CN110657472A - 基于iOS的智能油烟机通信调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于iOS的智能油烟机通信调度方法，包括油烟机Wi‑Fi模块、GPRS模块、OneNet开放平台、iOS客户端软件。本发明设计了两种客户端与设备的通信机制：iOS客户端实现设备配网并与设备建立TCP连接，以此实现局域网通信机制；通过Onenet、GPRS模块、MQTT协议、客户端HTTP协议实现外网通信机制。在上述两种通信机制的基础上，本发明设计了一种自适应调度方式，利用两条任务队列在不同网络环境状况下作出合理任务调度，能适应恶劣通信环境，抗干扰能力强。本发明实现了iOS客户端与设备通信的鲁棒性、实效性升级。

Description

基于iOS的智能油烟机通信调度方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种基于iOS的智能油烟机通信调度方法。

背景技术

随着智能家居发展，智能厨房领域对油烟机的远程运维也有了强烈需求。商用油烟机的远程运维包括厨房内设备的远程运维和厨房外设备的远程运维，所以网络环境复杂。

商用油烟机的安装环境复杂，且Wi-Fi在连接人数较多时容易发生通信堵塞，抗干扰能力弱，这必将导致商用油烟机的Wi-Fi模块与路由器的信号强度降低，对移动终端与设备的交互响应速度影响较大。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供了两种通信方式保证通信的稳定，分别为局域网和外网方式。同时设计了一种自适应调度方法，利用两条任务队列在不同网络环境状况下作出合理任务调度，能适应恶劣通信环境，抗干扰能力强。

局域网模式下：iOS客户端与设备建立TCP连接；iOS客户端获取路由器信息并通过自组帧协议转化信息发送给油烟机Wi-Fi模块；iOS客户端基于自组帧协议，与设备实现稳定快速的通信。所述局域网通过Wi-Fi模块、路由器、移动终端来组成。

其中所述自组帧协议使用数据包头部、功能码、标志位确定帧类别；将路由器SSID及密码转化为ASCII码后加入特定前置位加密后放入自组帧数据域；iOS客户端通过设备发出的热点建立临时TCP通道，将该协议发出，设备Wi-Fi模块接受到iOS客户端发出的自组帧，交由MCU解析并自动连接路由器。

外网模式下：

1.在物联网开放平台注册设备并选择接入协议为MQTT，获取ClientIdentifier，UserPassword，所述ClientIdentifier，UserPassword为设备ID、设备鉴权信息，作为设备联入Onenet平台的唯一信息。

2.设备通过步骤1获取的鉴权信息、设备ID完成与Onenet平台的连接。

3.在Onenet平台建立油烟机变频器加速时间、减速时间、最大频率、输出电压、输出电流等信息的数据流，所述数据流为设备的数据属性。

4.设备在完成以上步骤后，将数据按照一定的格式通过MQTT协议上传数据点，所述数据点为设备每次上传到数据流中的数据。

5.Onenet提供消息队列MQ，iOS客户端通过MQ快速获取数据推送，同时可以HTTP请求方式获取步骤3创建的数据流实时数据。所述消息队列MQ是为实现应用层快速可靠的获取设备消息而推出的消息中间件服务。

油烟机设备通过上述步骤与物联网开放平台建立连接，客户端通过平台PaaS服务间接建立与油烟机的通信，即通过MQ消息队列被动获取信息，HTTP主动请求数据。所述外网通过Onetnet、GPRS模块、移动终端组成。

基于上述设备可以通过局域网与外网两种方式进行通信，客户端设计了一套自适应队列调度机制。本发明设计了两个队列，分别应用于两种通信方式，称为局域网队列和外网队列。基于不同的网络状况，利用反馈时间和心跳机制，自适应选择任务所适合的队列。

本发明的有益效果：针对智能油烟机所处的复杂网络环境，设计了两种设备与iOS客户端间的通信方式，并在iOS客户端做了合理通信方式分配。与现有技术相比，本发明不但实现了商用油烟机的远程通信，并在网络通信方式做了鲁棒性考虑；不但在设备部分设计了局域网及内网两种通信方式，同时设计了基于iOS客户端的通信方式自适应调度模块，将不同通信任务的频率以及当前网络状况作为因子建立模型，合理调度任务的通信方式。

附图说明

图1示出了局域网iOS客户端与设备建立连接流程；

图2示出了外网iOS客户端、设备以及Onenet间的通信流程；

图3示出了基于iOS客户端的自适应调度流程。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

图1示出了所述局域网内iOS客户端与设备建立通道流程。步骤如下所示：

1.设备开启AP配网模式，并开放设备热点，客户端进入配网逻辑；

2.客户端连接如热点，同时开启UDP轮询，根据自组协议发送查询帧；

3.收到设备回复并建立TCP连接，将路由器SSID及Password信息组成帧发送；

4.设备收到指定帧并解析出SSID和Password，开始连接路由器；

5.成功连接路由器，向客户端发送ACK帧，同时断开TCP连接，此时配网成功。

图2示出了所述外网内iOS客户端、油烟机以及Onenet间的数据交互流程。如图所示，设备与OneNet开放平台通过MQTT进行数据交互，设备通过创建好的数据流上报所对应的设备响应属性值，而OneNet直接利用MQTT协议将客户端发送的命令透传至设备端，设备可以立即作出数据解析、执行动作并响应下发的指令，以此形成一个循环。同时OneNet上创建的触发器在数据流达到阈值时会自动做出响应，利用所述的MQ队列将状态变化推送至客户端。客户端与设备是通过OneNet间接交互信息的。正如上所述，设备将信息上报至数据流，客户端通过HTTP进行API调用，查询数据流当前值或者历史值并返回结果。同理，客户端主动请求时调用OneNet提供的API接口，利用HTTP的POST请求将自组帧内容直接透传至设备。而经过MQ消息队列推送的触发器信息通过客户端的消息接收模块转发至对应的处理模块，解析对应的触发器类型并作出报警、更改数据等动作。

图3示出了基于iOS客户端的自适应调度流程。物联网设备与移动终端的通信环境复杂，本发明将网络状况分为三种：

状况1:当前局域网无法连接设备，局域网不可用；

状况2:同一个路由器下设备连接较多，对于TCP通信影响大，局域网数据交互变慢；

状况3:路由器网络的带宽被大幅占用，互联网请求速度极慢，外网中设备响应不灵敏。

基于以上三种状况，设计了一套自适应机制。在客户端发起控制指令时，就立即进入自适应流程。

该机制先利用预设的标志符判断当前所处网络的可用通信方式。如果局域网处于不可用状态时，判断为网络状况1，直接进入外网队列。所述标志位为一个BOOL类型属性，通过心跳机制确定该标志位的值。所述心跳机制为局域网内每60秒的一个心跳帧广播，收到回复会立即激活局域网并置标志位为1。

当局域网处于可用状态时，比较存储的局域网平均交互时长T1以及外网平均交互时长T2。

T1小于等于T2时，此时处于网络状况2，选择局域网任务队列A。这时还不能立即将任务插入到队列中，还需要作队列超负载检测，当所选择队列中排队任务量大于另一队列负载因子倍数时，反而会降低信息交互的速率，自适应调度机制不会起到任何作用甚至是增加交互时间。所以经过该超负载检测不通过时，重新选择队列并继续操作。所述负载因子经测试为3时效果最佳。

局域网队列设计有重发机制，当发出控制指令后等待4秒未收到回复，自动进入重发模块，并增加重发计数，收到回复后将重发计数清零。当重发计数达到3次时，局域网队列将被冻结，并将所述标志位置0，队列中剩余的任务被添加到外网队列，同时开启心跳机制。所述心跳机制为局域网内每60秒的一个心跳帧广播，收到回复会立即激活局域网并置标志位为1。

T1大于T2时，此时处于网络状况3，选择外网任务队列B。同样需要作所述超负载检测，保证自适应机制的鲁棒性。

外网队列B与设备通信流程如图所示：

1.首先创建对应控制逻辑的自组帧，利用Onenet提供的协议包裹该自组帧，组成命令。

2.将该命令通过开放平台开放的API接口发送，开放平台会解析该命令取出自组帧，并将帧透传至设备。

3.轮询查找命令状态，直到状态为4，取出设备回复信息，此时记录下从发送到收到回复信息的时长T2。

Claims (6)

1.基于iOS的智能油烟机通信调度方法，提供了两种通信方式保证通信的稳定，分别为局域网和外网方式，同时设计了一种自适应调度方式，利用两条任务队列在不同网络环境状况下作出合理任务调度，其特征在于：

局域网方式：iOS客户端与智能油烟机建立TCP连接；iOS客户端获取路由器信息并通过自组帧协议转化信息发送给油烟机Wi-Fi模块；iOS客户端基于自组帧协议，与智能油烟机实现稳定快速的通信；

外网方式：

s1.在Onenet平台注册智能油烟机并选择接入协议为MQTT，获取ClientIdentifier，UserPassword，所述ClientIdentifier，UserPassword为智能油烟机ID、智能油烟机鉴权信息，作为智能油烟机联入Onenet平台的唯一信息；

s2.智能油烟机通过步骤1获取的鉴权信息、智能油烟机ID完成与Onenet平台的连接；

s3.在Onenet平台建立油烟机信息的数据流，包括变频器加速时间、减速时间、最大频率、输出电压和输出电流；

s4.智能油烟机在完成以上步骤后，将数据按照一定的格式通过MQTT协议上传数据点，所述数据点为智能油烟机每次上传到数据流中的数据；

s5.Onenet平台提供消息队列MQ，iOS客户端通过MQ快速获取数据推送，同时可获取数据流实时数据；

智能油烟机通过上述步骤与Onenet平台建立连接，客户端通过Onenet平台PaaS服务间接建立与油烟机的通信。

2.根据权利要求1所述的基于iOS的智能油烟机通信调度方法，其特征在于：

在局域网方式中，所述自组帧协议使用数据包头部、功能码、标志位确定帧类别；将路由器SSID及密码转化为ASCII码后加入特定前置位加密后放入自组帧数据域；iOS客户端通过智能油烟机发出的热点建立临时TCP通道，将该协议发出，油烟机Wi-Fi模块接受到iOS客户端发出的自组帧，交由MCU解析并自动连接路由器。

3.根据权利要求1所述的基于iOS的智能油烟机通信调度方法，其特征在于：

在外网方式中，所述消息队列MQ是为实现应用层快速可靠的获取智能油烟机消息而推出的消息中间件服务。

4.根据权利要求1所述的基于iOS的智能油烟机通信调度方法，其特征在于：

所述的自适应调度方式具体是：先利用预设的标志位判断当前所处网络的可用通信方式；如果局域网处于不可用状态时，直接进入外网队列；当局域网处于可用状态时，比较存储的局域网平均交互时长T1以及外网平均交互时长T2；

T1小于等于T2时，选择局域网任务队列并做队列超负载检测，经过该超负载检测不通过时，重新选择队列并继续操作；

T1大于T2时，选择外网任务队列B并做队列超负载检测，经过该超负载检测不通过时，重新选择队列并继续操作，保证自适应机制的鲁棒性。

5.根据权利要求4所述的基于iOS的智能油烟机通信调度方法，其特征在于：

所述的局域网队列设计有重发机制，当发出控制指令后等待4秒未收到回复，自动进入重发模块，并增加重发计数，收到回复后将重发计数清零；当重发计数达到3次时，局域网队列将被冻结，并将标志位置0，队列中剩余的任务被添加到外网队列，同时开启心跳机制。

6.根据权利要求5所述的基于iOS的智能油烟机通信调度方法，其特征在于：

所述标志位为一个BOOL类型属性，通过心跳机制确定该标志位的值，所述心跳机制为局域网内每60秒的一个心跳帧广播，收到回复会立即激活局域网并置标志位为1。

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