CN114167812A - 基于LoRa的智能家居系统及其物控方法 - Google Patents

基于LoRa的智能家居系统及其物控方法 Download PDF

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赵庭畅
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Abstract

本发明公开了一种基于LoRa的智能家居系统，包括云服务器、LoRa网关和多个终端设备，所述云服务器用于配置所述多个终端之间的联动关系，所述LoRa网关作用于转发所述云服务器下行给所述终端设备的命令，以及转发所述终端设备上行给所述云服务器的设备状态，所述多个终端设备之间以mesh方式组网，根据所述联动关系实现离网联动控制。本发明利用LoRa的强抗干扰能力和广覆盖有利于传输智能家居的控制类信息；同时基于LoRa的mesh组网和本地物控，可在无网关无云服务器的情况下实现终端设备之间的联动控制。

Description

基于LoRa的智能家居系统及其物控方法
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，更特别地，涉及一种基于LoRa的智能家居系统及其物控方法。
背景技术
在当前物联网领域，基于LoRa技术的各种应用层出不穷。而现有无线智能家居方案多采用WiFi、ZigBee、BT/BLE、EnOcena、Z-Wave等无线通讯技术，在应用环境中，2.4G的信号干扰太多，容易导致对系统中终端设备的控制命令丢失；同时当前智能家居系统主要是利用云的数据转发来实现各终端设备之间的联动，一旦联网失败，或者网关失效，那么终端设备之间的联动就无法完成。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于LoRa的智能家居系统及其物控方法。
为实现上述目的，本发明提供一种基于LoRa的智能家居系统，包括云服务器、LoRa网关和多个终端设备，所述云服务器用于配置所述多个终端之间的联动关系，所述LoRa网关作用于转发所述云服务器下行给所述终端设备的命令，以及转发所述终端设备上行给所述云服务器的设备状态，所述多个终端设备之间以mesh方式组网，根据所述联动关系实现离网联动控制。
在本发明提供的基于LoRa的智能家居系统中，所述LoRa网关与所述云服务器之间通过基于TCP的无线网络进行通讯，与所述终端设备之间通过基于LoRa的无线网络通讯。
在本发明提供的基于LoRa的智能家居系统中，所述云服务器包括：
分配单元，用于为所述联动关系分配密钥；以及
下发单元，用于将所述联动关系和所述密钥下发到与所述联动关系相关的终端设备。
在本发明提供的基于LoRa的智能家居系统中，所述云服务器还包括：
识别单元，用于根据所述终端设备上行的所述设备状态识别所述终端设备对应的所述联动关系是否配置成功。
在本发明提供的基于LoRa的智能家居系统中，所述终端设备包括：
上行单元，用于将所述终端设备的所述设备状态发送至所述云服务器；
配置单元，用于根据来自所述云服务器的所述联动关系和所述密钥，配置所述终端设备；
联动单元，用于在配置成功后，在发生与所述联动关系对应的联动事件时，以发布订阅的方式实现与其他终端设备之间的联动控制。
在本发明提供的基于LoRa的智能家居系统中，在发生所述联动事件时，如果所述终端设备为所述联动关系的条件者，则所述联动单元以广播的方式发布包含与所述联动事件对应的所述密钥的数据包；如果所述终端设备为所述联动关系的订阅者，则所述联动单元根据所述联动关系执行相应的动作。
在本发明提供的基于LoRa的智能家居系统中，所述终端设备还包括接收单元，用于通过目的地址和源地址来识别来自其他终端设备的数据包是否是本终端设备的数据包，当目的地址为本终端设备的地址或者广播地址时，接收该数据包并进行处理。
根据本发明的另一方面，还提供一种基于LoRa的智能家居系统的物控方法，包括以下步骤：
通过云服务器配置多个终端之间的联动关系；
通过LoRa网关作转发所述云服务器下行给所述终端设备的命令并转发所述终端设备上行给所述云服务器的设备状态；
所述多个终端设备之间以mesh方式组网，根据所述联动关系实现离网联动控制。
在本发明提供的基于LoRa的智能家居系统的物控方法中，通过云服务器配置多个终端之间的联动关系的所述步骤包括：
为所述联动关系分配密钥；
将所述联动关系和所述密钥下发到与所述联动关系相关的终端设备；
根据所述终端设备上行的所述设备状态识别所述终端设备对应的所述联动关系是否配置成功。
在本发明提供的基于LoRa的智能家居系统的物控方法中，所述多个终端设备之间以mesh方式组网，根据所述联动关系实现离网联动控制的所述步骤包括：
根据来自所述云服务器的所述联动关系和所述密钥，配置所述终端设备；
在配置成功后，在发生与所述联动关系对应的联动事件时，以发布订阅的方式实现与其他终端设备之间的联动控制，
其中，在发生所述联动事件时，如果所述终端设备为所述联动关系的条件者，则所述联动单元以广播的方式发布包含与所述联动事件对应的所述密钥的数据包；如果所述终端设备为所述联动关系的订阅者，则所述联动单元根据所述联动关系执行相应的动作。
本发明的基于LoRa的智能家居系统及其物控方法，具有以下有益效果：通过云服务器用于配置多个终端之间的联动关系；以LoRa网关作为桥梁，转发云服务器下行给终端设备的命令，转发终端设备上行给云服务器的设备状态；多个终端设备之间以mesh方式组网，根据联动关系实现离网联动控制；本发明利用LoRa的强抗干扰能力和广覆盖有利于传输智能家居的控制类信息；同时基于LoRa的mesh组网和本地物控，可在无网关无云服务器的情况下实现终端设备之间的联动控制。
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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：
图1所示为本发明提供的基于LoRa的智能家居系统的原理图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的典型实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
图1所示为本发明提供的基于LoRa的智能家居系统的原理图。如图1所示，本发明提供的基于LoRa的智能家居系统包括云服务器10、LoRa网关20和多个终端设备30，所述云服务器用于配置所述多个终端之间的联动关系，所述LoRa网关作用于转发所述云服务器下行给所述终端设备的命令，以及转发所述终端设备上行给所述云服务器的设备状态，所述多个终端设备之间以mesh方式组网，根据所述联动关系实现离网联动控制。所述LoRa网关与所述云服务器之间通过基于TCP的无线网络进行通讯，与所述终端设备之间通过基于LoRa的无线网络通讯。
具体地，在本发明一实施例中，用户通过云服务器配置终端设备之间的联动关系(例如，配置开关1开，灯2、3开)：云服务器给该联动关系分配一个密钥；云服务器将该联动关系及密钥分别下发给所涉及的终端设备(开关1和灯2,3)；云服务器以类似设备影子的方式下行终端设备的联动关系配置：透过终端设备上行的状态包识别该终端是否联动关系同步成功，如不成功，则将当前用户配置的规则下发给该终端；配置成功后，终端设备可离网(离开网关或云服务器)进行工作(如：当开关1发生开的事件时，以广播的方式发布该事件对应的密钥；由于灯2,3订阅了该密钥，当其收到该数据包时，依配置的规则进行相应的动作)。因此，所述云服务器10包括：
分配单元，用于为所述联动关系分配密钥；以及
下发单元，用于将所述联动关系和所述密钥下发到与所述联动关系相关的终端设备；
识别单元，用于根据所述终端设备上行的所述设备状态识别所述终端设备对应的所述联动关系是否配置成功。
具体地，在本发明一实施例中，终端设备之间以mesh方式组网：当配置终端设备之间的联动关系后，在私有的LoRa通讯协议中通过目的地址和源地址来识别是否是本终端的数据包，当目的地址位本终端地址(单播)或者广播地址时，接收该数据包并进行处理；同时以发布订阅的概念实现终端设备之间的解耦独立，即联动关系的条件者(例如，上述的开关1)发布其事件的密钥(以广播方式发布)，联动关系的执行者(例如，上述灯2、3)订阅该密钥。因此，所述终端设备包括：
上行单元，用于将所述终端设备的所述设备状态发送至所述云服务器；
配置单元，用于根据来自所述云服务器的所述联动关系和所述密钥，配置所述终端设备；
联动单元，用于在配置成功后，在发生与所述联动关系对应的联动事件时，以发布订阅的方式实现与其他终端设备之间的联动控制；其中，在发生所述联动事件时，如果所述终端设备为所述联动关系的条件者，则所述联动单元以广播的方式发布包含与所述联动事件对应的所述密钥的数据包；如果所述终端设备为所述联动关系的订阅者，则所述联动单元根据所述联动关系执行相应的动作；
接收单元，用于通过目的地址和源地址来识别来自其他终端设备的数据包是否是本终端设备的数据包，当目的地址为本终端设备的地址或者广播地址时，接收该数据包并进行处理。
本发明提供的基于LoRa的智能家居系统，通过云服务器用于配置多个终端之间的联动关系；以LoRa网关作为桥梁，转发云服务器下行给终端设备的命令，转发终端设备上行给云服务器的设备状态；多个终端设备之间以mesh方式组网，根据联动关系实现离网联动控制。本发明利用LoRa的强抗干扰能力和广覆盖有利于传输智能家居的控制类信息；同时基于LoRa的mesh组网和本地物控，可在无网关无云服务器的情况下实现终端设备之间的联动控制。
本发明还提供了一种基于LoRa的智能家居系统的物控方法，包括以下步骤：
通过云服务器配置多个终端之间的联动关系；
通过LoRa网关作转发所述云服务器下行给所述终端设备的命令并转发所述终端设备上行给所述云服务器的设备状态；
所述多个终端设备之间以mesh方式组网，根据所述联动关系实现离网联动控制。
具体地，在本发明一实施例中，通过云服务器配置多个终端之间的联动关系的所述步骤包括：
为所述联动关系分配密钥；
将所述联动关系和所述密钥下发到与所述联动关系相关的终端设备；
根据所述终端设备上行的所述设备状态识别所述终端设备对应的所述联动关系是否配置成功。
具体地，在本发明一实施例中，所述多个终端设备之间以mesh方式组网，根据所述联动关系实现离网联动控制的所述步骤包括：
根据来自所述云服务器的所述联动关系和所述密钥，配置所述终端设备；
在配置成功后，在发生与所述联动关系对应的联动事件时，以发布订阅的方式实现与其他终端设备之间的联动控制，
其中，在发生所述联动事件时，如果所述终端设备为所述联动关系的条件者，则所述联动单元以广播的方式发布包含与所述联动事件对应的所述密钥的数据包；如果所述终端设备为所述联动关系的订阅者，则所述联动单元根据所述联动关系执行相应的动作。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些单词解释为名称。

Claims (10)

1.一种基于LoRa的智能家居系统，其特征在于，包括云服务器、LoRa网关和多个终端设备，所述云服务器用于配置所述多个终端之间的联动关系，所述LoRa网关作用于转发所述云服务器下行给所述终端设备的命令，以及转发所述终端设备上行给所述云服务器的设备状态，所述多个终端设备之间以mesh方式组网，根据所述联动关系实现离网联动控制。
2.如权利要求1所述的基于LoRa的智能家居系统，其特征在于，所述LoRa网关与所述云服务器之间通过基于TCP的无线网络进行通讯，与所述终端设备之间通过基于LoRa的无线网络通讯。
3.如权利要求1所述的基于LoRa的智能家居系统，其特征在于，所述云服务器包括：
分配单元，用于为所述联动关系分配密钥；以及
下发单元，用于将所述联动关系和所述密钥下发到与所述联动关系相关的终端设备。
4.如权利要求3所述的基于LoRa的智能家居系统，其特征在于，所述云服务器还包括：
识别单元，用于根据所述终端设备上行的所述设备状态识别所述终端设备对应的所述联动关系是否配置成功。
5.如权利要求3所述的基于LoRa的智能家居系统，其特征在于，所述终端设备包括：
上行单元，用于将所述终端设备的所述设备状态发送至所述云服务器；
配置单元，用于根据来自所述云服务器的所述联动关系和所述密钥，配置所述终端设备；
联动单元，用于在配置成功后，在发生与所述联动关系对应的联动事件时，以发布订阅的方式实现与其他终端设备之间的联动控制。
6.如权利要求5所述的基于LoRa的智能家居系统，其特征在于，在发生所述联动事件时，如果所述终端设备为所述联动关系的条件者，则所述联动单元以广播的方式发布包含与所述联动事件对应的所述密钥的数据包；如果所述终端设备为所述联动关系的订阅者，则所述联动单元根据所述联动关系执行相应的动作。
7.如权利要求5所述的基于LoRa的智能家居系统，其特征在于，所述终端设备还包括接收单元，用于通过目的地址和源地址来识别来自其他终端设备的数据包是否是本终端设备的数据包，当目的地址为本终端设备的地址或者广播地址时，接收该数据包并进行处理。
8.一种基于LoRa的智能家居系统的物控方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过云服务器配置多个终端之间的联动关系；
通过LoRa网关作转发所述云服务器下行给所述终端设备的命令并转发所述终端设备上行给所述云服务器的设备状态；
所述多个终端设备之间以mesh方式组网，根据所述联动关系实现离网联动控制。
9.如权利要求8所述的基于LoRa的智能家居系统的物控方法，其特征在于，通过云服务器配置多个终端之间的联动关系的所述步骤包括：
为所述联动关系分配密钥；
将所述联动关系和所述密钥下发到与所述联动关系相关的终端设备；
根据所述终端设备上行的所述设备状态识别所述终端设备对应的所述联动关系是否配置成功。
10.如权利要求9所述的基于LoRa的智能家居系统的物控方法，其特征在于，所述多个终端设备之间以mesh方式组网，根据所述联动关系实现离网联动控制的所述步骤包括：
根据来自所述云服务器的所述联动关系和所述密钥，配置所述终端设备；
在配置成功后，在发生与所述联动关系对应的联动事件时，以发布订阅的方式实现与其他终端设备之间的联动控制，
其中，在发生所述联动事件时，如果所述终端设备为所述联动关系的条件者，则所述联动单元以广播的方式发布包含与所述联动事件对应的所述密钥的数据包；如果所述终端设备为所述联动关系的订阅者，则所述联动单元根据所述联动关系执行相应的动作。
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