440主控芯片连接；所述GSM报警短信端口在MINI2440主控芯片的控制下向用户终端发送报警信息。

基于上述技术内容实现的一种基于物联网的智能家居管理方法，所述阿里云服务器运行云平台，所述嵌入式处理器平台运行智能家庭网关，管理方法的步骤为：

(1)智能家庭终端的生产厂商、使用所述智能家庭终端的用户登录云平台注册后，管理员登录云平台审核生产厂商、用户的资质和注册信息；

(2)审核通过的生产厂商将所述智能家庭终端的设备模型、设备列表添加至云平台；所述设备模型包括设备名称、设备类型、设备功能描述以及控制页面；所述设备列表包括设备MAC地址、设备说明、生产批次和设备ID；

(3)用户给所述智能家庭网关上电，所述智能家庭网关自动获取云平台IP地址以及用户的账户密码，并通过IP地址以及用户的账户密码登录云平台；所述智能家庭网关定时扫描所述智能家庭终端的在线状态；

(4)所述智能家庭终端初始化，其中，所述报警类设备主动连接至所述智能家庭网关，所述智能家电类设备由用户登录所述智能家庭网关进行添加；所述智能家庭网关优先处理报警类设备传递来的信息；

(5)报警类设备出现报警信息时，所述报警类设备将报警信息封装成数据包，发送至与其连接的智能家庭网关，该智能家庭网关优先处理该报警数据包，将报警数据包进一步封装成HTTP数据包通过云平台反馈至用户终端；

(6)用户根据需求想要操作智能家电类设备时，登录用户终端，云平台向用户终端返回访问密钥；用户打开智能家庭终端列表，在控制界面进行操作，操作信息与访问密钥生成数据包发送至云平台；所述云平台从访问密钥中获取用户名，找到指定的HTTP长连接，通过HTTP长连接将数据包推送至相应的智能家电类设备；所述智能家庭网关根据USCP协议解析数据包，获取相应的智能家电类设备的MAC地址，在相应的智能家电类设备闲时将数据包发送至该智能家电类设备；所述相应的智能家电类设备收到数据包后，根据USCP协议解析数据包，获取用户的操作信息，执行相应的操作，并将操作结果封装成新的数据包原路返回至用户终端。

上述步骤(4)中，所述报警类设备主动连接至所述智能家庭网关的过程为：所述报警类设备重启上电后，所述报警类设备扫描周边环境并释放确认信号，当智能家庭网关接收到该确认信号，便录入该确认信号对应的源地址，并返回自己的MAC地址至所述报警类设备。

进一步地，所述智能家庭网关还提供Apache动态网页服务器，用户登录Apache动态网页服务器配置智能家庭网关信息和云平台IP地址。

与现有技术相比，具有如下特点：

1、由生产厂商录入设备信息，如设备名称、设备类型、设备功能、MAC地址、设备说明、生产批次和设备ID，管理员审核生产厂商和用户的资质、注册信息，用户在用户终端下发指令至智能家电类设备，并接收报警信息，本申请中，生产厂商定义智能家庭终端的功能实现，管理员审核生产厂商和用户的资质、注册信息等，用户借助云平台接收智能家庭终端的信息以及控制智能家庭终端，上述通过云平台将生产厂商、管理员、用户联系在一起的方式，充分调动三大主角的主观能动性互通信息，控制方式统一，设置智能设备、配置网关无需专人，且智能网关和智能家庭终端对数据包的解析均采用统一规范的USCP协议，在信息的交互上非常便捷，提高了通用性。

2、智能家电类设备通过主数据端口与智能家庭网关连接，报警类设备通过从数据端口与智能家庭网关连接，流媒体类设备通过WiFi接口与智能家庭网关连接，用户购买的各类设备在正常上电之后，通过简单的设置便可接入使用，能满足各类用户对不同智能设备的需求，且智能家庭网关优先处理从数据端口的主设备信息，即报警类设备的信息，将家居环境的安全性放第一位处理，满足人们对实用性、通用性、安全性的需求。

3、将智能家庭终端分为三大类，即智能家电类设备、报警类设备和流媒体类设备，其中，智能家电类设备响应智能家庭网关主动发起的信号，通过主数据端口连接至网关处理器模块，报警类设备主动通过从数据端口与MINI 2440主控芯片连接，流媒体类设备则通过通信模块连接至MINI2440主控芯片，上述将智能家庭终端进行分类，分别通过主数据端、从数据端口和通信模块连接至MINI 2440主控芯片，且优先处理报警类设备的报警信息的处理方式，在设备的连接、信息的处理上做了层次性划分，无论应用在何种智能家庭条件中，均利于数据和指令的传输，且均便于实现，具备通用性，容易推广应用。

附图说明

图1为本发明的结构原理框图。

图2为本发明硬件结构原理框图。

图3为智能家庭网关的结构原理框图。

图4为云平台登录的流程图。

图5为云平台录入设备信息的流程图。

图6为云平台控制执行转发的流程图。

图7为云平台人工智能分析控制指令的流程图。

图8为用户终端操作的流程图。

图9为智能家庭网关工作的流程图。

图10为智能家庭终端工作的流程图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。

一种智能家居管理系统，包括阿里云服务器、嵌入式处理器平台、智能家庭终端和用户终端；所述智能家庭终端包括有报警类设备、智能家电类设备、流媒体类设备；所述报警类设备通过嵌入式处理器平台与阿里云服务器连接；所述智能家电类设备通过嵌入式处理器平台与阿里云服务器连接；所述流媒体类设备通过嵌入式处理器平台与阿里云服务器连接；所述用户终端与阿里云服务器连接。所述报警类设备将报警信息发送至嵌入式处理器平台，再通过阿里云服务器发送至用户终端；所述阿里云服务器将用户终端的操作信息打包，经嵌入式处理器平台发送至智能家电类设备，智能家电类设备根据操作信息进行响应，并将响应结果通过嵌入式处理器平台发送至阿里云服务器，再发送至用户终端。上述硬件结构原理框图如图2所示。

所述嵌入式处理器平台为智能家庭网关，主要包括MINI 2440主控芯片、存储器、主数据端口、从数据端口、GSM报警短信端口、WiFi端口和WiFi终端；所述存储器与MINI2440主控芯片连接，存储器用于存储网关的访问密码、云平台的认证信息、报警短信配置信息、WiFi局域网配置信息等；所述报警类设备通过从数据端口与MINI 2440主控芯片连接；所述智能家电类设备通过主数据端口与MINI 2440主控芯片连接；WiFi终端通过WiFi端口连接至MINI 2440主控芯片，本申请中，所述流媒体类设备通过WiFi端口与MINI 2440主控芯片连接；所述GSM报警短信端口在MINI 2440主控芯片的控制下向用户终端发送报警信息。嵌入式处理器平台还包括供电模块和GSM报警短信端口；供电模块为MINI 2440主控芯片提供可靠供电，并支持外接UPS不间断电源；GSM报警短信端口的输入端与MINI 2440主控芯片连接，GSM报警短信端口的还与用户终端连接。GSM报警短信端口采用GSM A6芯片组作为短信模块，该模块通过UART串口和MINI 2440主控芯片相连。WiFi端口能够将有线网口的网络流量通过无线网卡共享出来，在Hostapd和DHCPD软件的配合下实现WiFi信号的发射以及无线局域网IP地址的分配，实现共享上网，本发明优选实施案例中采用USB无线网卡并且编译相应的网卡驱动注册到LINUX内核中。

阿里云服务器用于运行云平台和云平台MySQL数据库，嵌入式处理器平台为智能家庭网关，MINI2440主控芯片通过WAN网口以Internet HTTP长连接的方式连接到云平台。其中，网云平台作为整个系统的数据中心和处理中心，将智能家庭网关、云平台MySQL数据库、用户终端三者有机的联系起来，组成一个完整的系统。

智能家庭终端以C-S模式通过物理链路与智能家庭网关建立连接。物理链路可以是蓝牙、WIFI、Zigbee等通信方式，本申请要求物理链路能够将数据包准确无误地送达指定的MAC地址即可。智能家庭终端分为三类，即报警类设备、智能家电类设备和流媒体类设备。报警类设备为主设备，主设备包含有n个，其中n≥1，主设备可以为火灾报警类设备、防盗报警类设备、有害气体报警类设备、老人摔倒检测设备、盆景温湿度检测设备等，上述报警类设备充当C-S模式中的Client(客户端)，智能家庭网关充当Server(服务端)，出现报警时，上述报警类设备主动将报警信息发送至智能家庭网关，智能家庭网关优先处理报警信息；智能家电类设备为从设备，从设备含有m个，其中，m≥1，从设备可以为智能电视，智能空调，智能饮水机、心律检测仪、家庭计步器等，上述智能家电类设备充当C-S模式中的Server(服务端)，解析、执行智能家庭网关(Client，客户端)通过其主数据端口发来的控制指令，调整相应功能，并将调整后的信息返回至智能家庭网关；流媒体类设备为WiFi终端，可以为网络交互设备、人机交互设备等。

智能家庭网关的MINI 2440主控芯片运行LINUX2.6内核，智能家庭网关还设有Apache动态网页服务器，并运行PHP CGI脚本处理程序、网关SQLite数据库、外围硬件控制程序和后台管理程序。其中，网关SQLite数据库存储智能家庭网关的用户名密码、云平台的认证信息、报警短信配置信息、WiFi局域网配置信息等，通过访问SQLite数据库存取上述数据；外围硬件控制程序用于实现GSM短信模块的控制、智能网关的主数据端口和从数据端口的控制、启动HTTP长连接线程、解析智能控制脚本等功能；后台管理程序运行于Apache动态网页服务器，通过Web页面的形式与用户交互，配置网关的用户信息以及云平台的IP地址，使之能够以用户的身份登录云平台建立HTTP长连接、浏览家庭里的各类设备、修改设备备注信息、配置报警短信手机号、WiFi局域网等。Apache动态网页服务器是一个守护进程，当有用户通过浏览器访问智能家庭网关时判断该会话是否已经存在，如果存在，则说明是已经登录过了，直接跳转到后台管理程序主界面，在该主界面，用户可以进行一些基本的配置，包括云平台相关信息的修改、浏览周边设备、配置GSM模块、配置WiFi等。智能家庭网关的结构原理框图如图3所示。

所述用户终端为手机或电脑，用户通过手机APP、微信公众号、微信小程序或Web浏览器登录阿里云服务器。用户终端接收报警类发送的报警信息，或向智能家电类设备发送控制指令，在用户终端，智能家庭终端的控制界面由HTML+JAVASCRIPT实现，能够很好地适配多平台，各大智能移动终端，如Android、IOS、IPAD、移动PC等都能够很好地支持HTML语言，加载HTML设备控制页面，可大大降低用户终端的开发成本。

在阿里云服务器运行云平台和云平台MySQL数据库，在云平台还设置云平台管理终端，管理员在通过云平台管理终端审核生产厂商和用户的资质、注册信息，还可编辑用户信息、校对设备、配置第三方API鉴权信息、查看日志、查看性能等；嵌入式处理器平台运行智能家庭网关，在智能家庭网关设有Apache动态网页服务器，是一种嵌入式服务器，用于运行智能家庭网关管理终端，用户可登录家庭网关管理终端配置智能家庭网关信息、配置云平台IP地址等。还设有人工智能平台，处理智能家庭终端中流媒体类设备的图像、语音信息，上述各个模块的结构如图1所示。

基于智能家居管理系统实现的管理方法，其步骤为：

(1)生产厂商、用户登录云平台注册后，管理员登录云平台提供的云平台管理终端审核生产厂商、用户的资质和注册信息；

(2)通过资质、注册审核的智能家庭终端的生产厂商将自主研发生产的所述智能家庭终端的设备模型、设备列表添加至云平台；所述设备模型包括设备名称、设备类型和设备功能描述；所述设备列表包括设备MAC地址、设备说明、生产批次和设备ID；

(3)用户给所述智能家庭网关上电，所述智能家庭网关从网关SQLite数据库自动获取云平台IP地址，并通过IP地址以及用户的账户密码等鉴权信息登录云平台；所述智能家庭网关定时扫描所述智能家庭终端的在线状态；

(5)报警类设备出现报警信息时，所述报警类设备将报警信息封装成数据包，发送至与其连接的智能家庭网关，该智能家庭网关优先处理该报警数据包，并将报警数据包进一步封装成HTTP数据包通过云平台反馈至用户终端，同时通过GSM模块将报警短信发送到用户手机上；

(6)用户根据需求想要操作智能家电类设备时，首先登录用户手机终端，云平台向用户终端返回访问密钥；用户打开智能家庭终端列表，在控制界面进行操作，操作信息与访问密钥生成数据包发送至云平台；所述云平台从访问密钥中获取用户名，找到指定的HTTP长连接，通过HTTP长连接将数据包推送至相应的智能家电类设备；所述智能家庭网关根据USCP协议解析数据包，获取相应的智能家电类设备的MAC地址，在相应的智能家电类设备闲时将数据包发送至该智能家电类设备；所述相应的智能家电类设备收到数据包后，根据USCP协议解析数据包，获取用户的操作信息，执行相应的操作，并将操作结果封装成新的数据包原路返回至用户终端。

步骤(1)中，生产厂商、用户登录云平台注册账户，完善用户资料，上传必要资质，由管理员登录云平台管理终端审核相应材料。云平台处理登录请求的流程图如图4所示：云平台等待登录请求，如未收到登录请求，则继续等待，否则会收到HTTP数据包，数据包中包含有用户名和密码，云平台收到该HTTP数据包后，便从HTTP请求中获取用户名，判断是否存在该用户名，从云平台MySQL数据库中查询是否存在该用户名对应的唯一记录，如果不存在，则提示注册，如果存在，则将该记录中的密码与HTTP数据包中的密码进行比较，若二者不同，则提示密码错误，等待登录请求，否则将用户名和密码拼接成字符串，进行MD5加密，生成ACCESS_TOKEN，即访问密钥，将用户名和ACCESS_TOKEN一起保存到云平台MySQL数据库中，同时返回ACCESS_TOKEN，等待下一次的登录请求。此后该成功登录过的用户名每次访问云平台的时候，都是把该ACCESS_TOKEN作为一个参数传到云平台，云平台根据该参数从云平台MySQL数据库中找到对应的用户名从而确定是哪一个用户。

步骤(2)中，审核通过的智能家庭终端的生产厂商完成产品开发后，登录云平台，将所述智能家庭终端的设备模型、设备列表添加至云平台；所述设备模型包括设备名称、设备类型、设备功能描述、控制页面以及使用说明书；所述设备列表包含设备MAC地址、设备说明、生产批次和设备ID等信息。上述过程也可以和生产系统进行对接，实现设备的自动录入，或者通过扫描条码的方式录入。图5为云平台录入设备信息的流程图，生产厂商成功登录云平台，云平台显示设备列表，如需添加新设备，在“添加设备模型”处设置设备名称、设置设备类型、上传控制页面和使用说明书，并选择该设备模型，根据硬件设置MAC地址、设置生产批次、设置生产时间、设置设备名称，并保存，如所添加的设备并非新设备，则直接选择相应的设备模型，根据硬件设置MAC地址、设置生产批次、设置生产时间、设置设备名称，并保存。

步骤(3)中，用户在家中给智能家庭网关上电，智能家庭网关上电后，会从配置文件中获取云平台的IP地址以及该用户在云平台注册的账户密码，如果信息正常，则会通过WAN网口登录云平台，否则通过闪烁灯提醒用户。用户在家庭局域网中登录云平台，如果该智能家庭网关未登录过云平台，则提示用户注册或登录云平台，如果用户点击注册，则跳转到注册界面，如果用户点击登录，则开启登录线程，尝试登录云平台，登录成功则建立HTTP长连接，智能家庭网关与云平台之间的所有通信通过该HTTP长连接进行；智能家庭网关还开启另一个线程，定时扫描智能家庭终端，将各类设备的当前在线状态定时上传至云平台，进行设备状态的更新。

步骤(4)中，智能家庭终端为报警类设备时，工作在Client模式，即工作在主模式下，该模式下的设备主动连接至智能家庭网关，用户应当在物理位置上让其应尽量靠近智能家庭网关，并远离周边其他设备，防止干扰。长按报警类设备的重启按键并上电，此时报警类设备自动扫描周边设备并将ACK确认信号，一旦智能家庭网关从端口接收到该ACK，立即将该ACK的源地址录入网关SQLite数据库，并回应该ACK，报警类设备记录回应ACK的MAC地址，该MAC地址为智能家庭网关的地址，自此，便完成了报警类设备的注册，之后，用户便可以在新增设备页面对该报警类设备进行备注。另外，智能家庭网关优先处理报警类设备传递来的信息。智能家庭终端为智能家电类设备时，工作在Server模式下，即工作在从模式下，则需要用户登录智能家庭网关，扫描新增设备，点击添加即可完成设备注册，添加完成之后，可以修改备注信息。

步骤(5)中，在发生危险或者检测数据超出预设值时，报警类设备会主动向智能家庭网关发送报警数据包，智能家庭网关进入硬件中断优先处理该数据包，并通过GSM报警短信端口向用户终端发送报警短信，同时也将报警信息发送至云平台。用户可通过用户终端登录云平台，调取流媒体类设备实时查看家庭情况。

步骤(6)中，用户在用户终端成功登录云平台，云平台返回访问密钥ACCESS_TOKEN至用户终端，打开设备列表，点击在线设备中想要操作的设备，加载HTML设备控制界面，用户在该HTML设备控制界面进行的操作按照通用智能控制协议(USCP)生成控制指令数据包(USCP数据包)，将该指令数据包和ACCESS_TOKEN封装成HTTP数据包发送至云平台，云平台将该HTTP数据包作为一条记录保存在云平台MySQL数据库，然后从HTTP数据包中获取ACCESS_TOKEN，查询云平台MySQL数据库，找到对应的用户，获取对应的用户名，查询HTTP长连接列表，找到对应的长连接，获取HTTPConnection，并将USCP数据包通过该HTTPConnection推送至智能家庭网关，智能家庭网关根据USCP协议对数据包进行解析，得到目标设备的MAC地址，向该设备发送一个判忙数据包，该设备若是空闲，则将数据包直接或者通过中继发送到指定的报警设备，如果设备正忙则继续等待，直至等待超时或设备空闲。云平台如果找不到对应的长连接，则返回操作失败的信息至用户终端，或者提示智能家庭网关未在线。云平台转发控制指令的流程图如图6所示。

步骤(6)中的“等待超时”是对用户终端等待时长的限制，超过预设的时长则应当提示请求超时。在请求实体中，规定了超时字段T，该字段为设备通信的时间估计，默认超时时间为T＝30秒,特别地，如果连接超时或者链接中断，用户终端应该重新发送N次连接请求，N可以作为请求参数设置，默认值是2，重连过程如下：①向指定设备发送请求，连接超时或者连接中断；②启动重连策略；③计算某次重连等待时间T1＝T*(3N)，如果失败则重复第②步直到连接成功或者达到指定的重连次数④传输完成，重置连接。

USCP属于一种应用层的协议，本协议将互联网的思想融入到物联网，致力于清晰、规范、通用地在物联网智能设备之间或者物联网和互联网之间进行直接或者中继通信。类似于互联网的统一资源定位符(URL),本申请中物联网部分也使用统一资源定位符，格式为

USCP://mac/function？key1＝value1&key2＝value2…

其中“USCP”为本协议名称，“mac”为设备硬件地址，function为该设备具备的某一功能或者特性，“key”为该功能或者特性的一个操作，value为该操作所对应的值，为了尽可能减小数据量，function、key、value应该为某设备对应功能或者操作的十六进制代号并且应该尽量短。

USCP规定请求和响应两个实体，一次通信过程以Client(客户端)发起请求开始，收到响应通信过程结束。在返回实体中，规定了响应状态码和响应内容，其中状态码为两位16进制字符串，可以表示0H～FFH(256)种状态，状态0H表示正常返回，状态1H表示超时，其他状态暂未定义。

待操作的智能家电类设备收到数据包之后，按照USCP协议进行解析，得到用户需要操作的function(功能)，以及需要改变的value(值)，进而完成设备状态的改变，并将执行结果封装成数据包按照原路返回到用户终端，完成整个远程控制过程。

目前智能家居领域缺乏统一规范的体系架构，这就造成不同厂家不同类别的设备之间协议各不相同，设备之间兼容性、通用性差。这将使得厂家的生产成本、用户的使用成本增加，成为了限制智能家居领域发展的主要瓶颈，因此，使用通用的USCP协议，各种智能设备和智能家庭网关之间能够实现无缝衔接，即接即用，解决了上述问题。

流媒体类设备提供的图像、语音通过智能家庭网关上传至云平台，云平台调用百度AI视频技术识别图像信息，或调用百度AI语音技术识别语音信息，获取控制指令；云平台根据USCP协议将控制指令合成控制数据包，并将控制数据包发送至智能家庭网关。流媒体类设备包括网络摄像机、拾音器等，此类设备将图像、语音传输至云平台，云平台进行存储、分析获取控制指令，再将控制指令推送至智能家庭网关，最终实现人宅交互。其中，百度AI视频技术和百度AI语音技术作为第三方API调用运行在人工智能平台上。

云平台人工智能分析控制指令的流程图如图7所示：图像采集器、音频采集器的信息封装成HTTP数据包，与ACCESS_TOKEN一起发送至云平台，云平台判断是图像还是语音，如是图像，则调用百度AI视频技术进行人脸识别、图像识别、姿态识别、手势识别等，将识别结果返回至图像采集器，并获取控制指令，将控制指令、ACCESS_TOKEN和HTTPConnection打包一起推送至智能家庭网关，如是语音，则调用百度AI的百度语音技术，进行语音对话和语音识别，将语音对话内容通过音频播放出来，或者从语音识别的内容中获取控制指令将控制指令、ACCESS_TOKEN和HTTPConnection打包一起推送至智能家庭网关，由智能家庭网关进行分发处理。

用户终端用于完成用户登录、设备控制、消息推送和用户信息设置，在用户终端进行操作的流程图如图8所示：用户若从未登录过云平台，则首先进行新用户注册，如已注册，输入用户名、密码即可登录云平台，如登录成功，云平台向用户终端返回ACCESS_TOKEN,如登录失败，则提示登录失败，等待重新键入用户名、密码，如登录成功，则可看到我的设备、消息列表、视频直播、用户中心这4个板块，点击“我的设备”，选择“在线设备”便可进入该设备的操作界面进行用户操作，操作信息和ACCESS_TOKEN将会一起发送至云平台。点击“消息列表”，则可查看系统的消息推送，点击“视频直播”，则可点击观看对应的安防摄像头视频监控，“消息列表”和“视频直播”也可在云平台中设置。点击“用户中心”，可编辑用户信息，编辑结果发送至云平台进行存储。

智能家庭网关基于LINUX 2.6内核，由该内核负责底层的设备驱动，包括网关SQLite存储器的管理、电源管理、内存管理、网络设备管理、USB设备驱动器等。

智能家庭网关上电、软硬件初始化之后，涉及的主要流程为HTTP长连接流程、后台管理流程、设备操作程序流程如图9所示：

(1)关于HTTP长连接流程

读取配置文件，将各项配置参数加载到存储器，判断云平台IP地址、用户名、密码是否正常，如不正常，则提示用户设置相关参数，如正常，则判断WAN网口是否能正常访问互联网，如不能正常访问互联网，则定时循环，直至云平台、用户名、密码正常，如能正常访问互联网，则启动HTTPConnection线程，根据用户名、密码、IP地址登录云平台，如仍不能登录，则定时循环等待。如能成功登录，则维持该HTTP长连接，并定时检查HTTPConnection是否中断，如HTTPConnection中断，则继续判断云平台IP地址、用户名、密码是否正常，正常则重新建立连接。否则，定时检查HTTPConnection是否中断，在维持该HTTP长连接的同时，调用设备操作程序定时扫描设备信息并上传云平台，更新设备状态；在维持该HTTP长连接的同时，如接收到来自云平台的HTTP数据包推送，则判断是控制指令还是控制脚本，如是控制指令，则解析出USCP数据包，通过物理链路将USCP数据包推送至指定设备，如是控制脚本，则逐条执行控制脚本中的控制流程，按照控制流程中的描述进行设备的控制，达到自动化控制的目的。

(2)关于后台管理流程

后台管理流程基于Apache动态网页服务器和PHP CGI脚本处理程序，启动Apache动态网页服务器，若没有用户通过浏览器访问管理页面，则继续等待，直至有浏览器有HTTP访问请求，如有浏览器访问管理页面，则判断是否已经登录过，即判断该会话(SESSION)是否存在，如不存在，则回到登录界面，如存在，则跳转到管理后台，在管理后台，可修改云平台IP地址、用户名和密码进而登录云平台，可浏览周边设备，编辑设备信息，如备注、名称等，可配置短信报警手机号，发送测试短信去用户手机，还可修改密码，修改保存之后自动跳转到登录页面，还可配置WiFi相关参数，如配置内网IP段、是否启用DHCP服务等，还可退出登录。

(3)关于设备操作程序

设备操作程序负责硬件底层的设备操作，为其他程序提供设备操作的接口。采用中断方式优先处理从数据口收到的主设备发来的信息，并定时上传家庭数据至云平台，实时判断是否有设备操作信息，若是没有，则挂起线程，若是有，则读取并且打开对应的设备文件，操作GSM报警短息端口或者操作与主数据端口连接的从设备。

智能家庭终端分为报警类设备、智能家电设备和流媒体类设备，这三类设备的工作流程图如图10所示：

(1)报警类设备的工作流程图

报警类设备上电后，判断智能家庭网关信息是否正常，如不正常，则通过LED指示灯闪烁进行提示，如果正常，则该类设备正常工作，并在出现险情时，及时往智能家庭网关推送报警信息，同时实时判断本设备数据端口是否有接收到USCP数据包，如未接收到，则继续正常工作，如接收到，则判断是否是判忙数据包，本设备如在忙，则回应判忙状态，否则解析出控制指令并执行该控制指令，返回执行结果。

(2)智能家电类设备

智能家电类设备上电后正常工作，实时判断主数据端口是否接收到UPCP数据包，如没有收到，则继续正常工作，否则解析出控制指令，并执行该控制指令，并返回执行结果。

(3)流媒体类设备

图像采集器、音频采集器将图像、音频信息输送至云平台，用户终端可直接视频直播，云平台还调用百度AI技术进行人脸识别、图像识别、姿态识别、手势识别、语音识别、语音对话等，并通过音视频播放设备进行播放。

本发明中，通过USCP协议，可手动远程控制智能家庭终端，还可由云平台自动控制智能家庭终端，无需人工干预实现方法如下：

(1)智能家庭终端完成注册，与用户名绑定；

(2)用户根据家庭配置的实际情况，根据USCP协议编写自动控制脚本，并且上传至云平台；云平台将该自动控制脚本推送到该用户家中的智能家庭网关，由智能家庭网关解析脚本并且逐条执行。

以上所述实例仅是本发明的较优实施例，本发明并非局限于上述实施例和实施例方法。相关技术领域的从业者可在本发明的技术思路许可的范围内进行不同的细节调整和实施，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请。

Claims

1.一种基于物联网的智能家居管理系统，其特征在于：

包括阿里云服务器、嵌入式处理器平台、智能家庭终端和用户终端；

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能家居管理系统，其特征在于：

所述用户终端为手机或电脑，用户通过手机APP、微信公众号、微信小程序或Web浏览器登录阿里云服务器。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能家居管理系统，其特征在于：

所述智能家庭终端还包括流媒体类设备；

所述存储器与MINI 2440主控芯片连接；所述智能家电类设备通过主数据端口与MINI2440主控芯片连接；所述报警类设备通过从数据端口与MINI 2440主控芯片连接；所述流媒体类设备通过WiFi端口与MINI 2440主控芯片连接；所述GSM报警短信端口在MINI 2440主控芯片的控制下向用户终端发送报警信息。

4.基于权利要求1-3中任意一项所述的一种基于物联网的智能家居管理系统实现的管理方法，所述阿里云服务器运行云平台，所述嵌入式处理器平台运行智能家庭网关，其特征在于，管理方法的步骤为：

5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的智能家居管理方法，其特征在于：

步骤(4)中，所述报警类设备主动连接至所述智能家庭网关的过程为：所述报警类设备重启上电后，所述报警类设备扫描周边环境并释放确认信号，当智能家庭网关接收到该确认信号，便录入该确认信号对应的源地址，并返回自己的MAC地址至所述报警类设备。

6.根据权利要求4所述的一种基于物联网的智能家居管理方法，其特征在于：

所述智能家庭网关还提供Apache动态网页服务器，用户登录Apache动态网页服务器配置智能家庭网关信息和云平台IP地址。