统一用户平台与多样智能单元结合的智能家居方案的制作方法

本发明提出了一种智能家居系统方案，由智能家居中央控制器、手持终端、智能手机、多样化的智能单元组成。智能单元是分布式安装的智能家居控制单元，与中央控制器通过有线或无线方式通信。在手持终端、智能手机上运行的统一用户界面和中央控制器中的统一通信数据栈构成了统一用户平台。统一用户平台实现了对智能家居系统的控制、管理和使用。

本方案可以把不同功能、不同厂家、不同型号的智能单元集成到智能家居系统中，而且用户的操作界面是统一、简单和明了的，便于智能家居系统的推广普及。因此，各种智能家居系统都可以采用这种统一用户平台，大大降低了智能家居系统的开发成本和难度；各个厂家可为这种智能家居系统开发不同规格的智能单元，丰富了系统的功能；统一用户平台使普通用户使用智能家居的方法统一化和简单化。

背景技术：

由于通信与信息技术的发展，八十年代末期，国外出现了对住宅中各种通信设备、家用电器、安保设备等进行管理、控制与监视的商用系统，装有这种系统的住宅在国外称为Smart Home，也就是现在智能家居的原型。三十多年过去了，智能家居产业在国内发展了十多个年头，国内市场涌现出像海尔U-HOME、安居宝、索博和霍尼韦尔等知名品牌的产品。但是，目前智能家居产品的普及率仍然很低，远远低于行业人士预期，许多有识之士都在分析智能家居系统难以普及的原因，探究智能家居系统如何才能早日进入寻常百姓家。

理论上，智能家居系统的功能包括安防系统、照明节能、电器控制、视听娱乐、远程抄表、电动门窗、数据中心等。实现这些功能的智能单元产品和技术更是五花八门，名目繁多。例如摄像头、红外探头、各种传感器、开关、控制器、有线集线器、无线中继器、智能终端等等。

纵观现有的智能家居产品，基本上都是围绕某个功能应用、某个自有品牌的智能单元而开发的。这些智能家居产品存在两方面的不足。一是系统功能方面的不足：多数这些产品没有从用户体验、易选择性、易安装性和易替换性的角度考虑，也没有考虑智能家居系统的功能全覆盖性、可裁剪性和对别的厂家产品的兼容性；二是在用户界面方面的不足：各厂家根据自己的情况设计用户界面，各有优缺点。用户使用不同厂家产品，使用的方法差异性很大，难于学习、适应和选择，对智能家居系统的普及极为不利。

优秀的产品设计应该把用户体验放在首位，包括使用的统一性、简洁性、易用性等。正像Windows操作系统统一了台式电脑和笔记本电脑的使用方式，苹果公司统一了智能手机的样式和使用方式一样，智能家居系统也需要一个统一的用户界面和用户平台，解决智能家居系统使用的统一性、简洁性、易用性问题。而且，这样的智能家居系统要对各个厂家多样化的智能单元产品具有兼容性。

综上所述，在通信技术和物联网技术日益成熟的今天，迫切需要一种完美的智能家居系统方案，它具有统一的用户平台，可以被不同品牌的智能家居系统所采用，用户的操作界面是统一、简单和明了的。用户可以选择购买不同厂家、不同品牌、不同型号的智能单元，并可方便地加装到自家的智能家居系统中，以实现某种新功能，或者对旧的或坏的智能单元方便地更换。

技术实现要素：

本发明提供了一种统一用户平台与多样智能单元结合的智能家居方案。本方案的智能家居系统由中央控制器、手持终端、智能手机、多样化的智能单元组成,，参见图1。手持终端是具有触摸显示屏和WiFi接口的平板电脑（或者pad产品），用于对智能家居系统进行操作控制。中央控制器是手持终端与多样智能单元之间的桥接控制器。智能单元是分布式安装的智能家居控制单元，例如智能的摄像头、红外探头、烟雾传感器、电器控制器、温湿度计、门禁开关、照明开关等。智能单元与中央控制器通过有线或无线方式通信。在手持终端、智能手机上运行的统一用户界面和中央控制器中的统一通信数据栈构成了统一用户平台。统一用户平台实现了对智能家居系统的控制、管理和使用。统一通信数据栈是中央控制器内存中的一个结构化的存储区域，其数据结构主要包括智能单元名称、类型、寻址码、控制命令、参数和状态等，参见图2，用于在手持终端和智能单元之间交换信息。既保持了信息连接，又与智能单元的厂家、品牌、技术细节无关，实现了不同厂家产品的兼容性。

本方案的核心是，可以把不同功能、不同厂家、不同型号的智能单元集成到本智能家居系统中，而且用户的操作界面是统一、简单和明了的。图3是三个用户界面的示意图，分别是主用户界面、视频1用户界面、温湿度用户界面。各种智能家居系统都可以采用这种统一用户平台，大大降低了智能家居系统的开发难度和成本。各个厂家可以为这种智能家居开发不同类型、不同规格的智能单元，丰富了系统的功能，同时，也使得用户使用智能家居的方法统一化和简单化，便于智能家居系统的推广普及。

本发明的实施步骤包括：1.确定和格式化所有智能单元的分类、寻址码（单元编码）、控制命令、参数和状态字段。2.确定每一智能单元的通信数据栈记录结构。3.制定统一通信数据栈的通信协议。4.设计满足通信协议的通信接口。5.设计智能家居中央控制器。6.根据每一智能单元的通信数据栈记录结构，设计统一用户界面。7.设计在手持终端和手机上运行的应用程序。8.公布统一通信数据栈的通信协议，各厂家开发出满足该通信协议的各种智能单元产品。9.通过手持终端应用程序的安装设置功能，在智能家居系统中加入需要的智能单元，实现所需要的功能。

附图说明

图1是统一用户平台与多样智能单元结合的智能家居方案示意图

图2是统一通信数据栈的数据结构示意图

图3是统一用户界面的示意图（3个用户界面举例）

图4是智能单元与统一通信数据栈通信的示意图

图5是新智能单元的安装设置流程示意图

图6是手持终端上进行控制操作的流程示意图。

具体实施方式

本发明所述的智能家居系统包括手持终端、智能手机、中央控制器和多种多样的智能单元组成，参见图1。手持终端是具有触摸显示屏和WiFi接口的平板电脑（或者pad产品），用于对智能家居系统进行操作控制。智能手机通过无线宽带网络与中央控制器通信，实现与手持终端相同的功能。中央控制器是手持终端与多样智能单元之间的桥接控制器。智能单元是分布式安装的智能家居控制单元，例如智能的摄像头、红外探头、烟雾传感器、电器控制器、温湿度计、门禁开关、照明开关等，智能单元与中央控制器通过有线或无线方式通信。

在手持终端、智能手机上运行的统一用户界面和中央控制器中的统一通信数据栈构成了统一用户平台。统一用户平台实现了对智能家居系统的控制、管理和使用。统一通信数据栈是中央控制器内存中的一个结构化的存储区域，其数据结构主要包括智能单元名称、类型、寻址码、控制命令、参数和状态等，参见图2，用于在手持终端和智能单元之间交换信息。

具体实施步骤如下。

1. 确定和格式化所有智能单元的分类、寻址码（单元编码）、控制命令、参数和状态字段。由于智能单元多种多样，其控制方法和要读取的状态千差万别。例如，智能开关作为最简单的智能单元，控制命令只有开和关两个命令，状态也只有开和关两个值。而智能摄像头和智能窗帘单元就相对复杂的多。因此，要对不同的智能单元的类型进行编码，对控制命令、参数、状态等进行格式化定义，使其能适应各种智能单元的情况。

2. 确定每一类型的智能单元的通信数据栈记录结构。确定每一个类型的智能单元的通信数据栈记录中，类型、寻址码（单元编码）、控制命令、参数和状态字段的结构，确保能适应不同厂家、不同类型的智能单元产品。

3. 制定统一通信数据栈的通信协议。该通信协议是中央控制器与各个智能单元通信时，必须共同遵守的信息交换规则。包括休眠、唤醒、控制、应答、持续控制、持续应答、中止等信息交换流程；包括信息编码解码方案；包括信息加解密方案等。

4. 设计满足通信协议的通信接口。中央控制器的通信接口提供WiFi、ZigBee、Bluetooth等无线通信接口，也提供总线、电力线载波（PLC）等有线通信接口，确保能适应各个厂家不同接口类型的智能终端产品。通信接口基于上述无线和有线接口，实现统一通信数据栈通信协议的各种操作。

5. 设计智能家居中央控制器。智能家居中央控制器通过宽带接入移动互联网，具有防火墙功能，既保障合法用户手机接入，又能防止非法入侵。 手持终端通过WiFi与中央控制器连接通信。中央控制器的存储器中建立了统一通信数据栈，通过通信接口完成手持终端对所有智能单元的控制。

6. 根据每一智能单元的通信数据栈记录结构，设计统一用户界面。统一用户界面的每一个界面与一个通信数据栈记录、一个智能单元形成一一对应。例如图3所示，摄像头1用户界面对应于安装在客厅的具体摄像头1，同时也对应一个通信数据栈记录。温湿度用户界面对应于安装在某处的智能温湿度计。开关用户界面可以对应多个真实的智能开关，同时也对应多个通信数据栈记录。智能家居系统中加入了多少个智能单元，统一通信数据栈中就有多少个记录。统一用户界面由主界面、子界面组成；主界面包含智能家居系统标题、各个功能图标、配置图标、操作提示等，点击功能图标进入下一级的子界面；子界面对应一个智能单元的功能，子界面包含控制该智能单元的命令按钮、参数设置框、状态、数据、视频、报警等，也包含返回按钮、配置图标、操作提示等。

7. 设计在手持终端和手机上运行的应用程序。根据统一通信数据栈、通信接口及协议、各种类型智能单元的数据记录结构与用户界面，就可以设计可以在手持终端和手机上运行的应用程序。

8. 公布统一通信数据栈的通信协议，各厂家开发出满足该通信协议的各种智能单元产品。凡是满足通信协议的智能单元都可以通过手持终端应用程序的设置功能，方便地加入智能家居系统中。该方案从系统结构上，解决了智能家居系统对不同厂家产品的兼容性问题。

9. 通过手持终端应用程序的安装设置功能，在智能家居系统中加入需要的智能单元，实现所需要的功能。详细工作流程如图5所示，适应本方案的每一智能单元都有“设置”按钮和“设置”指示灯，用于在初始安装时，与智能家居中央控制器建立初始通信联系，并把初始化参数传递给通信接口02。中央控制器为该智能单元建立了通信数据栈记录后，系统中就加入了该通信数据栈的对应功能。

10. 实际使用时，用户通过手持终端的统一用户界面，完成对智能家居系统的控制、管理和使用。如图6所示，用户点击子用户界面中的操作按钮，激活对应通信数据栈记录中的控制命令，通信接口02寻址唤醒智能单元并发出控制命令，智能单元完成命令要求的操作后，把状态信息返回给通信接口02，并记录在通信数据栈中。用户子界面程序扫描通信数据栈，刷新界面上的状态信息显示。这样，就实现了一次用户通过用户界面对智能单元的控制操作。