CN114189399A - 基于LoRa的智能家居系统及其本地互控方法 - Google Patents

基于LoRa的智能家居系统及其本地互控方法 Download PDF

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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，所述多个终端设备之间以mesh方式组网，所述云服务器通过所述LoRa网关将控制规则下行至对应的所述终端设备，所述终端设备存储所述控制规则，在所述控制规则被触发的时候，所述终端设备根据所述控制规则进行操作。基于LoRa的mesh组网，本发明可在无网关、无云服务器的情况下实现终端设备的控制；减少对网关和云服务器的依赖；减少终端和网关，服务器的数据传输量。Mesh组网方式可有效解耦所有数据必须经由网关传递，终端间互控可高效完成1对多，多对多的本地互控和一键配置功能。

Description

基于LoRa的智能家居系统及其本地互控方法
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本地互控方法。
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LoRa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本地互控方法。
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，所述多个终端设备之间以mesh方式组网，所述云服务器通过所述LoRa网关将控制规则下行至对应的所述终端设备，所述终端设备存储所述控制规则，在所述控制规则被触发的时候，所述终端设备根据所述控制规则进行操作。
在本发明提供的基于LoRa的智能家居系统中，所述云服务器通过所述LoRa网关直接下达控制指令控制所述终端设备。
在本发明提供的基于LoRa的智能家居系统中，所述控制规则为联动控制模式，所述云服务器将联动规则和配套的密钥发送至对应的终端设备，在所述联动规则的触发条件成立时，所述多个终端设备之间以发布订阅的方式实现联动控制。
在本发明提供的基于LoRa的智能家居系统中，在所述触发条件成立时，如果所述终端设备为所述联动规则的发布者，则以广播的方式发布包含与所述触发条件对应的所述密钥的加密数据包；如果所述终端设备为所述联动规则的订阅者，则利用本地存储的所有联动规则的配套秘钥解密，如果解密成功，则执行对应联动规则指定的动作。
在本发明提供的基于LoRa的智能家居系统中，所述控制规则为定时控制模式，所述云服务器将用户定义的终端设备的定时触发关系编码成定时触发规则，并将下发给涉及到的终端设备；所述终端设备保存所述定时触发规则，当触发条件成立时，执行对应的定时触发规则指定的动作。
在本发明提供的基于LoRa的智能家居系统中，所述云服务器将控制规则一次性下发至对应的多个终端设备。
根据本发明的另一方面，还提供一种基于LoRa的智能家居系统的本地互控方法，所述智能家居系统包括云服务器、LoRa网关和多个终端设备，所述多个终端设备之间以mesh方式组网，所述本地互控方法包括以下步骤：
云服务器通过所述LoRa网关将控制规则下行至对应的所述终端设备；以及
终端设备存储所述控制规则，在所述控制规则被触发的时候，所述终端设备根据所述控制规则进行操作。
在本发明提供的基于LoRa的智能家居系统的本地互控方法中，所述控制规则为联动控制模式时，所述云服务器将联动规则和配套的密钥发送至对应的终端设备，在所述联动规则的触发条件成立时，所述多个终端设备之间以发布订阅的方式实现联动控制。
在本发明提供的基于LoRa的智能家居系统的本地互控方法中，在所述触发条件成立时，如果所述终端设备为所述联动规则的发布者，则以广播的方式发布包含与所述触发条件对应的所述密钥的加密数据包；如果所述终端设备为所述联动规则的订阅者，则利用本地存储的所有联动规则的配套秘钥解密，如果解密成功，则执行对应联动规则指定的动作。
在本发明提供的基于LoRa的智能家居系统的本地互控方法中，所述控制规则为定时控制模式时，所述云服务器将用户定义的终端设备的定时触发关系编码成定时触发规则，并将下发给涉及到的终端设备；所述终端设备保存所述定时触发规则，当触发条件成立时，执行对应的定时触发规则指定的动作。
本发明的基于LoRa的智能家居系统及其本地互控方法，具有以下有益效果：本发明提供的基于LoRa的智能家居系统，所述多个终端设备之间以mesh方式组网，云服务器通过所述LoRa网关将控制规则下行至对应的所述终端设备，所述终端设备存储所述控制规则，在所述控制规则被触发的时候，所述终端设备根据所述控制规则进行操作。基于LoRa的mesh组网，本发明可在无网关、无云服务器的情况下实现终端设备的控制；减少对网关和云服务器的依赖；减少终端和网关，服务器的数据传输量。Mesh组网方式可有效解耦所有数据必须经由网关传递，终端间互控可高效完成1对多，多对多的本地互控和一键配置功能。
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的控制规则，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，将来自云服务器的控制规则存储在本地，根据所述控制规则执行相应的操作。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。所述云服务器将控制规则一次性下发至对应的多个终端设备，由此，可以减少服务器与终端的数据传输量。
具体地，在本发明一实施例中，为减少控制终端设备时对网关和云服务器的依赖，云服务器通过三种方式对终端设备进行控制：
第一种为直接控制，即云服务器通过所述LoRa网关直接下达控制指令控制对应的终端设备，例如，直接下达“开”控制指令至灯1，控制灯1的开启；
第二种为联动控制方式，即通过联动规则，建立多个终端设备之间的联动关系，由一个终端设备控制另一个终端设备；终端设备把控制规则保存在终端，联动信息采用终端对终端传输的方式实现；例如，配置联动规则为开关1开则灯2、3开，则开关1和灯2、3收到联动规则后，如果开关1被开启，则灯2、3也相应的执行开启操作；
进一步地，在联动控制方式中，涉及终端分两种角色：订阅者和发布者。发布者负责发布消息，订阅者订阅到消息后执行动作；用户定义终端设备之间的联动关系(如开关1开灯2,3开)，服务器将此联动关系编码成一条联动规则，并分配与之配套的一把秘钥；服务器将该联动规则和对应秘钥下发给涉及到的终端，终端保存此规则；当触发条件成立时(如开关1从关变成开)，发布者终端广播经过配套秘钥加密的消息(开)；订阅者终端(灯2,3)收到广播包，尝试利用本地存储的所有规则的配套秘钥解密，如果解密成功，则执行对应规则指定的动作；
第三种为定时控制模式，即控制终端定时执行相应的操作；终端设备将来自云服务器的控制规则保存在终端，在终端本地实现一个定时器，定时器与网关时间同步，用定时触发的方式实现；例如，用户定义终端设备的定时触发关系(如灯2,3每天8:00开)，云服务器将此关系编码成一条规则；服务器将该定时触发规则下发给灯2、3；灯2、3保存此规则；当触发条件成立时(时间到)执行对应规则指定的动作。
因此，在本发明一实施例中，如果所述控制规则为联动控制模式，所述云服务器将联动规则和配套的密钥发送至对应的终端设备，在所述联动规则的触发条件成立时，所述多个终端设备之间以发布订阅的方式实现联动控制。进一步地，在所述触发条件成立时，如果所述终端设备为所述联动规则的发布者，则以广播的方式发布包含与所述触发条件对应的所述密钥的加密数据包；如果所述终端设备为所述联动规则的订阅者，则利用本地存储的所有联动规则的配套秘钥解密，如果解密成功，则执行对应联动规则指定的动作。如果所述控制规则为定时控制模式，所述云服务器将用户定义的终端设备的定时触发关系编码成定时触发规则，并将下发给涉及到的终端设备；所述终端设备保存所述定时触发规则，当触发条件成立时，执行对应的定时触发规则指定的动作。
本发明提供的基于LoRa的智能家居系统，所述多个终端设备之间以mesh方式组网，云服务器通过所述LoRa网关将控制规则下行至对应的所述终端设备，所述终端设备存储所述控制规则，在所述控制规则被触发的时候，所述终端设备根据所述控制规则进行操作。基于LoRa的mesh组网，本发明可在无网关、无云服务器的情况下实现终端设备的控制；减少对网关和云服务器的依赖；减少终端和网关，服务器的数据传输量。Mesh组网方式可有效解耦所有数据必须经由网关传递，终端间互控可高效完成1对多，多对多的本地互控和一键配置功能。
本发明还提供了一种基于LoRa的智能家居系统的本地互控方法，所述智能家居系统包括云服务器、LoRa网关和多个终端设备，所述多个终端设备之间以mesh方式组网，所述本地互控方法包括以下步骤：
云服务器通过所述LoRa网关将控制规则下行至对应的所述终端设备；以及
终端设备存储所述控制规则，在所述控制规则被触发的时候，所述终端设备根据所述控制规则进行操作。
具体地，在本发明一实施例中，所述控制规则为联动控制模式时，所述云服务器将联动规则和配套的密钥发送至对应的终端设备，在所述联动规则的触发条件成立时，所述多个终端设备之间以发布订阅的方式实现联动控制。进一步地，在所述触发条件成立时，如果所述终端设备为所述联动规则的发布者，则以广播的方式发布包含与所述触发条件对应的所述密钥的加密数据包；如果所述终端设备为所述联动规则的订阅者，则利用本地存储的所有联动规则的配套秘钥解密，如果解密成功，则执行对应联动规则指定的动作。
具体地，在本发明一实施例中，所述控制规则为定时控制模式时，所述云服务器将用户定义的终端设备的定时触发关系编码成定时触发规则，并将下发给涉及到的终端设备；所述终端设备保存所述定时触发规则，当触发条件成立时，执行对应的定时触发规则指定的动作。
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，所述多个终端设备之间以mesh方式组网，所述云服务器通过所述LoRa网关将控制规则下行至对应的所述终端设备，所述终端设备存储所述控制规则，在所述控制规则被触发的时候，所述终端设备根据所述控制规则进行操作。
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，所述云服务器通过所述LoRa网关直接下达控制指令控制所述终端设备。
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，所述控制规则为联动控制模式，所述云服务器将联动规则和配套的密钥发送至对应的终端设备，在所述联动规则的触发条件成立时，所述多个终端设备之间以发布订阅的方式实现联动控制。
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，在所述触发条件成立时，如果所述终端设备为所述联动规则的发布者，则以广播的方式发布包含与所述触发条件对应的所述密钥的加密数据包；如果所述终端设备为所述联动规则的订阅者，则利用本地存储的所有联动规则的配套秘钥解密，如果解密成功，则执行对应联动规则指定的动作。
5.如权利要求1所述的基于LoRa的智能家居系统，其特征在于，所述控制规则为定时控制模式，所述云服务器将用户定义的终端设备的定时触发关系编码成定时触发规则，并将下发给涉及到的终端设备；所述终端设备保存所述定时触发规则，当触发条件成立时，执行对应的定时触发规则指定的动作。
6.如权利要求1所述的基于LoRa的智能家居系统，其特征在于，所述云服务器将控制规则一次性下发至对应的多个终端设备。
7.一种基于LoRa的智能家居系统的本地互控方法，其特征在于，所述智能家居系统包括云服务器、LoRa网关和多个终端设备，所述多个终端设备之间以mesh方式组网，所述本地互控方法包括以下步骤：
云服务器通过所述LoRa网关将控制规则下行至对应的所述终端设备；以及
终端设备存储所述控制规则，在所述控制规则被触发的时候，所述终端设备根据所述控制规则进行操作。
8.如权利要求7所述的本地互控方法，其特征在于，所述控制规则为联动控制模式时，所述云服务器将联动规则和配套的密钥发送至对应的终端设备，在所述联动规则的触发条件成立时，所述多个终端设备之间以发布订阅的方式实现联动控制。
9.如权利要求8所述的本地互控方法，其特征在于，在所述触发条件成立时，如果所述终端设备为所述联动规则的发布者，则以广播的方式发布包含与所述触发条件对应的所述密钥的加密数据包；如果所述终端设备为所述联动规则的订阅者，则利用本地存储的所有联动规则的配套秘钥解密，如果解密成功，则执行对应联动规则指定的动作。
10.如权利要求7所述的本地互控方法，其特征在于，所述控制规则为定时控制模式时，所述云服务器将用户定义的终端设备的定时触发关系编码成定时触发规则，并将下发给涉及到的终端设备；所述终端设备保存所述定时触发规则，当触发条件成立时，执行对应的定时触发规则指定的动作。
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