一种智能家庭网关及基于智能家庭网关实现的按策略自动接入云服务的系统及其应用方法
【技术领域】
[0001]本发明实现一种基于定制化策略控制云服务安全自动接入的智能家庭网关，特别涉及一种智能家庭网关及基于智能家庭网关实现的按策略自动接入云服务的系统及其应用方法，即通过智能终端向智能家庭网关下发策略，由智能家庭网关基于对应的策略实现对云服务系统的接入时机、接入功能以及接入安全进行控制的系统及其应用方法。
【背景技术】
[0002]智能终端为智能家电的功能展示与控制提供一个人机接口，如:手机、电脑和手持终端等，智能终端可以通过接入智能家庭网关对智能家电和云服务系统进行访问与控制。智能家庭网关一般主要负责将各智能家电统一接入、管理与控制，本发明实现的智能家庭网关增强了云服务系统接入的能力，即能够基于定制化策略控制云服务系统安全自动接入并为智能家电或用户提供相应的云服务。智能家电能够接收外部下发的指令或参数并根据这些指令或参数进行动作。云服务系统通过智能家庭网关接入家庭局域网，并为智能家电或用户提供远程服务。
[0003]目前，对家电进行维修、保养、系统升级等大都需要技术人员进行上门服务，这样便导致用户等待时间久、维修时间不可控、服务费用昂贵等问题。虽然目前市场上也提及了一些远程服务的方案，但大都使用CDMA/GSM网格进行通信服务，这样不仅需要为每个家电中内置S頂卡承担的额外费用，并且云服务系统与智能家电交互过程对用户是不可见且不可控的，用户无法根据不同家电的特性定制不同的策略来使用云服务，这便大大降低了云服务系统的可用性，比如:每月28号12:00:00自动接入对应的云服务系统对家里的空调进行保养，目前系统对这些定制化的服务无法实现。
【发明内容】
[0004]1.发明要解决的技术问题
[0005]针对现有技术方案中使用CDMA/GSM网络带来的额外费用的问题，现有技术方案中所有对云服务系统的接入控制都需要人工全程参与、无法按既定策略对云服务系统进行自动接入控制的问题，现有技术方案中云服务系统在没有安全认证的情况下可以直接向智能家庭网关下发控制指令以控制智能家电进行动作的访问安全问题，现有技术方案中智能家电只有开和关的两个状态，仅开和关的两个状态已无法满足对现有智能家电的精细化管理等问题。本发明基于IP网络以替代原CDMA/GSM网络进行通信，并创新发明了智能家庭网关的家电管控模块、访问安全模块、策略管理模块等，实现了对云服务系统能够做到实时状态监控、安全访问、以策略方式让云服务系统提供远程服务等。
[0006]2.技术方案
[0007]基于本发明的智能家庭网关实现的为智能家居提供按定制化策略安全自动接入云服务的系统，其包括智能终端、智能家庭网关、智能家电、云服务系统，其具体技术实现的模块示意图如图1所示。
[0008]智能终端包括:第一通信模块，负责与智能家庭网关进行通信；显示屏，负责信息显示；键盘，负责信息输入；
[0009]智能家庭网关模块包括:第二通信模块，负责与云服务系统建立通信通道进行通信；访问安全模块，负责对智能家电进行注册和注销、生成和删除密钥、对接收到的云服务系统报文进行校验；定时器，负责根据策略管理模块中所存储的定时控制策略进行定时驱动家电管控模块进行工作；家电管控模块，负责管理各个智能家电的运行状态(运行状态又称为管理状态，包括但不限于:正常、异常、已隔离、服务中、服务完成)，并根据所接收到的不同的报文向不同的模块进行传输与控制；策略管理模块，负责识别并存储控制云服务接入的策略。原有模块包括:第五通信模块，负责与智能终端建立通信通道进行通信；指令下发模块，负责将控制指令进行编码，并将编码后的指令下发通过第七通信模块，或将从第七通信模块上报的智能家电的运行结果进行解码，并将解码后的结果上报给家电管控模块；第七通信模块，负责与智能家电建立通信通道进行通信；
[0010]智能家电包括:第三通信模块，负责与智能家庭网关进行通信；指令执行模块，负责执行来自智能家庭网关下发的指令；
[0011]云服务系统包括:第四通信模块，负责与智能家庭网关进行通信；云服务模块，负责根据收到的请求报文进行处理后给予对应的响应报文；云存储模块，负责对智能家电指令执行的结果进行存储，以提供查询；
[0012]整个系统的网络组建技术方案如下:所述的智能家庭网关和智能家电通过有线以太接口或无线WIFI接入家庭路由器，组成家庭局域网；智能家庭网关通过Internet广域网连接云服务系统；智能终端通过局域网或通过Internet广域网接入智能家庭网关；这样智能终端就可以向智能家庭网关下发策略请求了，其策略分为:控制策略和查询策略；
[0013]所述控制策略就是智能家庭网关向云服务系统发送控制式命令请求报文，云服务系统根据收到的控制式命令请求经由云服务模块解析并处理后，向智能家庭网关发送相应的控制指令报文，最终由智能家庭网关将控制指令下发至智能家电中，由智能家电进行执行，并将执行的结果按原路径返回至云服务系统中。
[0014]控制策略分为:存储型控制策略和实时型控制策略。
[0015]所谓存储型控制策略就是从智能终端接收到控制式请求后，由策略管理模块识别此请求为存储型控制策略报文，则将此策略进行存储，并按策略管理模块中存储的策略驱动家电管控模块向云服务系统发送控制式命令请求报文；所谓实时型控制策略就是从智能终端接收到控制式请求后，由策略管理模块识别此请求为实时型控制策略报文，则由策略管理模块立即驱动家电管控模块向云服务系统发送控制式命令请求报文，此策略属于一次性的且需即时回复，因此不需要把此实时型控制策略存储到策略管理模块中；
[0016]所谓查询策略就是智能家庭网关向云服务系统发送查询式命令请求报文，云服务系统的云服务模块根据此请求报文向云存储模块进行查询，并将查询结果的URL经过智能家庭网关发送给智能终端，由智能终端显示URL中的内容；因此查询式请求不需要云服务系统向智能家电发送任何指令；查询式请求只有即时查询，即实时型查询式策略。
[0017](I)存储型控制策略的具体技术方案如下，其关键交互过程为:
[0018]a.通过智能终端向智能家庭网关发送存储型控制策略的请求报文:
[0019]通过智能终端显示屏、键盘编辑存储型控制策略，并驱动第一通信模块向智能家庭网关的第五通信模块发送，再由第五通信模块解析后发送给策略管理模块，经策略管理模块判断此策略为存储型策略，则对其进行存储；
[0020]b.智能家庭网关根据对应的策略向云服务系统发送控制式命令的请求报文:
[0021]所谓策略是当条件满足时就立即向云服务系统发送控制式命令的请求报文。此条件是用户定制的，包括但不限于:当时间满足的条件或当智能家电运行状态满足的条件。
[0022]当时间满足条件的策略的技术实现如下:由策略管理模块对所存储的策略进行解析，如果是时间条件的策略，则启动定时器，由定时器根据时间条件定时向家电管控模块发送对应的控制式命令请求报文；
[0023]当智能家电运行状态满足条件的策略的技术实现如下:当家电管控模块从指令下发模块中接收到智能家电上报的运行状态报文时，家电管控模块对此运行状态报文进行解析并将其发送给策略管理模块进行家电运行状态比较，如果满足策略管理模块中所存储的家电运行状态，则由策略管理模块根据对应的策略向家电管控模块发送控制式命令的请求报文；
[0024]家电管控模块接收报文后，将对应的智能家电的管控状态修改“已隔离”，并向访问安全模块发送注册请求，经过访问安全模块进行成功注册后(注册过程具体技术实现参见:云服务系统访问智能家庭网关的安全控制的具体技术方案)，访问安全模块返回已生成的密钥给家电管控模块，再由家电管控模块向第二通信模块发送控制式命令请求报文，第二通信模块再根据智能家庭网关中存储的对应的云服务的URL与第四通信模块建立通信通道(智能家庭网关与云服务建立通信通道的具体技术实现参见:智能家庭网关与云服务系统相互访问的具体技术方案)，最后基于此通信通道，由第二通信模块将控制式命令请求报文发送给云服务模块。
[0025]c.云服务系统向智能家庭网关发送相应的控制指令报文，并由智能家电执行:
[0026]云服务系统的云服务模块根据接收到的控制式命令的请求报文时，则驱动第四通信模块向智能家庭网关的第二通信模块发送控制开始报文，第二通信模块将接收到的控制开始报文发送给访问安全模块进行校验(校验过程具体技术实现参见:云服务系统访问智能家庭网关的安全控制的具体技术方案)，如果校验通过后，再由访问安全模块将控制开始报文发给家电管控模块，家电管控模块接收报文后，则将此报文对应的智能家电的管控状态修改为“服务中”。并驱动第二通信模块向第四通信模块发送控制开始响应报文，第四通信模块再把控制开始响应报文发送给云服务模块。云服务模块接402收到控制开始响应报文后，再驱动第四通信模块向第二通信模块发送对家电的控制指令，第二通信模块将控制指令发送给访问安全模块进行校验(校验过程具体技术实现参见:云服务系统访问智能家庭网关的安全控制的具体技术方案)，校验通过后，再由家电管控模块将控制指令下发给指令下发模块，由指令下发模块对接收到的控制指令重新编码后发给第七通信模块，由第七通信模块发给智能家电的第三通信模块，第三通信模块将控制指令下发到指令执行模块，由指令执行模块进行执行，并将最终的执行结果以报文方式按第三通信模块、第七通信模块、指令下发模块、家电管控模块、第二通信模块、第四通信模块、云服务模块的路径进行返回。
[0027]d.云服务系统将智能家电执行的结果进行存储:
[0028]云服务系统云服务模块对家电执行的结果发给云存储模块，由云存储模块对其结果进行存储。
[0029]e.如果所有控制指令下发并执行结束，云服务系统将向智能家庭网关回复控制结束报文:
[0030]云服务系统下发的控制指令可能不止一条，当所有控制指令都下发结束且执行的结果也回复完毕后，云服务系统结束整个控制过程，并由云服务模块驱动第四通信模块向第二通信模块发送控制结束报文，再由第二通信模块将控制结束报文发送给访问安全模块进行校验(校验过程具体技术实现参见:云服务系统访问智能家庭网关的安全控制的具体技术方案)，校验通过后，再由访问安全模块将控制结束报文发给家电管控模块接收到控制结束报文后，将此报文对应的智能家电的管控状态修改为“服务完成”。
[0031]在上述整个程中，可以随时通过智能终端向智能家庭网关发送复位请求报文对智能家庭网关进行复位。复位过程:智