专利名称：具有云服务功能的物联网家电系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及ー种具有云服务功能的物联网家电系统及其控制方法。
背景技术：
已有的空调器、加湿器、空气清新机等家电产品都是独立的执行生产厂家设定好的既定功能，由用户按照既定功能进行使用，不能实现各个家电之间的协同与联合控制。
发明内容
本发明的目的g在提供ー种结构简单合理、操作灵活、能够实现协同和联动控制、适用范围广的具有云服务功能的物联网家电系统及其控制方法，以克服现有技术中的不足之处。按此目的设计的ー种具有云服务功能的物联网家电系统，包括家电产品，其特征是所述家电产品包括有天线、射频协议栈和主控制器，天线、射频协议栈和主控制器依次电连接，其中，射频协议栈由射频收发単元和协议栈控制器顺序组成，家电产品还包括组网记录库，该组网记录库和主控制器相连；至少有ー个家电产品还包括与主控制器电连接的人机交互界面和网络接ロ ；物联网家电系统还包括远程的云服务中心，家电产品通过公共网络和云服务中心连接；或者，还包括至少ー个联网装置，该联网装置和家电产品分别包括有天线、射频协议栈和主控制器，天线、射频协议栈和主控制器依次电连接，其中，射频协议栈由射频收发単元和协议栈控制器顺序组成，联网装置还包括组网记录库，该组网记录库和主控制器相连；联网装置还包括与主控制器电连接的人机交互界面和网络接ロ ；物联网家电系统还包括远程的云服务中心，联网装置通过公共网络和云服务中心连接。所述协议栈控制器包含加密解密単元、自组网协议和设备类型库。所述公共网络包括互联网、2G移动通讯网、3G移动通讯网、4G移动通讯网或电视网。所述家电产品和/或联网装置的射频频率是遵循标准IEEE802. 15. 4协议的ZigBee的频率、遵循IEEE 802. llb/g标准协议的Wi-Fi频率或遵循家电产品的生产厂商制定的系统自定义且获得行政部门许可的特殊频率。或者，家电产品和/或联网装置(5)的射频频率是遵循标准IEEE802. 15. 4协议的ZigBee的频率、遵循IEEE 802. llb/g标准协议的Wi-Fi频率和遵循家电产品的生产厂商制定的系统自定义且获得行政部门许可的特殊频率中的任意ニ种以上。这里的系统自定义的特殊频率，除了可以是指家电产品的生产厂商制定的系统自定义且获得行政部门许可的特殊频率之外，还可以是其它类似组织、联盟等开发应用的且获得行政部门许可的特殊频率。 所述射频协议栈设置在家电产品的主控制器中。所述组网记录库设置在联网装置的主控制器中。
所述家电产品的主控制器中存储有家电产品的电子化标识码，该标识码是家电产品的条码、家电产品的电子监管码EPC、或生产厂家自定义的家电产品序列码中的其中任ー种，或者其中任意ニ种以上的组合；标识码中包含有生产厂家、家电产品型号与功能的识别信息、唯一标识该家电产品的流水顺序号；在具有云服务功能的物联网家电系统中，标识码是用于标识该家电产品的唯一识别码，每个家电产品和/或联网装置的标识码都不能重复。
所述云服务中心包括认证服务中心，认证服务中心包括密码与辅助认证信息库、家电广品标识码库。所述云服务中心还可以包括控制指令集、应用程序集、应用程序的使用说明库。所述云服务中心的控制指令集包含了所有可以加入到物联网家电系统中的家电产品的控制命令以及信息传送命令，通过物联网家电的标识码中隐含的家电产品生产厂家、家电产品型号与功能信息，在该控制指令集中查询到对应到该家电产品设备类别的唯ー控制指令子集；应用程序集中包含了使用该控制指令子集的超过ー个应用子程序，供用户选择并下载到用户的家电产品中，供家电产品的主控制器中的主控程序调用。所述家电产品的主控制器中的主控程序和云服务中心的应用程序集中的应用子程序，针对相同设备类别的程序接ロ保持一致井能够实现直接调用、运行。所述家电产品包括空调器、加湿器、电风扇、空气清新机、电暖器、电冰箱和洗衣机。ー种具有云服务功能的物联网家电系统的控制方法，其特征是家电产品之间或者家电产品与联网装置之间首先通过射频无线网络组成自组网，该自组网首次安装好以后通过公共网络连接到云服务中心，家电产品或联网装置使用加密方法上传家电产品或联网装置中内置的产品标识码、辅助认证信息，并附加用户输入的部分辅助认证信息进行认证，当认证通过后用户进行密码设置及用户名设置；用户输入的部分辅助认证信息由家电产品的生产厂商在用户首次登录前上传到云服务中心中，该部分辅助认证信息包括但不限于用户在登录前提交给家电产品的生产厂商的客服人员的用户名、用户的地址、用户的手机号码、或随家电产品附帯的其他标识信
οー种具有云服务功能的物联网家电系统的控制方法，其特征是包括以下步骤步骤一，家电产品之间或者家电产品与联网装置之间首先通过射频无线网络组成自组网，在自组网中用家电产品的标识码作为识别码进行识别，并将家电产品的标识码记录在每个家电产品的组网记录库中，其中，家电产品或联网装置可以通过人机交互界面删除不需要联网的家电产品的识别码，并使自组网中的每个家电产品也删除该不需要联网的家电产品的识别码；步骤ニ，完成自组网后，联网装置使用密码及辅助认证信息登录远程的云服务中心，在通过云服务中心中的认证服务中心的认证后完成登录，将自组网中的所有家电产品的标识码传送到云服务中心，使用认证服务中心中的家电产品标识码库对这些传送到的标识码进行识别；对于识别不了的标识码，云服务中心将反馈禁止组网信息给家电产品或联网装置，家电产品或联网装置将识别不了的标识码从自组网中的家电产品或联网装置中的组网记录库中删除，对于能够识别的标识码，家电产品或联网装置按照标识码的类别从云服务中心的控制指令集中下载对应的控制指令子集到自组网中的家电产品中，同时用户通过人机交互界面从云服务中心的应用程序集中选择合适的应用程序，下载到自组网中的家电产品或联网装置中，实现自组网中家电产品的协同、联动运行控制；同时，还从云服务中心的使用说明库中下载对应的应用程序的使用与配置说明；
步骤三，家电产品在上市前由生产方或其协作方将符合云服务中心要求的该家电产品的控制指令集上传到云服务中心，将该家电产品的标识码上传到认证服务中心的家电产品标识码库中，同时要编制协同、联动使用该家电产品的应用程序，并上传到云服务中心的应用程序集中；步骤四，对于自组网中使用多个射频频率的家电产品，家电产品或联网装置必须具备所有射频频率的连接；不同频率的家电产品之间的相互通讯，通过家电产品或联网装置中的信息中转功能予以实现；步骤五，自组网中的家电产品通过运行物联网家电的应用子程序和控制指令子集，实现对网内其他家电产品的联动控制。本发明采用上述的技术方案后，对于在家庭或类似环境下的带有云服务功能的物联网的家电产品如空调器、加湿器、电风扇、空气清新机、电暖器、电冰箱和洗衣机等等，可以进行基于射频而组成的自组网，并通过家电产品或联网装置与远程的云服务中心进行信息交互，以获得自组网内的所有入网家电产品的类型信息、功能信息、控制指令子集、扩展应用方式的应用程序，并最终下载到自组网内的家电产品中，由该自组网内的家电产品的主控程序进行调用、运行，实现对该内自组网的其他物联网家电的综合、协同和联动控制。本发明具有结构简单合理、操作灵活、能够实现协同和联动控制、适用范围广的特点。
图I为本发明的原理框图。图2为射频协议栈的原理框图。图3为本发明的第一应用例的原理框图。图4为第一应用例的控制流程图。图5为本发明的第二应用例的原理框图。图中1为空调器，2为温度传感器，3为加湿器，4为电风扇，5为联网装置，6为空气清新机，7为湿度度传感器，8为云服务中心，101为射频收发单元，102为自组网协议，103为设备类型库，104为加密解密单元。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明作进ー步描述。參见图1，本具有云服务功能的物联网家电系统，包括家电产品和联网装置5，家电产品包括空调器I、加湿器3、电风扇4、空气清新机6、电暖器、电冰箱和洗衣机等，这些家电产品的种类可以根据用户的需求进行增加或減少。联网装置5和每ー种家电产品分别包括有天线、射频协议栈和主控制器，天线、射频协议栈和主控制器依次电连接，其中，射频协议栈由射频收发単元101和协议栈控制器顺序组成，协议栈控制器包含加密解密単元104和自组网协议102、设备类型库103 ;联网装置5还包括组网记录库，该组网记录库和主控制器相连；联网装置5还包括与主控制器电连接的人机交互界面52和网络接ロ 53 ;物联网家电系统还包括远程的云服务中心8，联网装置5通过公共网络和云服务中心8连接。
由于联网装置5也可以组合到家庭网关中，或者组合到家电产品中，故上述的技术方案可以替换为具有云服务功能的物联网家电系统，包括家电产品，家电产品包括空调器I、加湿器3、电风扇4、空气清新机6、电暖器、电冰箱和洗衣机等，这些家电产品的种类可以根据用户的需求进行增加或減少。每ー种家电产品都包含有天线、射频协议栈和主控制器，天线、射频协议栈和主控制器依次电连接，其中，射频协议栈由射频收发単元101和协议栈控制器顺序组成，协议栈控制器包含加密解密単元104、自组网协议102和设备类型库103 ;家电产品还包括组网记录库，该组网记录库和主控制器相连；家电产品还包括与主控制器电连接的人机交互界面52和网络接ロ 53 ;物联网家电系统还包括远程的云服务中心8，家电产品通过公共网络和云服务中心8连接。当家电产品包括有天线、射频协议栈和主控制器后，该家电产品就成为具有物联功能的豕电广品。联网装置5和所有的具有物联功能的家电产品都包含有天线、射频协议栈和主控制器，其中，空调器I、加湿器3、空气清新机6的天线和射频协议栈、主控制器依次电连接。由于温度传感器2、联网装置5、湿度传感器7的射频协议栈合并到主控制器中，因此，射频协议栈可以直接设置在家电产品的主控制器中。根据具有物联功能的家电产品的设计需要，射频协议栈与主控制器的分离与合并可以任意选择；如图2所示，射频协议栈由射频收发単元101和协议栈控制器顺序组成，协议栈控制器包含加密解密単元104和自组网协议102、设备类型库103。射频协议栈是完成具有物联功能的家电产品建立自组网的基础，该射频协议栈可以是标准的IEEE802. 15. 4协议，也可以是自行定义的射频自组网协议，包括物理层协议和链路层协议，应用层协议基干物联网家电系统的应用进行定义。射频协议栈主要用于完成物联网家电的自组网与相互识别，自组网内的家电产品以家电产品的标识码为唯一识别码，其作用相当于家电产品的虚拟地址。每个联网装置5还包括一个组网记录库，该组网记录库由家电产品掉电时仍能保持记录的记忆体保存，比如带电池供电的RAM或者EEPR0M，组网记录库和主控制器相连；在实际制作时，该也组网记录库可以合并到主控制器中。组网记录库也可以设置在联网装置5的主控制器中。组网记录库中保存的是具有物联功能的家电产品參与自组网的所有家电产品的标识码，以及该标识码代表的家电产品的在自组网内的运行状态、故障状态等记录。联网装置5还包括与主控制器电连接的人机交互界面52和网络接ロ 53。人机交互界面52用于完成用户的设置与输入控制信息，可以对參与自组网的家电进行人工添加或删除，还可以进行云服务中心8的登录与应用信息查看以及系统定义的其他操作与显示功能。
该物联网家电系统还包括一个远程的云服务中心8，物联网家电的联网装置5通过互联网或公共网络和云服务中心8连接，公共网络包括互联网、2G移动通讯网、3G移动通讯网、4G移动通讯网或电视网。联网装置5及具有物联功能的空调器I、加湿器3、空气清新机6等常见的家电，或者是其他类似的家电，比如电风扇、电暖器、电冰箱、洗衣机等等，其射频频率既可以是遵循标准IEEE802. 15. 4协议的频率，也可以是遵循IEEE 802. llb/g标准协议的Wi-Fi频率或其他标准协议的频率，还可以是遵循 家电产品的生产厂商制定的系统自定义且获得行政部门许可的特殊频率。特别地，联网装置5的射频频率可以是上述三种频率中的任意两种或全部。该做法的目的是实现在家庭或类似场所中的自组网内允许存在两种以上的射频频率，在射频频率不同时，家电产品是不能进行相互间的信息交流和联动控制的，必须通过联网装置5进行交流信息和控制命令的中转。而联网装置5具备自组网的多种射频频率吋，就可以和用户的家庭内部使用的具有不同射频频率的物联网家电进行组网运行。所谓的类似场所包括酒店、宾馆、饭店和会议所等。一般的，对于高档的家电产品具备复杂的功能时，会使用成本较高的基于IEEE802. llb/g标准协议的Wi-Fi的频率，或者是基于IEEE802. 15. 4协议的ZigBee的频率，而对于中低档的家电产品，比如电风扇4的控制、独立安装的温度传感器2、独立安装的湿度传感器7等，仅具有较为简单的功能时，就可以使用基于433MHz频率的自定义的自组网协议进行控制。所谓的自组网协议包括家电产品的生产厂商制定的系统自定义且获得行政部门许可的特殊频率所依据的协议。联网装置5、具有物联功能的家电产品以及独立的具有物联功能的环境检测装置，该独立的具有物联功能的环境检测装置包括温度传感器2和湿度传感器7，在生产厂家进行加工生产时，在其主控制器中存储有家电产品的电子化标识码，该标识码是家电产品的条码、家电产品的电子监管码EPC、或生产厂家自定义的家电产品序列码中的任ー种，或ニ种以上的組合。标识码中包含有生产厂商、家电产品型号与功能的识别信息、唯一标识该家电产品的流水顺序号；在具有云服务功能的物联网家电系统中，标识码是用于标识该家电产品的唯一识别码，每个家电产品和/或联网装置5的标识码都不能重复。该标识码在生产厂商准备家电产品上市前由上传到云服务中心的物联网家电产品标识码库8b中，作为云服务中心8提供服务的认证标识之一，也是云服务中心8向用户提供服务内容的索引。家电产品的标识码由该家电产品的生产厂商来上传。云服务中心8包括认证服务中心85、物联网家电产品的控制指令集81、物联网家电产品的应用程序集83、应用程序的使用说明库82 ;其中，认证服务中心85包括密码与辅助认证信息库、物联网家电产品标识码库。认证服务中心85的主要用途是对用户远程访问云服务中心8进行认证服务，只有认证通过的登录才是有效的，并被允许享受云服务中心8提供的服务。物联网家电产品的控制指令集81是按照物联网家电进行分类的众多家电产品控制指令子集构成，每个子集包括开机、关机、运行制定功能、设定运行參数、显示运行状态或特定參数。云服务中心8的控制指令集81包含了所有可以加入到物联网家电系统中的家电产品的控制命令以及信息传送命令，通过物联网家电的标识码中隐含的家电产品生产厂家、家电产品型号与功能信息，在该控制指令集81中查询到对应到该家电产品设备类别的唯一控制指令子集。应用程序集83中包含了使用该控制指令子集的超过ー个应用子程序，供用户选择并下载到用户的家电产品中，供家电产品的主控制器中的主控程序调用。家电产品的主控制器中的主控程序和云服务中心8的应用程序集中的应用子程序，针对相同设备类别的程序接ロ保持一致井能够实现直接调用、运行。以空调器为例进行说明，空调器的控制指令集81包括模式选择命令、设定温度命令、设定湿度命令、设定上下摆风角度命令、设定左右摆风角 度命令、电辅热控制命令、设定风速命令、换新风控制命令、湿度检测命令.......等等。以加湿器为例进行说明，加湿器的控制指令集81包括设定湿度命令、设定上下摆风角度命令、设定风速命令、湿度检测命令.......等等。这里，两种类型的家电产品都有共同的命令设定湿度命令、设定上下摆风角度命令、设定风速命令、湿度检测命令，在控制指令集中就相同的命令可以统一成一条指令，这样就大大的提高了该指令集的通用型，也简化了指令集的复杂度。例一开机命令、关机命令是所有家电产品都有的，则该命令适合于所有的家电产品。例ニ 设定湿度命令，适合于空调器、加湿器、有加湿功能的空气清新机、除湿机等家电产品。物联网家电产品在设计时都要兼容该家电产品使用到的控制指令集81中的指令，并将使用到的指令汇总为控制指令子集，存放到云服务中心8的控制指令集81中，使得这些指令可以对家电产品进行控制。物联网家电产品的应用程序集83是由家电产品的生产厂家提供的基干物联网家电的应用控制程序，单个的家电产品是无法实现联动、协同控制的，但多个相关的家电产品就可以进行联动、协同控制，达到单个家电产品无法实现的新的更好的应用。比如单个的单冷空调器只能进行降温控制，单个的加湿器只能进行加湿控制，单个的电暖器只能进行加热控制，湿度传感器只存在于加湿器中，温度传感器只存在于空调器中，在这样的情况下，一般的用户都会単独去控制每个家电，使用的体验是比较差的。在本具有云服务功能的物联网家电系统中，通过生产厂家的应用程序设计，同时通过物联网家电的自组网协同控制功能，将单冷空调器检测得到的温度信息、加湿器检测得到的湿度信息、将单冷空调器的温度设定命令、将加湿器的湿度设定命令在三个家电中进行发布，这样就可以实现如下的协同控制当室内环境温度低于用户的设定温度减一度吋，电暖器自动进入运行；当室内环境温度达到用户的设定温度吋，电暖器自动停止运行；当室内环境温度高于用户的设定温度一度时，单冷空调器自动进行制冷运行；当室内环境温度达到用户的设定温度时，单冷空调器自动停止；当室内相対湿度低于用户的设定湿度减五时，加湿器自动开启加湿功能；当室内相対湿度达到用户的设定湿度吋，加湿器自动停止，当室内相対湿度达到用户的设定湿度加五时，单冷空调器自动进行除湿运行，当室内相対湿度达到用户的设定湿度时，单冷空调器停止运行。当上述的这些物联网家电在运行过程中，上述的控制指令和室内环境检测信息不断的进行自组网内的交互，就像是一个整体，应用程序就是使用控制指令集中的标准指令，使用预先约定好的物联网家电的应用程序接口，按照上述应用场景实现预定协同、联动功能而编制的应用程序。应用程序的使用说明库82是为了用户更好的使用应用程序而编制的说明文件。认证服务中心85包括密码与辅助认证信息库、物联网家电产品标识码库。认证服务中心85是用于云服务中心8的登录认证，用户使用密码及伴随密码由联网装置5发送的内置在产品中的辅助认证信息进行登录认证，还可以附加由用户输入的部分辅助认证信
肩、O需要用户输入的部分辅助认证信息在家电产品正式登 录云服务中心前由家电产品的生产厂商的客服人员从用户处获得，然后由家电产品的生产厂商通过服务中心的后台在用户首次登录前上传到云服务中心8中，该需要用户输入的部分辅助认证信息包括但不限于用户名、用户的地址、用户的手机号码、或随家电附带其他标识信息。该密码、辅助认证信息、以及部分辅助认证信息采用公知的加密技术进行加密；然后，将经过加密后的密码、辅助认证信息以及部分辅助认证信息一并发送到认证服务中心85 ;接下来，将经过解密后得到的密码、辅助认证信息、以及部分辅助认证信息与密码及辅助认证信息库8a中的信息进行对比，其中，附加的需要用户输入的部分辅助认证信息在家电产品正式登录云服务中心8前由家电产品的生产厂商的客服人员从用户处获得，然后由家电产品的生产厂商通过服务中心的后台在用户首次登录前上传到云服务中心8中。至于部分辅助认证信息属于用户输入的，部分需要由家电产品的生产厂商上传，部分或全部也可以由自组网自动上传。完成登录认证后，联网装置5自动上传所有自组网内的家电产品的标识码，云服务中心8将收到的标识码与物联网家电产品标识码库Sb进行对比，若出现不在该物联网家电产品标识码库8b中的标识码，就提醒用户该家电产品不能享受云服务中心8的服务，云服务中心8根据符合要求的标识码选出所有可以使用的应用程序及其使用说明，通过物联网家电的联网装置5提供给用户，供用户选择并安装到物联网家电产品中，进而实现自组网内的家电产品的自动协同和联动控制。联网装置5还可以组合到家庭网关中，或者组合到空调器、电冰箱或其他的家电广品中。云服务中心8的控制指令集81包含了所有可以加入到物联网家电系统中的家电产品的控制命令以及信息传送命令。特别地，对于不同类型家电产品的执行相同或高度相似功能的指令可以标准化为同一指令。通过物联网家电的标识码中隐含的家电产品生产厂家、家电产品型号与功能信息，在该控制指令集81中能够查询到对应该家电产品设备类别的唯一控制指令子集。应用程序集83中包含了使用该控制指令集81的超过一个应用子程序，供用户选择并下载到用户的家电产品中，供物联网家电产品中的主控制器的主控程序调用。物联网家电产品的主控制器的主控程序和云服务中心8的应用程序集83中的应用子程序，针对相同设备类别的程序接口保持一致并能够实现直接调用、运行。具有云服务功能的物联网家电系统的控制方法是步骤一，具有物联功能的家电产品之间或者具有物联功能的家电产品与联网装置5之间首先通过射频无线网络自动组成自组网，在自组网中用各自的家电产品标识码作为识别码进行相互识别，在每个物联网家电产品的组网记录库中记录组网中的每个入网的物联网家电的标识码，将标识码作为识别该物联网家电产品的识别地址，其中，家电产品或联网装置5可以通过人机交互界面52删除不需要联入自组网的家电产品的识别码，并通过自组网使网内的每个家电产品都删除该识别码。物联网家电的组网记录库通过标识码为索引，同时还记录该家电产品的运行状态、故障状态信息，以便进行协同控制。具有物联功能的家电包括空调器I、温度传感器2、加湿器3、电风扇4、空气清新机6和湿度传感器7。
步骤二，完成内部组网后，联网装置5使用密码及辅助认证信息登录远程的云服务中心8，在通过云服务中心8中的认证服务中心85的认证后完成登录，将自组网内的所有家电产品的标识码传送到云服务中心8，使用认证服务中心85中的物联网家电产品标识码库Sb对这些传送到的标识码进行识别，对于识别不了的标识码，云服务中心8将反馈禁止组网信息给家电产品或联网装置5，家电产品或联网装置5将识别不了的标识码从自组网中的家电产品或联网装置5中的组网记录库中删除；对于能够识别的标识码，家电产品或联网装置5按照标识码的类别从云服务中心8的控制指令集81中下载对应的控制指令子集到自组网中的家电产品或联网装置5中，同时用户通过人机交互界面52从云服务中心8的应用程序集83中选择合适的应用程序，下载到自组网中的家电产品中，这些应用程序具备标准的应用程序接口，可以供物联网家电产品的主控制器调用、运行，实现自组网中的家电产品的协同、联动运行控制；同时，还从云服务中心8的使用说明库82中下载对应的应用程序的使用与配置说明；进行学习、了解，以达到更好的运用。对于下载对应的控制指令子集到联网装置5中的，经过联网装置5转发到已联网的家电产品中。步骤三，具有物联功能的家电产品在上市前由生产方或其协作方将符合云服务中心8要求的该家电产品的控制指令集81上传到云服务中心8，将该家电产品的标识码上传到认证服务中心(85)的物联网家电产品标识码库Sb中，同时要编制协同、联动使用该家电产品的应用程序，并上传到云服务中心8的应用程序集83中，将应用程序的使用说明上传到云服务中心8的使用说明库82中，供上市后的家电产品用户使用。步骤四，对于自组网中使用多个射频频率的家电产品，家电产品或联网装置5具备对应的所有射频频率，实现以某个家电产品或联网装置5为中转站的自组网内的家电产品的互联互通，不同频率的物联网家电产品之间相互通讯，通过该某个家电产品或联网装置5中的信息中转功能予以实现。一般情况下，由于大型的家电产品对成本不太敏感，同时功能也较复杂，故可以使用成本较高的Wi-Fi类型、ZigBee类型的射频协议栈的方案，对于加湿器、风扇、温度传感器、湿度传感器等小型的家电产品与检测装置(如温度传感器或湿度传感器等)，因成本较低，同时功能比较单一，可以使用成本较低的433MHz或类似的低成本的自定义的自组网协议。另外，大型的家电产品可以设置射频频率。步骤五，自组网内的家电产品通过运行物联网家电的应用子程序和控制指令子集，实现对自组网内其他家电产品的联动控制，比如空调器I中通过运行加湿器相关的应用子程序和控制指令集，可以控制加湿器的运行，进行加湿操作或停止加湿操作。当然，也可以反过来说，加湿器通过运行空调器I相关的应用子程序和控制指令集，可以控制空调器I的运行，进行加温操作或降温操作。第一应用例參见图3，具有云服务功能的物联网家电系统，包括空调器I、排气风扇2、空气清新机3和云服务中心8，其中，联网装置的功能被合并到空调器I中。空调器I、排气扇2和空气清新机3分别对应的包括主控制器Xl以及与主控制器Xl相连的射频协议栈xa、组网记录库xb,其中,X为1、2、3。 空调器I还包括遵循标准IEEE802. 15. 4协议的ZigBee的频率的2. 4GHz的天线Al和自定义组网协议的433MHz的天线A2,天线Al和天线A2分别与射频协议栈Ia的硬件相连。射频协议栈Ia包括两个独立的频率循标准IEEE802. 15. 4协议的ZigBee的频率和基于433MHz的自定义组网协议，所谓基于433MHz的自定义组网协议也就是系统自定义的获得行政部门许可的特殊频率。将基于两个协议得到的通过ー个共用的通讯接口和主控制器11进行通讯。空调器I还包括与主控制器11相连的温度传感器12、人机交互界面13、连接外部互联网的有线RJ45的网络接ロ 14，还包括空调器的室外单元以及未在图中出现的其他公知的空调器的其它功能单元。同吋，该空调器I的永久记忆体中还包含一个在生产时存入的标识码。每台空调器都有ー个标识码，该标识码由24位的十进制数组成，最高位记为第I位，按顺序标记，最低位记为第24位。第I位 第2位识别码的标识位，第3位 第8位厂家的标识位，第9位 第12位家电产品的类别标志位，第13位 第20位家电产品的顺序标志位，第21位 第22位其他，第23 24位由生产厂家定义的特殊关联标识。标识码是唯一标识该家电产品，每个家电产品的标识码互相之间各不相同，每台家电产品第13位 第20位的顺序标识为其生产流水号。排气风扇2还包括与主控制器21连接的并接受主控制器21控制的调速电机22，排气风扇2的天线是433MHz的天线，排气风扇2采用的射频协议栈2a是基于433MHz的自定义组网协议，同时该排气风扇2的永久记忆体中还包含一个在生产时存入的标识码，每台排气扇ー个独立的标识码。空气清新机3包括与主控制器31连接的湿度传感器32、除尘执行単元33、空气质量传感器34、离子雾发生单元35、风机36和加湿执行单元37，空气清新机3的天线是2. 4GHz的天线，采用的射频协议栈3a是基于2. 4GHz的ZigBee协议，同时该空气清新机3的永久记忆体中还包含一个在生产时存入的标识码，每台空气清新机都有ー个独立的标识码。空调器I通过互联网连接到远程的云服务中心8，该云服务中心8包括连接互联网的网络接ロ 86、控制指令集81、使用说明库82、应用程序集83和认证服务中心85，认证服务中心85还包含密钥及辅助认证信息库8a、物联网家电产品标识码库Sb。如图2所示，射频协议栈由射频收发单元101和协议栈控制器顺序连接组成，协议栈控制器包含加密解密単元104和自组网协议102、设备类型库103。其中，空气清新机3的射频协议栈3a是基于2. 4GHz的ZigBee协议，其自组网协议是ZigBee协议的协议层加上本系统的应用层协议。排气风扇2的射频协议栈2a是基于433MHz的自定义组网协议，其自组网协议的协议层和层协议均根据系统的要求自行定义。空调器I的射频协议栈Ia是基于2. 4GHz的ZigBee协议，其自组网协议是ZigBee协议的协议层加上本系统的应用层协议，同时增加了一个基于433MHz的自定义组网协议，其自组网协议的协议层和应用层协议均根据系统的要求自行定义，只有一个通讯接口和主控制器11相连，ZigBee协议栈和自组网协议 栈分别占用不同的协议栈空间，空调器I的主控制器11通过通讯线同时与这两个协议栈(排气风扇2的协议栈和空气清新机3的协议栈)相连，通过不同的控制命令分别对这两个协议栈进行收发控制。由于每个家电产品的生产厂家、家电产品的类型、家电产品的顺序号都会有差异，故对于任何遵循上述编码规则的标识码都是唯一的，以标识码来代表家电产品，其作用相当于家电产品的虚拟地址并且唯一。空调器I有组网记录库Ib，排气风扇2有组网记录库2b，空气清新机3有组网记录库3b,该三个组网记录库都是采用EEPR0M。以物联网家电系统中含有一台空调器I、一台空气清新机3和一台排气风扇2为例，描述组网及联网控制的过程空调器I、排气风扇2和空气清新机3之间首先通过射频无线网络组成自组网，该自组网首次安装好以后通过公共网络连接到云服务中心8，空调器I使用加密方法上传自组网内的产品标识码以及用户输入的辅助认证信息，当认证通过后用户进行密码设置及用户名设置；需要用户输入的部分辅助认证信息在产品正式登录云服务中心前由厂家的客服人员从用户出获得，然后由家电产品的生产厂商通过服务中心的后台上传到云服务中心8中。后续步骤如下I)三台家电产品上电，空调器I和空气清新机3以ZigBee协议进行自组网，并将各自的标识码传送给对方。同样，排气风扇2和空调器I以433MHz的自定义自组网协议进行自组网，并将各自的标识码传送给对方；同时，空调器I还将排气风扇2的标识码使用ZigBee协议传送给空气清新机3，将空气清新机3的标识码使用433MHz的自定义自组网协议传送给排气风扇2，每个家电产品将收到的标识码保存到各自的组网记录库lb、组网记录库2b、组网记录库3b中。此时，若有第四台家电产品加入组网，其标识码和上述3台家电产品的标识码都显示在空调器I的人机交互界面上，用户可以通过手动在人机交互界面上将第四台家电产品的标识码删除，禁止其參与组网。2)在空调器I通过网络接ロ 14连接外部互联网并完成相关的网络设置及连接后，用户通过空调器I的人机交互界面连接到云服务中心8，输入用户名和密码，空调器I将附加在家电产品中的辅助认证信息一并经过加密以后发送到云服务中心8，并由云服务中心8的认证服务中心85进行处理，认证服务中心85将收到的辅助认证信息与认证服务中心85的密钥及辅助认证信息库8a的内容进行对照，寻找到匹配的记录后完成认证并允许登录。上述的“用户名”和“密码”是在用户首次登录时，用户自己注册的。
认证服务中心85包括密码与辅助认证信息库、物联网家电产品标识码库。认证服务中心85是用于云服务中心8的登录认证，用户使用密码及伴随密码由联网装置5发送的辅助认证信息进行登录认证，该辅助认证信息包括内置在产品中的辅助认证信息，同时还包括由用户输入的用户名、用户的地址、用户的手机号码、随家电附带其他标识信息。该密码及辅助认证信息采用公知的加密技术进行加密；然后，将经过加密后的密码及辅助认证信息ー并发送到认证服务中心85 ;接下来，将经过解密后得到的密码及辅助认证信息与密码及辅助认证信息库8a中的信息进行对比。对于由用户输入的辅助认证信息，包括但不限于用户名、用户的地址、用户的手机号码、随家电附带其他标识信息。这类信息由厂家的客服人员从用户处获得并在用户首次登录前由生产厂商上传到云服务中心8中。 联网装置(5)使用密码及辅助认证信息登录远程。3)用户完成登录后，空调器I自动将保存在组网记录库Ia中的组网家电产品的标识码全部发送到云服务中心8，由云服务中心8的认证服务中心85进行处理。认证服务中心85将收到的标识码与物联网家电产品标识码库Sb中的记录进行对比，若在物联网家电产品标识码库8b中找到匹配的记录，则该家电产品为合法家电产品，否则为与本具有云服务功能的物联网家电系统不相符合的、非法的家电产品，不能提供云服务支持。4)当经过认证服务中心85认证为合法家电产品后，云服务中心8将提供云计算功能，将和空调器I、空气清新机3、排气风扇2的家电广品有关的厂家标识位、家电广品类别标志位为基准，从云服务中心8的控制指令集81中筛选出该三种家电产品的控制指令子集。空调器I的控制指令子集包括开关机命令al、模式选择命令ml、设定温度命令w2、检测温度命令m3、设定湿度命令S3、设定上下摆风角度命令m4、设定左右摆风角度命令m5、电辅热控制命令！]ι6、设定风速命令f7、换新风控制命令！]ι8、湿度检测命令！]ι9、.......由于该厂家的该款空调器I没有加湿功能、没有湿度检测传感器，没有换新风功能，故针对该款空调器I的最终控制指令子集中不含S3、m8、m9命令。空气清新机3的控制指令子集包括开关机命令al、设定湿度命令S3、设定上下摆风角度命令m4、设定风速命令f7、湿度检测命令m9、除尘命令n5、离子雾开停命令n6、芳香气体熏蒸命令n7、.......排气风扇2的控制指令子集包括开关机命令al、设定风速命令f7，这里，通用的命令有开关机命令al、设定湿度命令S3、设定上下摆风角度命令m4、设定风速命令f7、湿度检测命令S3。5)在本具有云服务功能的物联网家电系统中，因实际的应用需求有很多种，故对应的应用程序也有很多，以下将举ー个最典型的应用例。通过自组网，空调器I通过温度传感器12检测得到的温度Tl、空气清新机3将通过湿度传感器32检测得到的湿度THl在自组网内的家电产品上共享，应用程序描述如下利用空调器I的人机交互界面，设定温度目标值Ts、湿度目标值THs、舒适模式——定时换新风，开10分钟，关50分钟，换新风时必须开启除尘功能，换新风结束后开启离子雾发送功能。该程序的控制流程图见图5所示。步骤5a)，开机，当Tl彡Ts+0. 5时，空调器I开制冷模式，直到Tl = Ts时空调器I运行送风模式；当Tl < Ts-O. 5吋，空调器I开制热模式，直到Tl = Ts时空调器I运行送风模式；开机的同时空调器I通过自组网要去自组网内的在网家电都启动舒适模式功能排气风扇2开。步骤5b)，排气风扇2开时，空气清新机3的除尘执行単元33自动进行同步开启执行联动，离子雾发生単元35停止运行，空气清新机3的风机36按照设定的风速运行，10分钟定时到后风机36自动停止；步骤5c)，排气风扇2关50分钟，在此期间空气清新机3的除尘执行単元33关闭，空气清新机3的离子雾发送单元35开启，产生离子雾，空气清新机3的风机36按照设定的风速运行；50分钟到时重复步骤5b)，执行舒适模式。
步骤5d)，当空气清新机3的湿度传感器32检测得到的湿度TH1 ( THs_5%吋，空气清新机3的加湿执行单元37开启，进行加湿，此时空调器I禁止除湿；当湿度THl达到湿度目标值THs吋，空气清新机3停止加湿；步骤5f)，当空气清新机3湿度传感器32检测得到的湿度TH1彡THs_5%吋，空调器I运行除湿模式，其中，除湿模式优先于制冷、制热、送风模式运行；当湿度THl达到湿度目标值THs时，空调器I停止除湿运行，恢复到正常的制冷、制热、送风模式运行。步骤5g)，在运行过程中，空调器I、排气风扇2、空气清新机3各自的运行状态、已经故障状态、检测得到的环境參数都分别每隔I分钟在自组网内互传一次，所有家电产品的运行信息在自组网内是共享与透明的。步骤5h)，特别地，当空调器I处于待机状态，空气清新机3的加湿执行单元37处于运行状态，用户启用了自组网内的联网运行模式吋，则空气清新机3的加湿执行单元37可以通过自组网的联网机制，使空调器I的标识码及开机命令al，让空调器开机运行。同样的，当启用排气风扇2的联网运行模式时，排气风扇2也可以让空调器I和空气清新机3进入联网运行状态，协同调节环境的温度、湿度和空气质量。上述的控制指令和周围环境的检测信息不断的进行自组网内的交互，就像是ー个整体，应用程序就是使用控制指令集中的标准指令，使用预先约定好的物联网家电的应用程序的接ロ，按照上述应用场景实现预定协同、联动功能而编制的应用程序。应用程序的使用说明库82是为了用户更好的使用应用程序而编制的说明文件。云服务中心8的控制指令集81包含了所有可以加入到本物联网家电系统中的家电产品的控制命令以及信息传送命令，特别地，对于不同类型家电产品的执行相同或高度相似功能的指令可以标准化为同一条指令，比如开机命令al。第二应用例參见图4，具有云服务功能的物联网家电系统，包括空调器I、加湿器3、联网装置5、湿度传感器7、云服务中心8。空调器I、加湿器3、联网装置5、湿度传感器7分别包括对应的主控制器Xl以及与主控制器Xl相连的射频协议栈xa、组网记录库xb，X为1、3、5、7。使用的射频协议栈全部为2. 4GHz的ZigBee协议，与例I不同的是联网装置是独立的，此外还包括ー个独立的湿度传感器，其控制方式和例I类似，这里不在赘述。以上所述仅为本发明的实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有多种更改和变化，凡在本发明的精神和原则之内，所做的人和修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
权利要求
1.ー种具有云服务功能的物联网家电系统，包括家电产品，其特征是所述家电产品包括有天线、射频协议栈和主控制器，天线、射频协议栈和主控制器依次电连接，其中，射频协议栈由射频收发単元(101)和协议栈控制器顺序组成，家电产品还包括组网记录库，该组网记录库和主控制器相连；至少有ー个家电产品还包括与主控制器电连接的人机交互界面(52)和网络接ロ(53);物联网家电系统还包括远程的云服务中心(8)，家电产品通过公共网络和云服务中心(8)连接； 或者，还包括至少ー个联网装置(5)，该联网装置(5)和家电产品分别包括有天线、射频协议栈和主控制器，天线、射频协议栈和主控制器依次电连接，其中，射频协议栈由射频收发单元(101)和协议栈控制器顺序组成，联网装置还包括组网记录库，该组网记录库和主控制器相连；联网装置(5)还包括与主控制器电连接的人机交互界面(52)和网络接ロ(53);物联网家电系统还包括远程的云服务中心(8)，联网装置(5)通过公共网络和云服务中心⑶连接。
2.根据权利要求I所述的具有云服务功能的物联网家电系统，其特征是所述协议栈控制器包含加密解密単元(104)、自组网协议(102)和设备类型库(103)。
3.根据权利要求I所述的具有云服务功能的物联网家电系统，其特征是所述公共网络包括互联网、2G移动通讯网、3G移动通讯网、4G移动通讯网或电视网。
4.根据权利要求I所述的具有云服务功能的物联网家电系统，其特征是所述家电产品和/或联网装置(5)的射频频率是遵循标准IEEE802. 15. 4协议的ZigBee的频率、遵循IEEE802. llb/g标准协议的Wi-Fi频率或遵循家电产品的生产厂商制定的系统自定义且获得行政部门许可的特殊频率； 或者，家电产品和/或联网装置(5)的射频频率是遵循标准IEEE802.15.4 协议的ZigBee的频率、遵循IEEE 802. llb/g标准协议的Wi-Fi频率和遵循家电产品的生产厂商制定的系统自定义且获得行政部门许可的特殊频率中的任意ニ种以上。
5.根据权利要求I所述的具有云服务功能的物联网家电系统，其特征是所述射频协议栈还可以设置在家电产品的主控制器中。
6.根据权利要求2所述的具有云服务功能的物联网家电系统，其特征是所述组网记录库还可以设置在联网装置(5)的主控制器中。
7.根据权利要求I所述的具有云服务功能的物联网家电系统，其特征是所述家电产品的主控制器中存储有家电产品的电子化标识码，该标识码是家电产品的条码、家电产品的电子码EPC和生产厂家自定义的家电产品序列码中的其中任ー种，或者其中任意ニ种以上的组合；标识码中包含有生产厂家、家电产品型号与功能的识别信息、唯一标识该家电产品的流水顺序号；在具有云服务功能的物联网家电系统中，标识码是用于标识该家电产品的唯一识别码，每个家电产品和/或联网装置(5)的标识码都不能重复。
8.根据权利要求I所述的具有云服务功能的物联网家电系统，其特征是所述云服务中心(8)包括认证服务中心(85)，认证服务中心(85)包括密码与辅助认证信息库、家电产品标识码库。
9.根据权利要求8所述的具有云服务功能的物联网家电系统，其特征是所述云服务中心(8)还可以包括控制指令集(81)、应用程序集(83)、应用程序的使用说明库(82)。
10.根据权利要求9所述的具有云服务功能的物联网家电系统，其特征是所述云服务中心(8)的控制指令集(81)包含了所有可以加入到物联网家电系统中的家电产品的控制命令以及信息传送命令，通过物联网家电的标识码中隐含的家电产品生产厂家、家电产品型号与功能信息，在该控制指令集(81)中查询到对应到该家电产品设备类别的唯一控制指令子集； 应用程序集(83)中包含了使用该控制指令子集的超过ー个应用子程序，供用户选择并下载到用户的家电产品中，供家电产品的主控制器中的主控程序调用。
11.根据权利要求I所述的具有云服务功能的物联网家电系统，其特征是所述家电产品的主控制器中的主控程序和云服务中心(8)的应用程序集中的应用子程序，针对相同设备类别的程序接ロ保持一致井能够实现直接调用、运行。
12.根据权利要求I至11任一所述的具有云服务功能的物联网家电系统，其特征是所述家电产品包括空调器(I)、加湿器(3)、电风扇(4)、空气清新机(6)、电暖器、电冰箱和洗衣机。
13.ー种根据权利要求I所述的具有云服务功能的物联网家电系统的控制方法，其特征是家电产品之间或者家电产品与联网装置(5)之间首先通过射频无线网络组成自组网，该自组网首次安装好以后通过公共网络连接到云服务中心(8)，家电产品或联网装置(5)使用加密方法上传家电产品或联网装置(5)中内置的产品标识码、辅助认证信息，并附加用户输入的部分辅助认证信息进行认证，当认证通过后用户进行密码设置及用户名设置； 用户输入的部分辅助认证信息由家电产品的生产厂商在用户首次登录前上传到云服务中心(8)中，该部分辅助认证信息包括但不限于用户在登录前提交给家电产品的生产厂商的客服人员的用户名、用户的地址、用户的手机号码、或随家电产品附帯的其他标识信ο
14.ー种根据权利要求I所述的具有云服务功能的物联网家电系统的控制方法，其特征是包括以下步骤 步骤一，家电产品之间或者家电产品与联网装置(5)之间首先通过射频无线网络组成自组网，在自组网中用家电产品的标识码作为识别码进行识别，并将家电产品的标识码记录在每个家电产品的组网记录库中，其中，家电产品或联网装置(5)可以通过人机交互界面(52)删除不需要联网的家电产品的识别码，并使自组网中的每个家电产品也删除该不需要联网的家电产品的识别码； 步骤ニ，完成自组网后，联网装置(5)使用密码及辅助认证信息登录远程的云服务中心(8)，在通过云服务中心(8)中的认证服务中心(85)的认证后完成登录，将自组网中的所有家电产品的标识码传送到云服务中心(8)，使用认证服务中心(85)中的家电产品标识码库对这些传送到的标识码进行识别； 对于识别不了的标识码，云服务中心(8)将反馈禁止组网信息给家电产品或联网装置(5)，家电产品或联网装置(5)将识别不了的标识码从自组网中的家电产品或联网装置(5)中的组网记录库中删除， 对于能够识别的标识码，家电产品或联网装置(5)按照标识码的类别从云服务中心(8)的控制指令集(81)中下载对应的控制指令子集到自组网中的家电产品联网装置(5)中，同时用户通过人机交互界面(52)从云服务中心(8)的应用程序集(83)中选择合适的应用程序，下载到自组网中的家电产品中，实现自组网中家电产品的协同、联动运行控制；同时，还从云服务中心(8)的使用说明库(82)中下载对应的应用程序的使用与配置说明；步骤三，家电产品在上市前由生产方或其协作方将符合云服务中心(8)要求的该家电产品的控制指令集(81)上传到云服务中心(8)，将该家电产品的标识码上传到认证服务中心(85)的家电产品标识码库中，同时要编制协同、联动使用该家电产品的应用程序，井上传到云服务中心(8)的应用程序集(83)中； 步骤四，对于自组网中使用多个射频频率的家电产品，家电产品或联网装置(5)必须具备所有射频频率的连接；不同频率的家电产品之间的相互通讯，通过家电产品或联网装置(5)中的信息中转功能予以实现； 步骤五，自组网中的家电产品通过运行物联网家电的应用子程序和控制指令子集，实现对网内其他家电产品的联动控制。
全文摘要
一种具有云服务功能的物联网家电系统及其控制方法，具有云服务功能的物联网家电系统包括家电产品，家电产品包括有天线、射频协议栈和主控制器，天线、射频协议栈和主控制器依次电连接，其中，射频协议栈由射频收发单元和协议栈控制器顺序组成，至少有一个家电产品还包括与主控制器电连接的人机交互界面和网络接口；物联网家电系统还包括远程的云服务中心，家电产品通过公共网络和云服务中心连接；协议栈控制器包含加密解密单元、自组网协议和设备类型库；家电产品还包括组网记录库，该组网记录库和主控制器相连。本发明具有结构简单合理、操作灵活、能够实现协同和联动控制、适用范围广的特点。
文档编号H04W84/12GK102694706SQ20121016772
公开日2012年9月26日 申请日期2012年5月25日 优先权日2012年3月21日
发明者王斌 申请人:广东美的电器股份有限公司