一种智能家居管理系统及其管理方法与流程

本发明涉及智能设备控制领域，尤其涉及一种智能家居管理系统及其管理方法。

背景技术：

智能家居系统由各种智能设备组成，为了统一管理这些智能设备，在用户端需要增加一个智能网关设备，所有的智能家居设备都由这个智能网关统一管理。用户控制智能家居设备时，可以使用手机应用程序给智能家居后台管理系统发送控制指令。智能家居后台管理系统把用户指令发送给用户端的智能网关设备，由智能网关管理具体的智能设备。智能网关也需要把智能设备实时状态反馈给后台管理系统，后台管理系统进行处理后交由手机呈现最新的智能设备状态。

如申请号为cn201510265376.x的专利文献提供的“一种基于运营服务的智能家居管理系统”，该发明公开了一种基于运营服务的智能家居管理系统，包括智能家居运营平台、客户终端、智能网关和受控设备。智能家居运营平台通过以太网与智能网关进行通信，无需固定ip地址用户即可通过运营平台对家庭中的设备进行远程操作。通过运营平台对用户开户注册、使用、注销、设备更改、系统设置等功能进行管理。提供完整稳定的智能家居远程控制解决方案。客户终端，通过internet网访问智能家居运营平台的服务端，获取智能家居远程操作服务。智能网关，负责本地组网管理与网络启动，通过运营平台对家庭中的设备进行远程操作。

又如申请号为cn201610087803.4的专利文献公开的“一种移动终端与后台管理系统任务关联的方法”，该发明涉及一种移动终端与后台管理系统任务关联的方法,包括如下步骤：s1、移动终端接受后台管理系统发来的工作指令，该工作指令是由后台管理系统接收到内外部工作任务请求或既定工作计划后生成的，并且将该工作指令和后台管理系统生成的文件夹进行了关联；s2、移动终端自动生成一个同样与工作指令相关联的文件包；s3、移动终端产生需要上传到后台管理系统的信息后，将欲上传的信息一并打包并自动存储于文件包内，然后上传。

智能网关与后台管理系统进行信息交换时，需要考虑到以下几个问题：大量的智能网关设备与后台管理系统处于连接状态，智能网关只能接受后台管理系统发送的指令，每种智能设备与后台管理系统交互的内容根据是不同的。

现有技术的缺点是智能网关与后台管理系统使用http协议进行信息交互。使用http协议虽然开发及维护简单，但有一些缺点：

1.由于增加了http的私有包头，造成发送的数据包长度过大，占用带宽。

2.为了实现智能网关与后台管理系统实时信息交互，需要使用基于http的长连接方案，智能网关首先发起一个http请求，后台管理系统获取请求后，如果没有数据返回，http连接一直存在。当有数据返回时，后台管理系统返回数据给智能网关，http连接中断。智能网关获取后台数据后再次发起与后台管理系统的连接，这种方式非常的消耗系统资源。

技术实现要素：

针对上述现有技术的现状，本发明提供一种技术方案，用于解决智能网关后台管理系统通过智能网关控制智能家居时，在后端管理系统与智能家居指令交互过程中系统运行的安全性和稳定性问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种智能家居管理系统的管理方法，包括：

s1.建立与一智能网关的tcp连接；

s2.接收并解析所述智能网关发送的设备报文，所述设备报文包括所述智能网关管理的智能设备信息；

s3.根据自定义数据包格式，将控制智能设备的指令信息转换为二字制字节流，并将所述二字制字节流发送至智能网关。

进一步地，步骤s1中，采用ssl数字证书认证方式对后台管理系统及智能网关进行安全认证。

进一步地，步骤s2之后还包括：

向智能网关发送返回报文，所述返回报文为后台管理系统对智能网关发送设备报文的回复。

进一步地，步骤s3中，所述发送控制智能设备的指令报文的步骤具体为：

s31.生成控制智能设备的指令信息；

s32.根据自定义数据包格式将所述指令信息转换为二字制字节流；

s33.将所述二字制字节流发送至智能网关。

进一步地，步骤s32中，根据自定义数据包格式将所述指令信息转换成二字制字节流；

所述自定义数据包格式包括：数据长度、保留字节、数据段；

所述数据长度为二字节；

所述保留字节为二字节；

所述数据段为后台管理系统的指令信息，所述指令信息为json格式定义。

进一步地，步骤s3之后还包括：

智能网关接收所述指令报文后，向后台管理系统发送指令接收报文，所述指令接收报文为智能网关对后台管理系统发送指令报文的回复。

进一步地，还包括：

检测智能网关与后台管理系统的tcp连接是否超时：

若智能网关与后台管理系统不存在报文交互的时间大于预设时间，则判断为连接超时，断开后台管理系统与智能网关的tcp连接。

一种智能家居管理系统，包括：

后台管理系统，用于发送指令信息至智能网关；

智能网关，用于根据后台管理系统发送的指令信息控制智能设备。

进一步地，所述后台管理系统包括：

连接模块，用于建立与智能网关的tcp连接；

接收模块，接收并解析所述智能网关发送的设备报文，所述设备报文包括所述智能网关管理的智能设备信息；

发送模块，用于根据自定义数据包格式，将控制智能设备的指令信息转换为二字制字节流，并将所述二字制字节流发送至智能网关。

进一步地，所述后台管理系统还包括：

超时检测模块，用于检测智能网关与后台管理系统的连接是否超时：

若智能网关与后台管理系统不存在指令交互的时间大于预设时间，则判断为连接超时，断开后台管理系统建立与智能网关的tcp连接。

本发明优点在于：

1.使用自定义数据包格式，数据传送效率更高，节省带宽资源；

2.通过ssl数字证书保证数据的保密性；

3.使用json格式发送指令内容，减少数据包的长度；

4.使用异步事件驱动的非阻塞的nio方式实现网络连接，提高连接能力。

附图说明

图1为本发明实施例一中一种智能家居管理系统的管理方法流程图；

图2为本发明实施例一中一种智能家居管理系统结构图；

图3为本发明实施例三中一种智能家居管理系统的管理方法流程图；

图4为本发明实施例三中发送模块结构图；

图5为本发明实施例四中一种智能家居管理系统的管理方法流程图；

图6为本发明实施例四中一种智能家居管理系统结构图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

当智能网关后台管理系统同时管理大量智能网关设备时，网络连接的性能显得非常的重要，本发明系统使用异步事件驱动的非阻塞的nio方式实现网络连接，使用面向连接的，可靠的，基于字节流的tcp通讯协议，保证信息交换的可靠性。在智能网关和后台管理系统之间，采用ssl数字证书对通信双方进行认证，保证数据的保密性以及数据的安全传输。为了减少在网络上传送的数据包的大小，通过自定义数据帧的内容减少需要传送的字节流量，同时减轻后台管理系统的通信压力。信息的具体内容使用json格式实现提供信息内容的可变性。

以下为本发明具体实施例。

实施例一

如图1所示为本实施例中一种智能家居管理系统的管理方法流程图，该方法包括：

s1.建立与一智能网关的tcp连接；

本步骤中，首先建立智能网关与后台管理系统的通信连接，后台管理系统使用netty作为网络连接框架，以完成通信连接的建立。

netty是由jboss提供的一个java开源框架，是一套在javanio的基础上封装的便于用户开发网络应用程序的api(applicationprogramminginterface，应用程序编程接口)。netty是非阻塞事件驱动框架，结合线程组的概念,可以很好的支持高并发,慢连接的场景。

netty提供异步的、事件驱动的网络应用程序框架和工具，用以快速开发高性能、高可靠性的网络服务器和客户端程序。

本步骤中，智能网关与后台管理系统的通信连接为tcp连接。

tcp(transmissioncontrolprotocol传输控制协议)是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由ietf的rfc793定义。

tcp连接是互联网连接协议集的一种。

tcp通信最重要的特征是:有序和可靠。

s2.接收并解析智能网关发送的设备报文，所述设备报文包括所述智能网关管理的智能设备信息；

本步骤中，当智能网关与后台管理系统的tcp连接建立完成后，智能网关向后台管理系统发送设备报文，所述设备报文包括所述智能网关管理的智能设备信息，即智能网关把它管理的智能设备发送给后台管理系统。

后台管理系统接收智能网关发送的设备报文，并对所述设备报文进行解析，获取所述设备报文中包含的智能网关管理的智能设备信息。

s3.向智能网关发送控制智能设备的指令报文。

本步骤中，后台管理系统接收并解析智能网关发送的设备报文步骤完成后，后台管理系统向所述智能网关发送控制智能网关管理的智能设备的指令报文。

如图2所示为本实施例中一种智能家居管理系统结构图，该系统包括：

后台管理系统100、智能网关200；

后台管理系统100包括：

连接模块110，用于建立与智能网关的tcp连接；

接收模块120，用于接收并解析智能网关发送的设备报文，所述设备报文包括智能网关管理的智能设备信息；

发送模块130，用于向智能网关发送控制智能设备的指令报文。

本实施例提供一种技术方案，用于解决后台管理系统通过智能网关控制智能家居的指令交互问题。

实施例二

本实施例与之前的实施例不同之处在于，本实施例中还包括：智能网关或后台管理系统在收到对方报文后，会向对方发送报文接收成功的反馈信息。

本实施例中一种智能家居管理系统的管理方法包括：

s1.建立与智能网关的tcp连接；

s2.接收并解析智能网关发送的设备报文，所述设备报文包括所述智能网关管理的智能设备信息；

本步骤中，当后台管理系统成功接收智能网关发送的设备报文后，还包括：

向智能网关发送返回报文，所述返回报文为后台管理系统对智能网关发送设备报文的回复。

s3.向智能网关发送控制智能设备的指令报文。

本步骤中，当智能网关接收到后台管理系统发送的控制智能设备的指令报文后，还包括：

智能网关接收所述指令报文后，向后台管理系统发送指令接收报文，所述指令接收报文为智能网关对后台管理系统发送指令报文的回复。

本实施例为对实施例一中一种智能家居管理系统的管理方法的补充。

实施例三

本实施例与之前的实施例不同之处在于，本实施例中还包括:采用ssl数字证书认证方式对后台管理系统及智能网关进行安全认证；根据自定义数据包格式发送指令信息。

如图3所示为本实施例中一种智能家居管理系统的管理方法流程图，该方法包括：

s1.建立与智能网关的tcp连接；

本步骤中，采用ssl数字证书认证方式对后台管理系统及智能网关进行安全认证。

ssl(securesocketslayer安全套接层)是为网络通信提供安全及数据完整性的一种安全协议，由netscape研发，用以保障在internet上数据传输之安全，利用数据加密(encryption)技术，可确保数据在网络上之传输过程中不会被截取及窃听。

ssl可用于：

1)认证用户和服务器，确保数据发送到正确的客户机和服务器；

2)加密数据以防止数据中途被窃取；

3)维护数据的完整性，确保数据在传输过程中不被改变

为了保证通信的安全性，本实施例使用netty的ssl功能，保证智能网关和后台管理系统在通信时实现双向验证和加密

s2.接收并解析智能网关发送的设备报文，所述设备报文包括所述智能网关管理的智能设备信息；

s3.根据自定义数据包格式，将控制智能设备的指令信息转换为二字制字节流，并将所述二字制字节流发送至智能网关。

本步骤中，所述发送控制智能设备的指令报文的步骤具体为：

s31.生成控制智能设备的指令信息；

s32.根据自定义数据包格式将所述指令信息转换为二字制字节流；

s33.将所述二字制字节流发送至智能网关。

步骤s32中，根据自定义数据包格式将所述指令信息转换成二字制字节流；

本实施例中，智能网关与后台管理系统使用自定义数据包格式，最大程度的减少通信过程中信息的长度。

所述自定义数据包格式包括：数据长度、保留字节、数据段；

所述数据长度为二字节；

所述保留字节为二字节；

所述数据段为后台管理系统的指令信息，所述指令信息为json格式定义。

json(javascriptobjectnotation,js对象标记)是一种轻量级的数据交换格式。它基于ecmascript规范的一个子集，采用完全独立于编程语言的文本格式来存储和表示数据。简洁和清晰的层次结构使得json成为理想的数据交换语言。易于人阅读和编写，同时也易于机器解析和生成，并有效地提升网络传输效率。

一个完整的指令字节流可能会被tcp拆分成多个包进行发送，也可能把几个小的指令封装成一个大的数据包发送，系统在处理时，需要考虑到tcp的粘包和拆包问题。

处理方案如下：

从tcp接收缓冲区获取字节流时，如果字节流长度超过512字节，认为指令异常，给智能网关发送异常信息，关闭连接，等候智能网关重新连接。

如果缓冲区字节流长度大于4个字节(两字节数据长度+两位保留字节)，读取前两个字节，转换成short型，获取数据段长度。

如果缓冲区字节流长度少于当前指令字节流的长度(2+2+数据段长度)，返回重新读取字节流。否则从字节流中获取数据段内容，转换成json对象。

智能网关与后台管理系统之间的指令通过json格式定义，它具有方便传输，较少冗余字符，方便转换，易于阅读的优点。

以下为智能网关与后台管理系列指令交互的具体描述：

1.智能网关向后台管理系统发送设备报文：智能网关把它管理的智能

设备发送给后台管理系统

2.后台管理系统向智能网关发送返回报文：后台管理系统对智能网关发送设备报文的回复

3.后台管理系统向智能网关发送指令报文:后台管理系统控制智能设备命令

4.智能网关向后台管理系统发送指令接受报文:智能网关接收指令后，给后台管理系统返回已接收指令信息

本实施例中一种智能家居管理系统包括：

后台管理系统100、智能网关200；

后台管理系统100包括：

连接模块110；

接收模块120；

发送模块130。

如图4所示为本实施例中发送模块130结构图，该模块包括：

指令生成单元131，用于生成控制智能设备的指令信息；

指令转换单元132，用于将所述指令信息转换为二字制字节流；

指令发送单元133，用于将所述二字制字节流发送至智能网关。

本实施例优点在于：

1.使用自定义数据包格式，数据传送效率更高，节省带宽资源；

2.通过ssl数字证书保证数据的保密性；

3.使用json格式发送指令内容，减少数据包的长度；

4.使用异步事件驱动的非阻塞的nio方式实现网络连接，提高连接能力。

实施例四

本实施例与之前的实施例不同之处在于，本实施例中还包括智能网关与后台管理系统的连接超时检测。

如图5所示为本实施例中一种智能家居管理系统的管理方法流程图，该方法包括：

s1.建立与智能网关的tcp连接；

s2.接收并解析智能网关发送的设备报文，所述设备报文包括所述智能网关管理的智能设备信息；

s3.根据自定义数据包格式，将控制智能设备的指令信息转换为二字制字节流，并将所述二字制字节流发送至智能网关。

本实施例中，步骤s3之后还包括：

s4.检测智能网关与后台管理系统的tcp连接是否超时：

若智能网关与后台管理系统不存在报文交互的时间大于预设时间，则判断为连接超时，断开后台管理系统与智能网关的tcp连接。

本步骤中，增加检测智能网关的连接超时功能，超过时间可以认为双方连接中断，清除智能网关占用的资源，关闭连接通道。

如图6所示为本实施例中一种智能家居管理系统结构图，该系统包括：

后台管理系统100、智能网关200；

后台管理系统100包括：

连接模块110；

接收模块120；

发送模块130。

本实施例中，后台管理系统100还包括：

超时检测模块140，用于检测智能网关与后台管理系统的连接是否超时：

若智能网关与后台管理系统不存在指令交互的时间大于预设时间，则判断为连接超时，断开后台管理系统建立与智能网关的tcp连接。

本实施例优点在于，当智能网关与后台管理系统不存在指令交互的时间超过预设值时，自动断开连接，节省资源。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。