CN109274776B - 一种跨品类的电子助理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种跨品类的电子助理系统，包括远程客户端、远程服务端和电子助理，电子助理可以获取其他电子产品或外部遥控装置的信息，并利用NB‑IOT技术、eMTC技术和mMTC技术的任意组合，通过通信基站将通信消息推送至远程服务端，通过远程服务端的API接口，手机应用软件或者远程客户端获取相关数据；本发明可以解决产品的重复使用率偏低的问题；能够满足人们正常的日常需求，减少某些电子产品闲置率居高的现象；采用了物联网全新的通讯技术，解决了以往通讯技术存在的信号不佳、运行功耗高、使用场合单一的弊端；采用了eSIM虚拟卡的技术，使用户可以通过本地或远程擦写的方式对eSIM虚拟卡进行变更或注销。
Description
技术领域
本发明涉及电子、互联网通信技术领域，尤其涉及一种跨品类的电子助理系统。
背景技术
当今家庭里配备的助理类电子产品存在功能属性单一，某些方面确实可以解决人们的需求。电子产品由于自身属性的限制，导致其被使用的频率低下，以至于空置浪费，如某些家庭一年中都没用过电子体温计，但还需要配备着以防不急之需，等到需要用的时候，却发现电子体温计由于某些原因无法正常使用。有的产品本身自带可循环充放电的电池，如聚合物锂电池等，随着使用次数增加或者因为其他原因，导致电池整体性能下降，由于结构无法拆卸或功能无法修复，产品将面临被淘汰以至于无法重复利用而浪费。
现今无线通讯技术应用于助理类的电子产品，都存在各自的弊端，有的产品因为硬件成本限制，采用的通讯方式只能满足某种特定场景下的需求，特定场景之外的需求无法得到有效解决，比如采用了WIFI技术的电子产品，除了功耗大，还需要WIFI无线路由器作为媒介，才能让WIFI类电子产品与远程服务器进行数据交互，出门散步、野外露营等场景将无法使用该类型产品，又如采用了蓝牙技术的电子产品，由于蓝牙通讯距离的局限性，手机APP为了与之建立通讯链路，只能控制在产品的方圆几十米以内，用户体验感较差。有的产品则会采用2G、3G、4G等移动通讯技术，将产品上的各种信息、参数上传至远程服务器，但该类产品除了存在整体功耗大的问题以外，更多存在SIM卡盗用、独立号码卡过多等问题，以至于用户在使用过程中面临通讯资费高昂、换号不方便以及信息泄露等问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的问题，而提出的一种跨品类的电子助理系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种跨品类的电子助理系统，包括远程客户端、远程服务端和电子助理，所述电子助理可以获取其他电子产品或外部遥控装置的信息，并利用NB-IOT技术、eMTC技术和mMTC技术的任意组合，通过通信基站将通信消息推送至远程服务端，所述远程服务端将数据综合处理后的结果展示在Web界面，并且通过远程服务端的API接口，手机应用软件或者远程客户端可以获取相关数据，将处理结果展示在交互界面上。
优选的，所述电子助理的电路由主芯片、无线通讯模组、NFC模组、卫星定位模组、eSIM电路、传感器电路、发光显示电路、音频电路、外部通讯电路、看门狗电路以及电源电路组成，其中：
所述电源电路由电源管理电路和可循环充放电的电池两部分组成，所述电源管理电路提供给电池稳定的充电来源，所述电池对整个产品的电路进行电源供应；
所述发光显示电路辅以相应的驱动IC或者直接由主芯片驱动；
所述主芯片控制外部通讯电路，使外部通讯电路通过红外对射、串行传输、触摸感应或机械按键的方式与外部进行数据交互；
所述eSIM电路为无线通讯模组提供联网时需要的验证信息，所述无线通讯模组接收到远程服务端转由通信基站传送过来的某些通讯指令，并通过串行数据通讯的方式传递给主芯片；
所述看门狗电路对主芯片进行实时监测，所述主芯片控制NFC模组进行近场通信；
所述音频电路通过音频接口连接到无线通讯模组或者主芯片中，无线通讯模组或者主芯片支持相应的音频协议。
优选的，所述主芯片可以为51、PIC或者AVR内核单片机，用于处理整个电路的指令解析、数据处理以及状态切换。
优选的，所述主芯片也可以为Cortex处理器的系列芯片。
优选的，所述无线通讯模组为NB-IOT模组、eMTC模组和mMTC模组的任意组合，其中，NB-IOT模组、mMTC模组负责低带宽需求的数据交互，eMTC模组负责音频数据的远程传输。
优选的，所述卫星定位模组为支持GPS、北斗和GLONASS定位系统的任意组合，所述卫星定位模组与主芯片之间的数据通讯支持UART、SPI、I2C、USB串行数据通讯方式的任意组合。
优选的，所述传感器电路中的传感器包括温度传感器、磁场传感器、加速度传感器、近距离传感器和水浸传感器。
优选的，所述外部通讯电路在正常使用中，通过红外对射、串行传输、触摸感应或机械按键的方式与外部进行数据交互。
优选的，所述远程服务端包括了Web服务器、数据处理服务器和数据库服务器，电子助理通过NB-IOT技术、eMTC技术和mMTC技术的任意组合，将通信消息推送至远程服务端，远程服务端获取得到电子助理的产品名称、实际IP地址、地理位置信息、角色属性以及其他设备信息，经过数据处理服务器的数据处理后，将数据综合处理后的结果展示在Web界面，并且通过远程服务端的API接口，手机应用软件或者远程客户端获取相关数据，将处理结果展示在交互界面上。
优选的，所述远程客户端包括且不限于手机上安装的应用软件和PC上的WEB客户端，用户账户登陆后，用户通过手机应用软件或者远程客户端获取远程服务端上该账户有权限获取的全部信息，当电子助理有报警、定位、计步、体温数据上传到远程服务端时，远程服务端经过相应处理以后，手机应用软件或远程客户端可以实时获取相关信息，供用户进行角色属性切换、下发跟踪指令、远程通话的操作。
与现有技术相比，本发明提供了一种跨品类的电子助理系统，具备以下有益效果：
(1)、该发明的电子助理系统可以横跨非常多的品类，如体温测量、人员防丢、物品防丢、动物防丢、电子栅栏、计步器、SOS呼叫、异常警报、万能遥控器、多功能伞具、室外门铃、遥控玩具、公共交通付费，现有技术在产品上的应用局限性太过明显，无法实现品类间的融合；
(2)、该发明的电子助理系统针对现有的远程无线通讯方式除了待机功耗高、通讯质量差以及成本居高不下的问题，可以实现低成本的实施；
(3)、该发明的电子助理系统给外部可调整的通讯接口，实现不同电子产品控制功能的横跨，只需要在手机应用软件或者远程客户端上进行合理化设置，产品的利用率将比现有技术大大提高。
(4)、该发明的电子助理系统放弃了传统中的SIM实体卡的方式，采用了全新的eSIM虚拟卡方式，解决了电路体积庞大、容易被盗用、运行维护不便的问题。
该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发明结构简单，操作方便。
附图说明
图1为本发明提出的一种跨品类的电子助理系统的系统框架示意图；
图2为本发明提出的一种跨品类的电子助理系统的电子助理结构示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
如图1-2所示，一种跨品类的电子助理系统，包括远程客户端、远程服务端和电子助理，电子助理可以获取其他电子产品或外部遥控装置的信息，并利用NB-IOT技术、eMTC技术和mMTC技术的任意组合，通过通信基站将通信消息推送至远程服务端，所述远程服务端将数据综合处理后的结果展示在Web界面，并且通过远程服务端的API接口，手机应用软件或者远程客户端可以获取相关数据，将处理结果展示在交互界面上。
电子助理的电路由主芯片、无线通讯模组、NFC模组、卫星定位模组、eSIM电路、传感器电路、发光显示电路、音频电路、外部通讯电路、看门狗电路以及电源电路组成，其中：
电源电路由电源管理电路和可循环充放电的电池两部分组成，电源管理电路从外部获取高于4.2V的直流电压，通过一定的降压、稳压电路，提供给电池稳定的充电来源，当外部高于4.2V的直流电压消失后，电池需要对整个产品的电路进行电源供应，电源管理电路则负责降压工作，给各个模组提供相应的典型值电压；且电源电路在静态消耗要求上有较好的体现，以节省整机的待机功耗；
发光显示电路辅以相应的驱动IC或者直接由主芯片驱动，其中，发光显示电路的发光器件是LED灯珠、LCD屏、OLED屏、E-INK屏或者数码管几种器件中的任意组合，辅以相应的驱动IC或者直接由主芯片驱动，用于辅助用户更好的使用本产品，显示电子助理在当前角色下所对应的核心参数，例如电子助理的角色为体温测量时，发光显示电路会显示出温度的相应数据，具体如何显示，主芯片将结合产品外观的需要进行不同的电路驱动；
主芯片控制外部通讯电路，使外部通讯电路在正常使用时，通过红外对射、串行传输、触摸感应或机械按键的方式与外部进行数据交互；
eSIM电路为无线通讯模组提供联网时需要的验证信息，无线通讯模组接收到远程服务端转由通信基站传送过来的某些通讯指令，并通过串行数据通讯的方式传递给主芯片，其中，eSIM电路用以提供无线通讯模组联网时需要的验证信息，通信运营商根据无线通讯模组上报的eSIM内配置的信息，提供对应的通信服务；
看门狗电路对主芯片进行实时监测，看门狗电路具有实时监测的功能，当主芯片或者无线通讯模组由于某些故障，导致系统陷入不可恢复的状态时，其进行实时监测，以防止这种问题的出现；
主芯片控制NFC模组进行近场通信，NFC模组与同样具备NFC功能的外部电子产品进行身份识别、数据交互，当电子助理的角色定义为公共交通付费时，NFC模组的全部功能将被激活，否则，NFC模组将处于低功耗状态或者关机状态，以节省整机功耗；
音频电路具备音频采集和音频播放的功能，音频采集通过模拟麦克风或者数字麦克风采用对应的支持的音频接口，连接到无线通讯模组或者主芯片中，无线通讯模组或者主芯片支持相应的音频协议，诸如I2S、PDM；音频播放需要有功放电路参与，当音频为模拟音频时，如利用DAC数模转换技术，辅以A类、B类、AB类、G类或H类功放电路，当音频为数字音频时，辅以D类、T类功放电路，音频数据经过功放电路后，可以驱动扬声器、受话器、蜂鸣器几种发音器件，音频播放功能也可以通过高低电平的控制方式驱动有源型蜂鸣器正常工作。
实施例2
如图1-2所示，主芯片可以为51、PIC或者AVR内核单片机，用于处理整个电路的指令解析、数据处理以及状态切换。
主芯片也可以为Cortex处理器的系列芯片。
无线通讯模组为NB-IOT模组、eMTC模组以及mMTC模组的任意组合，其中，NB-IOT模组、mMTC模组负责低带宽需求的数据交互，如需向远程服务端上传各种数据或接收自远程服务端下发的各种数据；eMTC模组负责音频数据的远程传输，用户可以通过手机应用软件或者远程客户端，经由远程服务端下发各种音频数据包到eMTC模组，该模组通过驱动音频播放电路，将各种音频数据包还原出来，用户也可以通过音频采集电路进行拾音，经过一系列采样后将音频信息转换成音频数据包，通过eMTC模组上传至远程服务端；例外的是，简单的音频数据包可以通过NB-IOT模组或mMTC模组进行传输。
卫星定位模组为支持GPS、北斗和GLONASS定位系统的任意组合，电子助理在正常的待机状态下，卫星定位模组进入低功耗状态或者关机状态，卫星定位模组与主芯片之间的数据通讯支持UART、SPI、I2C、USB串行数据通讯方式的任意组合，当无线通讯模组接收到远程服务端转由通信基站传送过来的某些通讯指令，如电子助理的角色由公共交通付费切换成SOS呼叫，无线通讯模组将通过串行数据通讯的方式传递给主芯片，如果此时传感器电路的某些参数使得主芯片判断为需要使用卫星定位功能，主芯片将打开卫星定位模组的供电系统，使能定位，卫星定位模组将实时获取地理位置信息和时间信息，主芯片可以依据这些数据做处理、状态切换和任务执行等工作。
实施例3
如图1-2所示，传感器电路中的传感器包括温度传感器、磁场传感器、加速度传感器、近距离传感器和水浸传感器。
在传感器电路中温度传感器分为接触式或非接触式两种温度传感器，用以采集周围环境温度和待测人体的体温；常用医用级NTC电阻和红外测温传感器。
磁场传感器的作用在于识别周围是否存在磁性材料，当磁性材料远离了以至于磁场传感器感应不到，主芯片将获得磁场传感器传递来的相关数据，结合电路上现存的各种因素和状态，做出是否需要警报以及如何警报的判断。
加速度传感器的作用在于当电子助理的角色定义为计步器时，加速度传感器将采集三个坐标轴上的加速度数值，通过UART、SPI、I2C、USB串行数据通讯方式的任意组合，将采集来的各种数据传递给主芯片，主芯片在软件算法上作一些滤波算法处理，结合经验值校正，同时打开卫星定位模组，采集地理位置的移动信息，最后，通过无线通讯模组将计步结果、历史地理轨迹上传至远程服务端，远程服务端作进一步处理后，在手机应用软件或者远程客户端的显示界面上呈现出运动结果；当助理角色不是计步器时，加速度传感器采集三个坐标轴上的加速度数值，主芯片不进行计步算法的处理，用以判断产品本身是否有被移动到，如果被移动到了，主芯片根据状态上的实际需要，会做出某些功能上的使能和屏蔽，以减少整机待机功耗和缩短用户需要定位时的冷启动时间，且辅以相关软件算法时，加速度传感器也可以用以检测携带者是否处于摔倒等状态。
近距离传感器利用红外线技术进行测距，当人体的部位靠近时，比如手指、皮肤，近距离传感器会收到自身发射出去后反射回来的红外线，进而识别相应的手势动作，如上挥、下挥、左挥、右挥或其他动作，传感器将识别后的结果通过UART、SPI、I2C、USB串行数据通讯方式的任意组合传送给主芯片，给主芯片提供整体信息的参考。
水浸传感器的作用是探测产品是否处于浸水状态，当产品处于浸水状态时，且助理角色处于如体温测量、人员防丢、物品防丢、动物防丢、电子栅栏、计步器、SOS呼叫、异常警报、多功能伞具、公共交通付费的角色时，主芯片将综合其他传感器的信息，结合实际需要，做出是否要警报的数据上传动作，为了防止由于浸水导致产品功能失效或者电路损坏，主芯片视情况会做出是否应该切断或者是否延迟切断总电源供电的决策。
实施例4
如图1-2所示，在外部通讯电路中，当电路部分集成了红外接收管时，在红外接收管可接收距离和角度范围内，外部红外发射管(如遥控器等具备红外发射能力的电子产品)发射出来的波形可以被红外接收管解析出来，红外接收管的信号脚与主芯片某一具有波形计数功能的管脚相连，主芯片即可读取红外接收管所接收到的各种码值，等主芯片学习了外部红外发射管的键值及对应码值，用户可以通过手机应用软件或者远程客户端对需要受控的其他电子产品进行角色定义，例如对象是电视机，手机应用软件或者远程客户端将该电视机对应的红外编码库通过互联网传输，再经由基站，利用NB-IOT技术、eMTC技术和mMTC技术任意组合的通讯技术，传输给主芯片，主芯片通过使用该部分码库，当接收到外部红外发射管的控制指令以后，经过主芯片内的软件搜索和匹配，通过电子助理内部的红外发射管，发射经主芯片转码以后的码值给电视机，实现万能遥控器的功能。
电子助理具备与外部电子产品进行数据串行传输的功能，具体可以通过UART、I2C、SPI、USB串行数据通讯方式的任意组合，或者其他自定义协议的方式进行，通过这种串行传输的方式，可以与其他电子产品进行数据交互，如门禁、插座或玩具。
当电路部分继承了触摸感应的功能时，主芯片可以与负责感应触摸动作的触摸IC相互通讯，触摸IC识别到短触摸或长触摸行为时，将有效电平传递给主芯片，主芯片可以根据实际情况做出相应的判断、决策。
当电路部分有机械按键存在时，人们可以通过轻触、长触该按键进行相应操作，该按键的有效管脚通过硬件电路上滤波电容的滤波后，将按键信号传递给主芯片。
实施例5
如图1-2所示，远程服务端包括了Web服务器、数据处理服务器和数据库服务器，电子助理通过NB-IOT技术、eMTC技术和mMTC技术的任意组合，将通信消息推送至远程服务端，远程服务端获取得到电子助理的产品名称、实际IP地址、地理位置信息、角色属性以及其他设备信息，经过数据处理服务器的数据处理后，将数据综合处理后的结果展示在Web界面，并且通过远程服务端的API接口，手机应用软件或者远程客户端获取相关数据，将处理结果展示在交互界面上。
远程客户端分为多种形式，主要为手机上安装的应用软件和PC上的WEB客户端，用户账户登陆后，用户通过手机应用软件或者远程客户端获取远程服务端上该账户有权限获取的全部信息，当电子助理有报警、定位、计步、体温数据上传到远程服务端时，远程服务端经过相应处理以后，手机应用软件或远程客户端可以实时获取相关信息，供用户进行角色属性切换、下发跟踪指令、远程通话的操作。
需要说明的是，在行业细分深化的市场格局下，用户往往需要购置许多不同类别的产品，本发明提出了产品属性自定义方法，属于首创性方法，可以解决产品的重复使用率偏低的问题；本发明横跨消费类电子的多种品类，能够满足人们正常的日常需求，减少某些电子产品闲置率居高的现象；本发明采用了物联网全新的通讯技术，解决了以往通讯信号不佳、运行功耗高、使用场合单一的弊端；本发明采用了eSIM虚拟卡的技术，解决了某些品类产品中SIM实体卡存在的失效、遗失、遭盗用的问题，使用户可以通过本地或远程擦写的方式对eSIM虚拟卡进行变更或注销。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种跨品类的电子助理系统，包括远程客户端、远程服务端和电子助理，其特征在于，所述电子助理可以获取其他电子产品或外部遥控装置的信息，并利用NB-IOT技术、eMTC技术和mMTC技术的任意组合，通过通信基站将通信消息推送至远程服务端，所述远程服务端将数据综合处理后的结果展示在Web界面，并且通过远程服务端的API接口，手机应用软件或者远程客户端可以获取相关数据，将处理结果展示在交互界面上；
所述电子助理的电路由主芯片、无线通讯模组、NFC模组、卫星定位模组、eSIM电路、传感器电路、发光显示电路、音频电路、外部通讯电路、看门狗电路以及电源电路组成，其中：
所述电源电路由电源管理电路和可循环充放电的电池两部分组成，所述电源管理电路提供给电池稳定的充电来源，所述电池对整个产品的电路进行电源供应；
所述发光显示电路辅以相应的驱动IC或者直接由主芯片驱动；
所述主芯片控制外部通讯电路，使外部通讯电路通过红外对射、串行传输、触摸感应或机械按键的方式与外部进行数据交互；
所述eSIM电路为无线通讯模组提供联网时需要的验证信息，所述无线通讯模组接收到远程服务端转由通信基站传送过来的某些通讯指令，并通过串行数据通讯的方式传递给主芯片；
所述无线通讯模组为NB-IOT模组、eMTC模组以及mMTC模组的任意组合，其中，NB-IOT模组、mMTC模组负责低带宽需求的数据交互，eMTC模组负责音频数据的远程传输；
所述卫星定位模组为支持GPS、北斗和GLONASS定位系统的任意组合，所述卫星定位模组与主芯片之间的数据通讯支持UART、SPI、I2C、USB串行数据通讯方式的任意组合；
所述看门狗电路对主芯片进行实时监测，所述主芯片控制NFC模组进行近场通信；
所述音频电路通过音频接口连接到无线通讯模组或者主芯片中，无线通讯模组或者主芯片支持相应的音频协议；
所述主芯片可以为51、PIC或者AVR内核单片机，用于处理整个电路的指令解析、数据处理以及状态切换，所述主芯片也可以为Cortex处理器的系列芯片；
所述传感器电路中的传感器包括温度传感器、磁场传感器、加速度传感器、近距离传感器和水浸传感器，所述外部通讯电路在正常使用中，通过红外对射、串行传输、触摸感应或机械按键的方式与外部进行数据交互。
2.根据权利要求1所述的一种跨品类的电子助理系统，其特征在于，所述远程服务端包括了Web服务器、数据处理服务器和数据库服务器，电子助理通过NB-IOT技术、eMTC技术和mMTC技术的任意组合，将通信消息推送至远程服务端，远程服务端获取得到电子助理的产品名称、实际IP地址、地理位置信息、角色属性以及其他设备信息，经过数据处理服务器的数据处理后，将数据综合处理后的结果展示在Web界面，并且通过远程服务端的API接口、手机应用软件或者远程客户端获取相关数据，将处理结果展示在交互界面上。
3.根据权利要求1所述的一种跨品类的电子助理系统，其特征在于，所述远程客户端包括手机上安装的应用软件和PC上的WEB客户端，用户账户登陆后，用户通过手机应用软件或者远程客户端获取远程服务端上该账户有权限获取的全部信息，当电子助理有报警、定位、计步、体温数据上传到远程服务端时，远程服务端经过相应处理以后，手机应用软件或远程客户端可以实时获取相关信息，供用户进行角色属性切换、下发跟踪指令、远程通话的操作。
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