TW202044802A - 智慧通訊閘道裝置及其實施方法 - Google Patents

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Abstract

一種智慧通訊閘道裝置，其係供以將所接收到的數據，發布至不同底層通訊協議的裝置，使不同底層通訊協議的裝置之間可以相互溝通、及傳送數據，其中，智慧通訊閘道裝置係預先建立有數種底層通訊協議，可與不同底層通訊協議的裝置進行連接溝通，並且，智慧通訊閘道裝置更可以對數據進行均一化處理作業，使傳送的數據可正確的在不同底層通訊協議環境下通訊。

Description

智慧通訊閘道裝置及其實施方法
一種智慧通訊閘道裝置，其主要可將一數據資料進行均一化資料處理後，再將處理完成的一均一化數據傳送至數種不同底層通訊協議的裝置之間，以實現跨越不同平台、裝置、及底層通訊協議。
隨著物聯網技術的成熟，越來越多家電產品都可以透過物聯網便捷的功能，提供家電產品遠端控制、數據監控、及搜尋資訊的能力，例如中國發明專利第CN105259764A號「移動式家電管理系統及其裝置」，該專利係揭露一種家電管理系統，包含一私有雲、一移動裝置、及一公共雲，其中，私有雲具有一第一家電裝置、及一無線存取點(可為閘道器)，且第一家電裝置可通過一第一通訊協定（例如Z-Wave）與無線存取點通訊，又，移動裝置可經由無線存取點存取私有雲，進而透過一軟件應用程序(APP)操控第一家電裝置，其中，無線存取點可透過不同的通訊協定(例如Z-Wave、遠端紅外線、Wi-Fi等協定)，而與多個家電裝置互相通訊；另有其他專利文獻以供參考: (1)  中華民國專利第TW201517553號「資訊通知方法」； (2)  中華民國專利第TWI440862號「基於使用者回饋資訊之電器偵測方法與系統」； (3)  中華民國專利第TWM514041號「智慧家庭節能控制用通訊閘道器」； (4)  中國專利第CN203327040U號「雲計算智能網關」； (5)  中國專利第CN201758454U號「物聯網下的新型智能家居系統」； (6)  美國專利第US20140285357A1號「System and method for analyzing the energy consumption of electric loads in a consumer network」。
前述專利主要係透過無線存取點(即閘道器)達成單一移動裝置與多個家電裝置相互通訊，然而，市售的閘道器(Gateway)因為受限各底層通訊驅動程式，所返回的結果通常是以終端機命令提示字元純文字連續訊息返回，返回的訊息再處理爬梳有很大困難性，且要再利用也相當困難，需要爬梳後建立暫存並交付邏輯閘等才能夠再利用，雖然目前尚有直接從多種C語言編程的驅動程式，並取得返回資料方法之產品，但此方法會耗費相當大開發投入撰寫專用的C++程序，是以一般閘道器多以一對一種通訊協議、或一對多種通訊協議的方式開發，然而，若閘道器可以做到「多對多種通訊協議集成的閘道器」，物聯網將更為便利。
有鑑於上述的需求，本發明人係依據多年來開發有關通訊閘道裝置的經驗，針對通訊閘道裝置進行研究及分析，期能研發出滿足上述需求的通訊閘道裝置；緣此，本發明之主要目的在於提供一種可在不同底層通訊協議條件下相互通訊的智慧通訊閘道裝置及其實施方法。
為達上述的目的，本發明之智慧通訊閘道裝置係供以將所接收到的數據，發布至不同底層通訊協議的裝置，使不同底層通訊協議的裝置之間可以相互溝通、及傳送數據，其中，智慧通訊閘道裝置係預先建立有數種底層通訊協議，可與不同底層通訊協議的裝置進行連接溝通，並且，智慧通訊閘道裝置更可以對數據進行均一化處理作業，使傳送的數據可正確的在不同底層通訊協議環境下通訊，又，智慧通訊閘道裝置係可以應用於數據監控，並且涉及的技術領域廣泛，例如，農業數據監控、家電數據監控、工業設備數據監控、商業建築、商業演出、智慧住宅、公共基礎建設或設施等，透過智慧通訊閘道裝置將不同底層通訊協議的裝置、平台建立連接後，即可將均一化數據正確的在不同底層通訊協議的裝置、平台上通訊，可避免開發端投入撰寫專用程序的時間，並且本發明更可實現多種通訊協議對多種通訊協議的便利通訊手段。
為使  貴審查委員得以清楚了解本發明之目的、技術特徵及其實施後之功效，茲以下列說明搭配圖示進行說明，敬請參閱。
請參閱「第1圖」，圖中所示為本發明之通訊閘道器組成圖(一)，如圖，本發明之智慧通訊閘道裝置10，其主要成型有一外殼體101，且外殼體101係嵌設有至少一資訊連接埠102、及至少一網路連接埠103，所述的資訊連接埠102可供使用者以相對應規格的資訊連接插頭連接，其可以為RS232、RS485、和通用序列匯流排之組合；所述的網路連接埠103可供智慧通訊閘道裝置10資訊連接至網際網路。
請參閱「第2圖」，圖中所示為本發明之通訊閘道器組成圖(二)，並請搭配參閱「第1圖」，如圖，外殼體101內部係容置有一控制電路板104，所述的控制電路板104與資訊連接埠102及網路連接埠103完成資訊連接，其中，所述的控制電路板104係具有一運算模組1041，另有一底層通訊協議模組1042、一數據均一化模組1043、一數據邏輯處理模組1044、一數據儲存資料庫1045、至少一無線通訊模組1046、資訊連接埠102、及網路連接埠103與運算模組1041完成資訊連接；其中，所述的運算模組1041供以運行智慧通訊閘道裝置10，其可以為一微處理器、或一微控制器；所述的底層通訊協議模組1042係可以為積體電路，其係預先建立有數種底層通訊協議，所述的底層通訊協議係可以包含有一序列通訊協議和一無線通訊協議，其中，所述的序列通訊協議為RS232、RS485、通用序列匯流排、和乙太網路之組合，所述的無線通訊協議為WI-FI、 Bluetooth、Bluetooth Low Energy、ZigBee和Z-Wave之組合；所述的數據均一化模組1043係可將數據進行均一化處理，所述的均一化(或稱歸一化Normalization)，其可以log函數轉換、ln函數轉換、atan函數轉換、abs取絕對值、Decimal scaling小數定標標準化、Logistic/Softmax變換、模糊量化模式、min-max標準化方法和Z-score標準化方法其中一種方法實現，並且數據完成均一化處理後，處理後的數據提升模型的收斂速度及精度，並且數據經過均一化處理後，可由有量綱表達式變為無量綱表達式，因此均一化數據可在不同底層協議的裝置之間正確地互相通訊，又，數據均一化模組1043係可以為積體電路，其係包含有一使用者控制介面，當智慧通訊閘道裝置10與不同底層通訊協議的資訊裝置溝通時，智慧通訊閘道裝置10可將使用者控制介面傳送給資訊裝置，使不同底層通訊協議的資訊裝置，可透過使用者控制介面顯示均一化處理後的數據內容、及裝置間的操作控制，以實現跨平台、裝置、底層通訊協議的多樣均一控制；所述的數據邏輯處理模組1044係可以為積體電路，其係可供使用者建立至少一數據處理邏輯，所述的數據處理邏輯係智慧通訊閘道裝置10對數據的處理作業，數據處理邏輯包含有一數據儲存位置、及一數據儲存間隔等其中一種數據處理作業；所述的數據儲存資料庫1045係可以為一記憶體模組、硬碟（Hard Disk Drive,HDD）、固態硬碟(Solid-state drive,SSD)，供以儲存所接收到的數據，其中，較佳實施例中，數據儲存資料庫1045所儲存的數據，係已經過數據均一化模組1043完成均一化作業的數據；所述的無線通訊模組1046包含至少兩種以上的無線傳輸規格，其可以為一WiFi模組、一藍牙傳輸模組、低功率藍牙、和一ZigBee、Z-Wave傳輸模組傳輸模組之任意兩種以上無線傳輸規格之組合。
請參閱「第3圖」，圖中所示為本發明之實施示意圖(一)，如圖，本發明之智慧通訊閘道裝置10，實施時，智慧通訊閘道裝置10係資訊連接於至少一數據應用端裝置20、及至少一數據發送裝置30；所述的數據應用端裝置20係可以為一智慧型手機、一穿戴式裝置、一嵌入式系統、一電腦設備或一雲端服務裝置，各數據應用端裝置20皆建立有一底層通訊協議，智慧通訊閘道裝置10可搜尋及識別出數據應用端裝置20的底層通訊協議，並且智慧通訊閘道裝置10可基於相對應的底層通訊協議，使智慧通訊閘道裝置10可與數據應用端裝置20進行溝通；所述的數據發送裝置30係可以將一數據發送給智慧通訊閘道裝置10，其中，數據發送裝置30所發送的數據係可以為一環境感測數據、一機具監控數據或一人機介面指令，數據發送裝置30可根據使用情境的差異，而產生相對應的數據資訊，數據發送裝置30係可以為一溫度感測器、一濕度感測器、一壓力感測器、一電壓感測器、或一電流感測器，但不以此為限，特先陳明。
請參閱「第4圖」，圖中所示為本發明之實施流程圖，本發明之數據處理方法S，如下: (1)  一接收數據步驟S1: 一智慧通訊閘道裝置10搜尋到至少一數據發送裝置30後，智慧通訊閘道裝置10與數據發送裝置30的一底層通訊協議配對完成後，即可與數據發送裝置30進行溝通，使數據發送裝置30可將一數據資料傳送至智慧通訊閘道裝置10； (2)  一對數據進行均一化處理步驟S2:當智慧通訊閘道裝置10持續接收數據發送裝置30所發送的數據資料，智慧通訊閘道裝置10可對數據資料進行均一化處理，處理完成後即可產生一均一化數據； (3)  一對數據進行邏輯處理步驟S3:當均一化數據產生後，使用者可依據需求對均一化數據透過自訂邏輯運算組合單獨或與其他數據，進行數學運算後產生一自訂運算數據；需說明的是S3步驟為較佳實施例，並非主要步驟，S2步驟完成後可直接進行S4步驟，特先陳明； (4)  一儲存數據步驟S4:智慧通訊閘道裝置10儲存完成均一化處理的均一化數據或自訂運算數據； (5)  一接受傳送數據請求步驟S5:一數據應用端裝置20資訊連接至智慧通訊閘道裝置10後，智慧通訊閘道裝置10可將一使用者控制介面傳送給數據應用端裝置20，使數據應用端裝置20可透過使用者控制介面提出一數據接收請求； (6)  一發送及顯示數據步驟S6:智慧通訊閘道裝置10接收數據接收請求後，智慧通訊閘道裝置10可將均一化數據傳送至數據應用端裝置20，並將均一化數據顯示於使用者控制介面。
請參閱「第5圖」，圖中所示為本發明之實施示意圖(二)，如圖，本發明之智慧通訊閘道裝置10，其可以應用於農業領域上，實施時，智慧通訊閘道裝置10係可以設置於一農耕環境中，其中，使用者係可以依據使用需求設置數據發送裝置30，需要說明的是在本實施例中數據發送裝置30係指感測器，例如圖中所示的氣壓感測器、溫度感測器、濕度感測器、照度感測器、和土壤導電度感測器，再如圖中所示，當使用者將智慧通訊閘道裝置10分別與數據應用端裝置20、及數據發送裝置30完成資訊連接並完成設定後，使用者即可透過數據應用端裝置20連接至智慧通訊閘道裝置10，以取得各個數據發送裝置30所發送的一數據資料(氣壓數據、溫度數據、濕度數據、照度數據、和土壤導電度數據)，其中，由於智慧通訊閘道裝置10已將前述數據資料處理為一均一化數據，因此，智慧通訊閘道裝置10可直接將均一化數據傳送至數據應用端裝置20，並將數據顯示於一使用者控制介面（User Interface, 簡稱UI），以供使用者可快速查看各數據發送裝置30所發送的數據資料。
請參閱「第6圖」，圖中所示為本發明之另一實施例，如圖，智慧通訊閘道裝置10可透過網際網路資訊連接至一雲端伺服器40，其中，所述的雲端伺服器40係可供以儲存智慧通訊閘道裝置10所處理的均一化數據與自訂運算產出數據，使用者透過數據邏輯處理模組1044設定數據處理邏輯時，使用者係可以進一步設定數據儲存位置為雲端伺服器40，使智慧通訊閘道裝置10可將均一化數據透過網際網路傳送至雲端伺服器40儲存，又，當智慧通訊閘道裝置10與數據應用端裝置20完成資訊連結後，智慧通訊閘道裝置10即可從雲端伺服器40下載指定的數據，並將數據傳送至數據應用端裝置20顯示，據此，智慧通訊閘道裝置10不僅可將數據儲存於數據儲存資料庫1045(本圖未繪示)，更可同步將數據儲存於雲端伺服器40，即使數據儲存資料庫1045未來有毀損狀況發生時，使用者亦可以從雲端伺服器40下載指定的數據，達到數據備份的功效。使用者亦可以在離家的狀況下對雲下達指令，雲端伺服器40將會透過與裝置10的專用加密傳輸通道轉發指令予裝置10，達到隨侍可控的效果。
由上所述可知，本發明之智慧通訊閘道裝置係供以將所接收到的數據，發布至不同底層通訊協議的裝置，使不同底層通訊協議的裝置之間可以相互溝通、及傳送數據，其主要具有一運算模組，另有一底層通訊協議模組、一數據均一化模組、一數據邏輯處理模組、一無線通訊模組、及數種連接埠與運算模組完成資訊連接，其中，底層通訊協議模組係預先建立有數種底層通訊協議，使智慧通訊閘道裝置可與不同底層通訊協議的裝置進行連接溝通，又，智慧通訊閘道裝置更可透過數據邏輯處理模組，供使用者建立至少一組數據處理邏輯，並且數據經由數據均一化模組的均一化處理後，可將數據正確的在不同底層通訊協議環境下通訊；依此，本發明其據以實施後，確實可達到提供一種可在不同底層通訊協議條件下相互通訊的智慧通訊閘道裝置及其實施方法之目的。
唯，以上所述者，僅為本發明之較佳之實施例而已，並非用以限定本發明實施之範圍；任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神與範圍下所作之均等變化與修飾，皆應涵蓋於本發明之專利範圍內。
綜上所述，本發明之功效，係具有發明之「產業可利用性」、「新穎性」與「進步性」等專利要件；申請人爰依專利法之規定，向　鈞局提起發明專利之申請。
10:智慧通訊閘道裝置 101:外殼體 102:資訊連接埠 103:網路連接埠 104:控制電路板 1041:運算模組 1042:底層通訊協議模組 1043:數據均一化模組 1044:數據邏輯處理模組 1045:數據儲存資料庫 1046:無線通訊模組 20:數據應用端裝置 30:數據發送裝置 40:雲端伺服器 UI:使用者控制介面 S:數據處理方法 S1:接收數據步驟 S2:對數據進行均一化處理步驟 S3:對數據進行邏輯處理步驟 S4:儲存數據步驟 S5:接受傳送數據請求步驟 S6:發送及顯示數據步驟
第1圖，為本發明之通訊閘道器組成圖(一)。 第2圖，為本發明之通訊閘道器組成圖(二)。 第3圖，為本發明之實施示意圖(一)。 第4圖，為本發明之實施流程圖。 第5圖，為本發明之實施示意圖(二)。 第6圖，為本發明之另一實施例。
104:控制電路板
1041:運算模組
1042:底層通訊協議模組
1043:數據均一化模組
1044:數據邏輯處理模組
1045:數據儲存資料庫
1046:無線通訊模組

Claims (10)

  1. 一種智慧通訊閘道裝置，供以接收一數據資料後，將該數據資料於至少一數據應用端裝置之間相互通訊，其包含: 一控制電路板包含有一運算模組，供以運行該控制電路板； 一底層通訊協議模組，資訊連接於該運算模組，該底層通訊協議模組預先建立有至少一種底層通訊協議； 一數據均一化模組，資訊連接於該運算模組，該數據均一化模組可將接收到的該數據資料進行均一化處理後產生一均一化數據； 一數據儲存資料庫，資訊連接於該運算模組，該數據儲存資料庫供以儲存至少一筆該均一化數據；以及 至少一該數據應用端裝置向該智慧通訊閘道裝置請求通訊後，該底層通訊協議模組與各該數據應用端裝置的該底層通訊協議完成匹配後，將一使用者控制介面傳送給各該數據應用端裝置，並將該均一化數據顯示於該使用者控制介面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之智慧通訊閘道裝置，其中，一無線通訊模組資訊連接於該運算模組，該無線通訊模組與至少一該數據應用端裝置、及至少一數據發送裝置相互形成通訊狀態。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之智慧通訊閘道裝置，其中，該無線通訊模組為一WiFi模組、一藍牙傳輸模組、一低功率藍牙、一ZigBee、和Z-Wave傳輸模組之其中一種或任意兩種以上之組合。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之智慧通訊閘道裝置，其中，一數據邏輯處理模組資訊連接於該運算模組，該數據邏輯處理模組供以建立一數據處理邏輯。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之智慧通訊閘道裝置，其中，該數據處理邏輯為一數據儲存位置及一數據儲存間隔至少其中一種數據處理作業。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之智慧通訊閘道裝置，其中，至少一資訊連接埠資訊連接於該運算模組，該資訊連接埠為RS232、RS485、和通用序列匯流排之組合。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之智慧通訊閘道裝置，其中，一網路連接埠資訊連接於該運算模組。
  8. 一種智慧通訊閘道裝置的實施方法，供以接收一數據資料後，將該數據資料於至少一數據應用端裝置之間相互通訊，其包含: 一接收數據步驟:一智慧通訊閘道裝置搜尋到至少一數據發送裝置後，該智慧通訊閘道裝置與各該數據發送裝置的一底層通訊協議配對完成後，該智慧通訊閘道裝置與各該數據發送裝置形成相互通訊狀態，該數據發送裝置可將一數據資料傳送至該智慧通訊閘道裝置； 一對數據進行均一化處理步驟:當該智慧通訊閘道裝置持續接收該數據資料，該智慧通訊閘道裝置對該數據資料進行均一化處理作業並產生一均一化數據； 一儲存數據步驟:該智慧通訊閘道裝置儲存該均一化數據； 一接受傳送數據請求步驟:一數據應用端裝置資訊連接至該智慧通訊閘道裝置後，該智慧通訊閘道裝置將一使用者控制介面傳送給該數據應用端裝置，使該數據應用端裝置以該使用者控制介面提出一數據接收請求； 一發送及顯示數據步驟:該智慧通訊閘道裝置接受該數據接收請求，該智慧通訊閘道裝置將該均一化數據傳送至該數據應用端裝置，且將該均一化數據顯示於該使用者控制介面。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之智慧通訊閘道裝置的實施方法，其中，該數據應用端裝置向該智慧通訊閘道裝置請求通訊後，且該智慧通訊閘道裝置的一底層通訊協議模組與各該數據應用端裝置的該底層通訊協議完成匹配後，將該使用者控制介面傳送給各該數據應用端裝置。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之智慧通訊閘道裝置的實施方法，其中，該智慧通訊閘道裝置基於一數據處理邏輯對該均一化數據進行處理。
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