CN111045338A - 一种基于超级链的全屋智慧居家系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能家居技术领域，公开了一种基于超级链的全屋智慧居家系统，包括：由家庭主机、CPS设备、受控设备和终端感知设备组网构成的物联网集群，单台CPS设备至少关联一台受控设备，受控设备唯一受控于与其关联的CPS设备；受控设备至少关联一种终端感知设备；家庭主机关联多台CPS设备以及用户终端设备，家庭主机生成发送至与其关联的一台或多台CPS设备的决策指令以控制对应的受控设备。发明中通过数据链和区块链将家庭的相关设备统一管理起来，本地设备数据通过区块链技术与公共网络对接，通过数据链，实现了控制信号的传送。家庭主机将相关数据发送公共网络或云端，接收来自公共平台或云端的控制指令，实现了对单台CPS设备及受控设备的远程控制和监控。

Description

一种基于超级链的全屋智慧居家系统

技术领域

本发明涉及智能家居技术领域，特别是指一种基于超级链的全屋智慧居家系统。

背景技术

智能家居通过物联网技术将家中的各种设备(如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、影音服务器、影柜系统、网络家电等)连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化的优势，为用户提供全方位的信息交互功能，甚至为各种能源费用节约资金。目前，市场上普遍存在的智能家居产品，只能通过单一且明确的按键操作或传感器控制实现了对家居设备的单点控制，该控制方式是完全依赖于人工或传感器，不能有效结合环境及用户的实际需求实现智能控制，且数据传输的控制方式存在不安全性。

发明内容

本发明提出一种基于超级链的全屋智慧居家系统，通过数据链和区块链构成的超级链，保证了设备间的数据定向传输和精确控制，及高可靠高安全。

本发明的技术方案是这样实现的：一种基于超级链的全屋智慧居家系统，包括：由家庭主机、CPS设备、受控设备和终端感知设备组网构成的物联网集群，单台CPS设备至少关联一台受控设备，所述受控设备唯一受控于与其关联的CPS设备；

所述受控设备至少关联一种终端感知设备，所述终端感知设备采集环境数据并发送至所述CPS设备，以激发所述CPS设备生成所述受控设备的控制指令；

所述家庭主机与外部设备或公共平台通信连接，所述家庭主机关联多台CPS设备以及用户终端设备，所述家庭主机生成发送至与其关联的一台或多台CPS设备的决策指令，所述决策指令激发所述CPS设备生成与其关联的一台或多台受控设备的控制指令。

作为优选的技术方案，所述家庭主机包括：

CITU模块，用于收集所述终端感知设备或所述CPS设备发送的数据，以及向CPS设备发送用于控制所述受控设备的决策指令；

家庭网关模块，用于与所述CPS设备、用户终端设备、外部设备或公共平台之间进行数据交互通信；

数据分析处理模块，将收集的数据进行分析判断，根据分析判断的结果，生成发送至与其关联的一台或多台CPS设备的决策指令；

信源加密模块，将外发的数据进行加密，使其发送至特定的CPS设备、外部设备或公共平台，每台CPS设备具有唯一的识别编码。

作为优选的技术方案，所述CPS设备包括：家庭智能配电箱、智能开关、智能插座、智能水阀、智能气阀、智能遥控器、门禁系统、空调或新风系统。

作为优选的技术方案，所述受控设备包括：受控于所述智能开关的灯具、受控于所述智能遥控器的家用电器、受控于所述门禁系统的电动门。

作为优选的技术方案，所述终端感知设备包括光照传感器、红外传感器、烟雾感应器和温湿度传感器，所述光照传感器和红外传感器与所述灯具相关联，所述烟雾感应器与智能气阀相关联，所述温湿度传感器与所述空调或新风系统相关联。

作为优选的技术方案，所述家庭主机上设有多个与所述CPS设备连接的功能接口。

本发明的有益效果在于：发明中通过数据链和区块链将家庭的相关设备统一管理起来，不需要公共网络仍可实现智能感知控制，并可通过家庭主机将相关数据发送至公共网络或外部设备，本地设备数据通过区块链技术与公共网络对接，通过数据链，实现了控制信号的安全传送。

本地CPS设备与受控设备、终端感知设备之间采用边缘计算方法，实现了单台设备的控制，家庭主机与本地CPS设备与受控设备、终端感知设备之间构成物联网集群，采用雾计算算法，将家庭里的CPS设备组成一个无线网络体系，通过电子巡检，接收各设备的数据，并将相关数据发送公共网络或云端，接收来自公共平台或云端的控制指令，实现了对单台CPS设备及受控设备的远程控制和监控。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的拓扑图。

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，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1所示，一种基于超级链的全屋智慧居家系统，包括：由家庭主机、CPS设备、受控设备和终端感知设备组网构成的物联网集群。

智能家居系统的前端是智慧居家终端产品，即智能硬件CPS设备，CPS设备通过数据链，无线联接至家庭主机，家庭主机内集成有智能网关，形成一个家庭物联网集群体系，产生本地化应用。

中端是公共网络，即云平台，家庭物联网数据通过有线或WIFI网络传送至云平台，云平台进行数据分布式处理和存储。

后端是应用，通过智慧技术，形成各个层级的数据智慧技术分析决策应用，并运用数据链+区块链形成超级链管理技术，形成各类智慧端应用(包括手机APP、微信、语音、混合现实、电脑、实物控制)，实现本地化+网络化应用，提供智慧居家养老与生活的全方位服务，从而逐步建立智慧社区物联网生态。

本实施例中，单台CPS设备至少关联一台受控设备，受控设备唯一受控于与其关联的CPS设备，CPS设备包括：家庭智能配电箱、智能开关、智能插座、智能水阀、智能气阀、智能遥控器、门禁系统、空调或新风系统。

受控设备至少关联一种终端感知设备，终端感知设备采集环境数据并发送至CPS设备，以激发CPS设备生成受控设备的控制指令；本实施例中，终端感知设备包括光照传感器、红外传感器、烟雾感应器和温湿度传感器，光照传感器和红外传感器与灯具和电动窗帘相关联，烟雾感应器与智能气阀相关联，温湿度传感器与空调或新风系统相关联，当光照传感器检测到光照强度，当智能开关接收到光照强度值低于设定值时，启动灯具或关闭窗帘。

家庭主机与外部设备或公共平台通信连接，家庭主机关联多台CPS设备以及用户终端设备，家庭主机生成发送至与其关联的一台或多台CPS设备的决策指令，决策指令激发CPS设备生成与其关联的一台或多台受控设备的控制指令，例如，外出时，灯具未关，用户终端设备通过移动网络发送远程关灯信号，家庭主机接收该信号，控制智能开关发出控制信号，关闭灯具。

家庭主机包括：

CITU模块，用于收集终端感知设备或CPS设备发送的数据，以及向CPS设备发送用于控制受控设备的决策指令；

家庭网关模块，用于与CPS设备、用户终端设备、外部设备或公共平台之间进行数据交互通信；

数据分析处理模块，将收集的数据进行分析判断，根据分析判断的结果，生成发送至与其关联的一台或多台CPS设备的决策指令；

信源加密模块，将外发的数据进行加密，使其发送至特定的CPS设备、外部设备或公共平台，每台CPS设备具有唯一的识别编码。

受控设备包括：受控于智能开关的灯具、受控于智能遥控器的家用电器、受控于门禁系统的电动门。

为了便于CPS设备的连接，家庭主机上设有多个功能接口。

本发明具体包括以下CPS设备、受控设备和终端感知设备：

门禁系统，具有远程操控功能，在有客人访问时，通过用户终端远程发送开门信号至家庭主机，家庭主机发送控制指令至门禁系统，控制门禁开门。

智能开关，用于操纵电动窗帘、灯具，光照传感器检测光照强度和红外线传感器检测家中是否有人，当光照传感器检测到光照强度过低，控制灯具开，电动窗帘关；白天，红外线传感器检测到家中无人，控制灯具关。也可通过情景模式控制，例如，智能开关设置为外出模式时，控制灯具关，窗帘关；设置为在家模式，控制灯具开、窗帘开。

室内安装水、燃气泄漏检测器，当检测到水管漏水或燃气泄漏时，控制智能水阀或智能气阀关闭，打开新风系统通风，将泄漏报警信号发送用户终端。

家庭智能配电箱，当供电异常时，自动切断总电源，并发送客户终端；当远行未断电时，远程发送断电指令，自动切断总电源。

智能遥控器，可用于控制智能电视或音响，智能遥控器内部集成语音识别模块，可通过语音开启或关闭电视或音响，选择播放节目。

本实施例中，可以通过预设场景自动控制室内设备，如，回家模式，通过用户手机或其他终端设备设置回家模式，控制门禁开门、开灯、拉窗帘；在出门前设置离家模式，关闭水电、灯具和窗帘。

本发明的优点是：

一、万网互通互联，如阿里、腾讯、小米等提出，几年时间内要联接几十亿台设备上云。他们的做法是将每一台设备直接联接到云上，这种方式下，应用的“痛点”是：设备控制不稳定，反应时间长，一旦断电重启后设置的情景需要重新设置。本发明采用智能硬件+物联网集群+家庭主机(智慧小脑)智慧组态的方式，通过本地化+网络化，形成小数据机器智能后，解决了设备控制不稳定反应时间长的问题，且控制功能更加强大。

二、形成物联网生态模式。现有的互联网顶级形式是电商，目前的共享经济稍具物联网生态模式。互联网电商是下行通道，即从网上买东西，往往会买到许多假货，是分散型低可信度生态。本发明通过物联网集群，通过数据链+区块链技术，功能能够进一步拓展，将农作物、果园、直至社区需要的当地特色产品统一管理起来，数据不可更改，可追溯，建立电商上行通道，最终为社区居民提供全方位保障与服务，形成集中型高可信度生态。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于超级链的全屋智慧居家系统，其特征在于，包括：由家庭主机、CPS设备、受控设备和终端感知设备组网构成的物联网集群，单台CPS设备至少关联一台受控设备，所述受控设备唯一受控于与其关联的CPS设备；

所述受控设备至少关联一种终端感知设备，所述终端感知设备采集环境数据并发送至所述CPS设备，以激发所述CPS设备生成所述受控设备的控制指令；

所述家庭主机与外部设备或公共平台通信连接，所述家庭主机关联多台CPS设备以及用户终端设备，所述家庭主机生成发送至与其关联的一台或多台CPS设备的决策指令，所述决策指令激发所述CPS设备生成与其关联的一台或多台受控设备的控制指令。

2.如权利要求1所述的一种基于超级链的全屋智慧居家系统，其特征在于：所述家庭主机包括：

CITU模块，用于收集所述终端感知设备或所述CPS设备发送的数据，以及向CPS设备发送用于控制所述受控设备的决策指令；

家庭网关模块，用于与所述CPS设备、用户终端设备、外部设备或公共平台之间进行数据交互通信；

数据分析处理模块，将收集的数据进行分析判断，根据分析判断的结果，生成发送至与其关联的一台或多台CPS设备的决策指令；

信源加密模块，将外发的数据进行加密，使其发送至特定的CPS设备、外部设备或公共平台，每台CPS设备具有唯一的识别编码。

3.如权利要求1所述的一种基于超级链的全屋智慧居家系统，其特征在于：所述CPS设备包括：家庭智能配电箱、智能开关、智能插座、智能水阀、智能气阀、智能遥控器、门禁系统、空调或新风系统。

4.如权利要求3所述的一种基于超级链的全屋智慧居家系统，其特征在于：所述受控设备包括：受控于所述智能开关的灯具、受控于所述智能遥控器的家用电器、受控于所述门禁系统的电动门。

5.如权利要求4所述的一种基于超级链的全屋智慧居家系统，其特征在于：所述终端感知设备包括光照传感器、红外传感器、烟雾感应器和温湿度传感器，所述光照传感器和红外传感器与所述灯具相关联，所述烟雾感应器与智能气阀相关联，所述温湿度传感器与所述空调或新风系统相关联。

6.如权利要求1至5任一项所述的一种基于超级链的全屋智慧居家系统，其特征在于：所述家庭主机上设有多个与所述CPS设备连接的功能接口。

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