一种物联网智能AP的制作方法

本发明涉及通信领域，特别是涉及一种物联网智能ap。

背景技术：

ap就是传统有线网络中的hub，也是组建小型无线局域网时最常用的设备。ap相当于一个连接有线网和无线网的桥梁，其主要作用是将各个无线网络客户端连接到一起，然后将无线网络接入以太网。

一般市场常见的ap的功能组成只有cpu，有线网卡，wifi无线模块，主要用于实现wifi覆盖，物联网关是个独立的设备，与ap通过网口或wifi相连。通常，为了接入各种物联网设备，用户家里会设置多个网关，这样设备之间、设备与人之间的通信都会变得很复杂。

传统的低成本物联网关的软件设计里会把设备之间的联动、设备控制的控制逻辑都放在云端服务器，这样的设计就要求物联网关实时在线，用户家里只要断网，就会使用不正常。而传统的高成本物联网关又把所有复杂逻辑都部署在本地，这样会造成本地网关对cpu、内存的要求很高，使成本增加。同时，传统的物联网关的功耗很高，功耗高的一个重要原因是采用了tcp/ip的连接，这样带来的功耗大，也无法穿过防火墙，在一些场合无法得到使用。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，设计出一种物联网智能ap。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种物联网智能ap，包括cpu、有线网卡、wifi无线模块、zigbee无线模块、物联网关、poe电源，所述有线网卡、wifi无线模块、zigbee无线模块，物联网关、poe电源分别与cpu连接，该智能ap是在嵌入式linux操作系统上增加一个物联网设备底层系统，所述物联网设备底层系统包括家庭物联网管理模块、维护管理模块、控制功能模块、数据包处理模块、服务支持模块、网络安全管理模块、uart/usb通信模块、wan口模块和lan口模块，

所述wan口模块或lan口模块，用于向数据包处理模块传输数据流，或从数据包处理模块获取数据流；

所述uart/usb通信模块，用于向数据包处理模块传输数据流或从数据包处理模块获取数据流；以无线协议的方式将支持usb或uart协议的数据包发送出去，或以无线协议的方式获取接收设备的上报信号、将上报信号转换为支持usb或uart协议的数据包并发送给数据包处理模块；

所述服务支持模块，支持https连接和http连接，用于将接收到的数据流传输至外界，或从外界接收数据流并将数据流传输给数据包处理模块；接收控制设备的控制指令并发送至网络安全管理模块进行安全认证，或以https协议的方式将从网络安全管理模块接收到的数据发送给远端服务器；

所述网络安全管理模块，用于认证控制指令并将认证通过的数据发送给控制功能模块进行解析，或认证透传指令或本地指令并将认证通过的数据发送给服务支持模块；

所述控制功能模块，用于将认证后的控制指令解析成透传指令或本地指令并发送给数据处理模块，或将接收到的usb或uart协议的数据包解析为透传指令或本地指令并发送给网络安全管理模块进行安全认证；

所述数据包处理模块，用于向服务支持模块传输数据流或将从服务支持模块接收数据流传输给wan口模块、lan口模块或uart/usb通信模块；将透传指令或本地指令解析成支持usb或uart协议的数据包并发送给uart/usb通信模块，或将支持usb或uart协议的数据包发送给控制功能模块。

进一步地，还包括维护管理模块，所述维护管理模块用于从wan口模块或lan口模块接收监控指令，根据监控指令的不同类别启动自动监控流程或单控制指令，如果启动的是自动监控流程，会内部开启一个定时器，定时自动将指令发送给控制模块，如果是单控制指令，及时将指令发送给控制功能模块，控制功能模块将接收到的监控指令解析后发送给数据包处理模块，由数据包处理模块发送给uart/usb通信模块。

进一步地，所述维护管理模块启动自动监控流程的同时，也启动自动上报流程。

进一步地，所述数据包处理模块包括分类处理模块、排队管理模块、路由管理模块、wifi无线桥接模块、过滤/加密模块和广播/点对点通信模块。尤其排队管理模块处理uart/usb端的数据时根据先来先到的基本原则排队处理，同时根据指令的类别，进行优先排序，时间和优先级的权重比例为7：3。

进一步地，所述家庭物联网管理模块包括配置管理、升级管理、网络质量管理、联动管理、智能设备管理、网络安全管理、远程管理、定时管理、局域网接入管理。这几个模块是并行处理事件的，尤其配置管理，将接收到控制指令、上报信号以及监控指令组合成一个新的控制指令，并本地保存该指令；联动管理将本地保存的控制指令与下发的指令进行关联，使得收到指定的控制指令时自动下发指令，并本地保存这种关联关系；定时管理模块将根据定时指令在本地开启定时器，当定时时间到达时，自动发送指令。其余模块也是独立工作，和常规的方法一致。

进一步地，所述网络安全管理模块内设置有防火墙安全协议和双token认证机制。

进一步地，所述无线协议为zigbee协议和wifi协议。

进一步地，所述嵌入式linux操作系统采用的是openwrt操作系统。

进一步地，所述智能ap采用国标86mm面板，安装在室内的接线盒上。

本发明的积极有益效果：

1、本发明将物联网关和传统ap整合成一个，并在其嵌入式linux操作系统上增加了一种轻量级、非常基础的物联网设备底层系统，支持wi-fi以及zigbee低功耗协议，能够让各种物联网设备实现互联互通，也能够帮助设备连接至智能手机、平板电脑以及云端服务器，这样可以避免家庭存在多个网关，让设备间的互联互通变得更为简单，不仅降低了产品生产成本也降低了人工部署成本，且无需为了增大传输距离而调整发射功率，可以大幅降低发射功率，不仅节能，更重要的是对人体辐射减弱，更健康安全。

2、本发明只需要32m的ddr和8mflash，硬件成本比传统的产品成本减少40%，采用poe电源进行供电，poe供电的好处是布线简单，智慧ap可以直接替换原来的网络面板，无需额外布线。

3、本发明的服务支持模块采用的是https连接，这样只在有需求时才去连接，功耗低，同时也可以穿过防火墙，采用基于https的双token认证机制，使系统更安全，综合投入（包含设备投入以及人工投入）大大降低。

4、本发明将设备之间的联动，以及设备组合控制逻辑存储设置在ap里，控制功能模块的指令为透传指令和本地直接执行的执行，这样不需要增加复杂逻辑的处理，而且无互联网时设备依然能正常使用，用户体验更好。

附图说明

图1为本发明的硬件组成框图。

图2为本发明的软件组成框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

结合图1说明本实施方式，本发明的物联网智能ap由cpu、有线网卡、wifi无线模块、zigbee无线模块、物联网关和poe电源组成，所述有线网卡、wifi无线模块、zigbee无线模块、物联网关、poe电源分别与cpu连接。考虑到低功耗设计，本发明采用poe电源对cpu进行供电，使布线更加简单，这样智能ap可以直接替换原来的网络面板，无需额外布线。

本发明将物联网关和传统ap整合成一个设备，具备wifi管理、zigbee智能终端和wifi智能终端管理、用户管理、流量统计、故障发现、固件升级等集中管理功能。将两个现有设备整合到一个设备里，不是简单地相加，需要解决两个核心问题，一是由于现有的ap一般sdram或flash都很小，而且cpu也是低端cpu，对于接入物联网关不是仅仅完成协议转发，还要完成设备之间的联动，以及一些复杂的逻辑，为了把这些复杂的逻辑装载到低端的cpu里，需要对装载在ap里的嵌入式软件进行优化处理。从装载在该智能ap里的软件组成看，本发明是在嵌入式linux操作系统上增加了一种轻量级、非常基础的物联网设备底层系统，支持wi-fi以及zigbee低功耗协议，能够让各种物联网设备实现互联互通，也能够连接至苹果或安卓手机、平板电脑以及云端服务器，这样可以避免家庭存在多个网关，让设备之间的通信、设备与人之间的通信变得更为简单，本实施例中采用的嵌入式linux操作系统是openwrt操作系统。所述物联网设备底层系统包括家庭物联网管理模块、维护管理模块、控制功能模块、数据包处理模块、服务支持模块、网络安全管理模块、uart/usb通信模块、wan口模块和lan口模块。

所述wan口模块或lan口模块，用于向数据包处理模块传输数据流，或从数据包处理模块获取数据流。

所述uart/usb通信模块，用于向数据包处理模块传输数据流或从数据包处理模块获取数据流；以无线协议的方式将支持usb或uart协议的数据包发送出去，或以无线协议的方式获取接收设备的上报信号、将上报信号转换为支持usb或uart协议的数据包并发送给数据包处理模块。在本实施例中，所述无线协议为zigbee协议或wifi协议。

所述服务支持模块，支持https连接和http连接，用于将接收到的数据流传输至外界，或从外界接收数据流并将数据流传输给数据包处理模块；接收控制设备的控制指令并发送至网络安全管理模块进行安全认证，或以https协议的方式将从网络安全管理模块接收到的数据发送给远端服务器。

所述网络安全管理模块内设置有防火墙安全协议和双token认证机制，主要用于认证控制指令并将认证通过的数据发送给控制功能模块进行解析，或认证透传指令或本地指令并将认证通过的数据发送给服务支持模块。

所述控制功能模块，用于将认证后的控制指令解析成透传指令或本地指令并发送给数据处理模块，或将接收到的usb或uart协议的数据包解析为透传指令或本地指令并发送给网络安全管理模块进行安全认证。控制功能模块将指令分为透传指令和本地直接执行的指令，完成嵌入式软件的优化处理，这样不仅不需要增加复杂逻辑的处理，而且无互联网时设备依然能正常使用，用户体验更好。

所述数据包处理模块，用于向服务支持模块传输数据流或将从服务支持模块接收数据流传输给wan口模块、lan口模块或uart/usb通信模块；将透传指令或本地指令解析成支持usb或uart协议的数据包并发送给uart/usb通信模块，或将支持usb或uart协议的数据包发送给控制功能模块。所述数据包处理模块包括分类处理模块、排队管理模块、路由管理模块、wifi无线桥接模块、过滤/加密模块和广播/点对点通信模块。尤其排队管理模块处理uart/usb端的数据时根据先来先到的基本原则排队处理，同时根据指令的类别，进行优先排序，时间和优先级的权重比例为7：3。

所述家庭物联网管理模块包括配置管理模块、升级管理模块、网络质量管理模块、联动管理模块、智能设备管理模块、网络安全管理模块、远程管理模块、定时管理模块、局域网接入管理模块。这几个模块是并行处理事件，尤其配置管理模块，将根据接收到控制指令、上报信号和监控指令组合成一个新的控制指令，并本地保存该指令；联动管理将接收到的上报指令与其下发的指令进行关联，使得收到指定的上报指令时自动下发指令，并本地保存这种关联关系。定时管理模块将根据定时指令在本地开启定时器，当定时时间到达时，自动发送指令。其余模块也是独立工作，和常规的方法一致。

本发明还包括维护管理模块，所述维护管理模块用于从wan口模块或lan口模块接收监控指令，根据监控指令的不同类别启动自动监控流程或单控制指令，如果启动的是自动监控流程，会内部开启一个定时器，定时自动将指令发送给控制模块，如果是单控制指令，及时将指令发送给控制功能模块，控制功能模块将接收到的监控指令解析后发送给数据包处理模块，由数据包处理模块发送给uart/usb通信模块。如果维护管理模块启动的是自动监控流程，那么也会启动自动上报流程。

本发明的智能ap在使用的过程中，如果接收到的为数据流，数据流的流向主要为两种：一、数据流从lan口、wan口或uart/usb通信模块流入，并从lan口、wan口或uart/usb通信模块流向数据包处理模块，然后从数据包处理模块流向服务支持模块，由服务支持模块与外界联系；二、数据流从服务支持模块流入，并从服务支持模块流向数据包处理模块，然后通过数据包处理模块流向wan口、lan口或uart/usb通信模块。

如果接收到的为控制流，则控制流主要包含3种，分别为：控制设备的控制指令、接收设备的上报信号和监控指令。

如果接收到的为控制设备的控制指令，通过服务支持模块从外界接收控制指令，并将控制指令发送至网络安全管理模块进行安全认证，如果认证通过，网络安全管理模块将认证通过的数据发送到控制功能模块进行解析，控制功能模块将接收到的数据解析成透传指令或本地指令，变成数据包，再发送到数据包处理模块，数据包处理模块将根据收到的数据包解析成支持usb或uart协议的数据包，数据包处理模块再将支持usb或uart协议的数据包发送给uart/usb通信模块，uart/usb通信模块以无线协议的方式（无线协议可以是zigbee协议或wifi协议）将数据包发送出去。

如果接收到的为接收设备的上报信号，uart/usb通信模块以无线协议的方式获取接收设备的上报信号，然后根据协议将该信号转换为支持uart或usb协议的数据包，发送到数据包处理模块，再由数据包处理模块发送到控制功能模块，控制功能模块将接收到的usb或uart协议的数据包解析为透传指令或本地指令并发送给网络安全管理模块进行安全认证，如果认证通过，网络安全管理模块将数据发送给服务支持模块，服务支持模块以https协议的方式与远端服务器建立连接，将上报指令发送上去。

如果接收到的为监控指令，则通过wan口或lan口模块接收该信号，并将该信号发送到维护管理模块，维护管理模块根据监控指令启动自动监控的流程或单指令监控，并将这些指令都发送给控制功能模块，控制功能模块将接收到的指令发送给数据包处理模块，由数据包处理模块发送到uart/usb通信模块。如果维护管理模块启动的是自动监控流程，那么也会启动自动上报流程。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。