本实用新型涉及物联网技术领域，具体涉及一种免布线语音控制开关、相应的物联网系统。
背景技术：
随着5G技术的推广，市场上涌现出很多家用或商用的物联网设备。物联网设备之间，一般遵循某种无线连接技术实现互联。802.11 Wi-Fi无线通信标准是目前应用范围最广的无线接入技术标准之一。在物联网领域，Wi-Fi 物联网接入方式更是应用最广，成本最低，可扩展性最好的物联网接入方式之一。通常，Wi-Fi物联网设备直接通过Wi-Fi 接入点 （Wi-Fi Access Point ，也称 Wi-Fi 热点或无线路由器）接入网络。
目前，市场上的家用或商用Wi-Fi物联网设备大多是通过手机、pad等移动端的应用来进行控制，许多时候并不方便。例如，市场上很流行的Wi-Fi物联网照明设备，通常是以移动端应用界面来控制照明设备的开关及调节亮度和色调，并搭配传统的机械开关进行简单的开关和亮度控制。上述开关控制方式的安排，既有应用界面控制的复杂与不便，又具有传统机械开关控制的位置不灵活与布线施工的冗余困难。
大多数情况下，对照明设备或其他常见的家用设备进行位置相对灵活的免除布线的实地控制方式，对用户更有吸引力。即无需对开关设备进行电源供电，而是给开关配以电池；开关与被控设备之间不再用电线连接，用户可以在一定的应用范围内，灵活安排理想的开关布设位置，并且可以方便的根据需要调整位置。
基于上述的无线照明控制的需求，市场上已经出现了一些免布线无线遥控照明开关设备。这些免布线无线遥控照明开关设备以非标准化的方式在非标准化的频段（如1GHz、315MHz等），使用私有通信方式，对照明设备进行简单的开关控制，不支持手机应用控制。但是，这些设备工作于非公共频段，容易与其他系统的信号相互干扰，影响用户使用效果。
同时，市场对于家居物联网设备的语音控制需求不断涌现，消费者在智能家居时代越来越渴望摆脱传统的手控模式。语音控制模式无疑是一种非常方便的替代模式，有着广阔的市场前景。然而，市场上现有的声控开关设备，多采用有源有线方式连接，仅仅对环境声音进行简单检测放大，无法识别具体的声音来源与意义，无法做到复杂控制和精确控制。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种免布线语音控制开关、相应的物联网系统，通过语音控制模式结合免布线无线开关，使得对于开关布设位置无限制，使开关的使用更加灵活。
为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：
一种免布线语音控制开关，用于控制Wi-Fi物联网设备，其特征是，所述的免布线语音控制开关包含：
语音采集单元，实时采集用户语音信息；
语音命令特征库；
语音命令识别单元，连接所述的语音采集单元以及语音命令特征库，将用户语音信息与命令特征库中的语音命令特征进行匹配，得到匹配结果；
配对信息及控制命令列表，保存配对设备信息以及对应的控制命令；
控制命令检索生成单元，连接所述的语音命令识别单元以及配对信息及控制命令列表，根据语音命令识别单元的匹配结果生成相应控制命令；
第一Wi-Fi传输单元，连接所述的控制命令检索生成单元，将控制命令发送给Wi-Fi物联网设备；
配对升级控制单元，分别连接所述的第一Wi-Fi传输单元、配对信息及控制命令列表以及语音命令特征库，以对配对信息、语音命令及固件进行升级；
电池单元，连接所述的语音采集单元、语音命令识别单元、控制命令检索生成单元、第一Wi-Fi传输单元以及配对升级控制单元。
上述的免布线语音控制开关，其中：
所述第一Wi-Fi传输单元以MAC层非连接模式，通过在Wi-Fi单播包/广播包中加载私有信息结构的方式向Wi-Fi物联网设备发送控制命令。
上述的免布线语音控制开关，其中：
所述的配对升级控制单元与Wi-Fi物联网设备进行配对，获得对方MAC地址，以及在配对过程中设置通信密钥。
上述的免布线语音控制开关，其中：
所述免布线语音控制开关与Wi-Fi物联网设备在出厂时配对或在需要时手动随机完成配对。
上述的免布线语音控制开关，其中：
所述的单播包/广播包为Beacon包或ProbResp包或ProbReq包或Action包。
一种物联网系统，其特征是，包含：
Wi-Fi物联网设备；
免布线语音控制开关，用于控制Wi-Fi物联网设备；
其中，所述的免布线语音控制开关包含：
语音采集单元，实时采集用户语音信息；
语音命令特征库；
语音命令识别单元，连接所述的语音采集单元以及语音命令特征库，将用户语音信息与命令特征库中的语音命令特征进行匹配，得到匹配结果；
配对信息及控制命令列表，保存配对设备信息以及对应的控制命令；
控制命令检索生成单元，连接所述的语音命令识别单元以及配对信息及控制命令列表，根据语音命令识别单元的匹配结果生成相应控制命令；
第一Wi-Fi传输单元，连接所述的控制命令检索生成单元，将控制命令发送给Wi-Fi物联网设备；
配对升级控制单元，分别连接所述的第一Wi-Fi传输单元、配对信息及控制命令列表以及语音命令特征库，以对配对信息、语音命令及固件进行升级；
电池单元，连接所述的语音采集单元、语音命令识别单元、控制命令检索生成单元、第一Wi-Fi传输单元以及配对升级控制单元。
上述的物联网系统，其中，所述的Wi-Fi物联网设备包含：
第二Wi-Fi传输单元，接收免布线语音控制开关中第一Wi-Fi传输单元发送的控制命令；
控制单元，连接所述第二Wi-Fi传输单元，解析所述控制命令并执行控制任务。
上述的物联网系统，其中：
所述的Wi-Fi物联网设备还包含一匹配单元，连接所述的第二Wi-Fi传输单元；免布线语音控制开关的配对升级控制单元与Wi-Fi物联网设备的匹配单元进行配对，获得双方MAC地址，以及在配对过程中设置通信密钥；
所述免布线语音控制开关与Wi-Fi物联网设备在出厂时配对或在需要时手动随机完成配对。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：语音控制模式结合免布线无线开关，使得对于开关布设位置的无限制，使开关的使用更加灵活。
附图说明
图1为本实用新型中免布线语音控制开关的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本实用新型做进一步阐述。
本实用新型提出一种免布线语音控制开关，用于控制Wi-Fi物联网设备，所述Wi-Fi物联网设备的种类不限，例如可以是市场上常见的Wi-Fi物联网照明设备等应用功能设备，相应的本免布线语音控制开关可以是照明开关或其他具有功能控制开关。所述的免布线语音控制开关包含：语音采集单元1（如麦克风，麦克风阵列等）、语音命令特征库5、语音命令识别单元2、控制命令检索生成单元3、第一Wi-Fi传输单元4、配对信息及控制命令列表6、配对升级控制单元7以及电池单元；所述的语音命令特征库5以及配对信息及控制命令列表6分别由存储单元实现。
如图1所示，所述的语音命令识别单元2连接所述的语音采集单元1以及语音命令特征库5，语音采集单元1实时采集用户语音信息，语音命令识别单元2将用户语音信息与命令特征库5中的语音命令特征进行匹配，得到匹配结果；所述的控制命令检索生成单元3连接所述的语音命令识别单元2以及配对信息及控制命令列表6，配对设备信息以及对应的控制命令均存储在该配对信息及控制命令列表6中，配对信息包含了MAC地址、通信密钥及预设包类型，控制命令检索生成单元3根据语音命令识别单元2的匹配结果生成相应控制命令；所述的第一Wi-Fi传输单元4连接所述的控制命令检索生成单元3以及配对升级控制单元7，将控制命令发送给Wi-Fi物联网设备，配对升级控制单元7还分别连接配对信息及控制命令列表6以及语音命令特征库5以通过外部服务器对配对信息、语音命令及固件进行升级。所述电池单元连接所述的语音采集单元1、语音命令识别单元2、控制命令检索生成单元3、第一Wi-Fi传输单元4以及配对升级控制单元7以向它们供电，随着半导体技术和语音处理技术的进步，低复杂度低功耗的本地实时语音监听采集和语音识别方式已经实现，可以保证电池供电的应用设备的电池更换或充电周期在可接受范围内。
配对升级控制单元7可以有两种控制模式，一种为本地控制更新配对设备信息，实现本地配对信息采集，不通过连接服务器；一种通过连接服务器，更新配对设备信息。语音命令以及控制软件更新，只通过连接服务器升级。
对Wi-Fi物联网设备的控制，一般是基于Wi-Fi链接。但是，像免布线语音控制开关这种控制信息产生间隔很长的物联网设备来说，若采用链接控制通信模式，则几乎每次要实现照明设备控制时，都要与照明设备重新建立Wi-Fi链接，会在控制帧上面消耗大部分能量，同时耗费更长的时间传输有效控制命令。对于主要以电池供电的免布线语音控制开关来说，基于Wi-Fi链接的控制方式会大大减少电池寿命。因此，本实用新型中，所述的第一Wi-Fi传输单元以MAC层非连接模式，通过在Wi-Fi单播包/广播包中加载私有信息结构的方式向Wi-Fi物联网设备发送控制命令，可以使免布线语音控制开关在射频上发送最少数量的包，这样即可完成控制信息的传输，实现最小功耗，在最大程度上延长电池的更换或充电周期；较佳的，所述的单播包/广播包包含但不限于：Beacon包或ProbResp包或ProbReq包或Action包等不需要MAC连接的可以带私有定义IE的包类型。对于广播包，配对信息在私有定义的控制IE中；单播包可在包头的地址中区分配对设备，也可将配对信息放在私有定义的控制IE中。
所述的免布线语音控制开关的语音采集单元1，在工作模式下，保持低功耗监听周边任何声音信号，当语音采集单元1判断监听到语音信号后，唤醒语音命令识别单元2，进行实时语音识别。当免布线语音控制开关的语音命令识别单元2识别到所采集的语音信息可以匹配语音命令特征库5中的某一条语音命令特征时，控制命令检索生成单元3根据匹配结果，生成相应的控制命令，然后在第一Wi-Fi传输单元4中将生成的控制命令，并不以MAC层的连接为基础，而是加载在多种可能的非加密或加密单播（unicast）/广播包中，以私有定义的控制信息元素（IE，Information Element）进行控制命令的传输。私有信息元素，即私有IE，根据Wi-Fi标准协议规定，厂商和供应商可以根据应用需要，定义MAC层的私有IE，以实现私有的通信需求。针对免布线语音控制开关的不同语音控制需求，可以定义不同类型的控制IE，实现对Wi-Fi物联网设备从简单到精细复杂的控制。控制IE在支持私有协议结构的Wi-Fi传输单元的MAC层中生成，在物理层加载至载波。上述的非加密或加密形式将在后文中具体说明。
所述的免布线语音控制开关与Wi-Fi物联网设备同时也构成了一个Wi-Fi物联网系统。在一实施例中，所述的Wi-Fi物联网设备包含：第二Wi-Fi传输单元，接收免布线语音控制开关中第一Wi-Fi传输单元发送的控制命令；控制单元，连接所述第二Wi-Fi传输单元，解析所述控制命令并执行控制任务。若要在标准Wi-Fi物联网设备上实现本实用新型的非连接通信机制，只需要少许修改MAC层的软件部分，甚至只需在应用层就可实现，所以可以在现有的Wi-Fi芯片上实现，具体的通过改MAC层软件，支持定义的私有IE；或改应用层软件，支持定义的私有IE，是容易实现的，实现成本低、方法简单。
为保证用户控制的安全和私密性，免布线语音Wi-Fi物联网照明开关与Wi-Fi物联网照明设备之间，首先以某种配对方式完成配对。为此所述的Wi-Fi物联网设备还包含：一匹配单元，连接所述的第二Wi-Fi传输单元。免布线语音控制开关的配对升级控制单元7与Wi-Fi物联网设备的匹配单元进行配对，获得双方MAC地址，以及在配对过程中设置通信密钥配以保障更高的安全性；配对过程可以在出厂时完成或在用户手中需要时手动随机完成。
免布线语音控制开关中第一Wi-Fi传输单元4可以传输经过加密或未经加密的控制命令即控制IE，具体的所述的对控制命令的加密形式可以有三种：1）应用层加密，用配对好的密钥加密控制IE；2） MAC层加密，用配对时设定好的硬件密钥在MAC层进行包加密；3）无加密，在无线信道中明文发送。
根据所用加载控制IE的不同类型的包和应用场景的要求，Wi-Fi物联网设备中第二Wi-Fi传输单元对收到的包的确认的形式可以有三种：1）可以由应用层或MAC层软件定义确认IE，加载于上述的Wi-Fi单播/广播包类型上，用于Wi-Fi物联网设备对收到的控制命令的高层确认。加载确认IE的包可以为，但不局限于ProbResp包、Action包等不需要MAC连接的可以带私有定义IE的包类型；2）不用高层确认，对某些类型的包，仅靠Wi-Fi标准规定MAC硬件自动回复ACK包；3）对某些包类型，不采用任何的确认，Wi-Fi标准规定MAC硬件也不自动回复ACK包。且上述的包类型、确认形式和加密形式可以根据具体情况自由组合使用。
本实用新型的一实施例中， Wi-Fi物联网设备为标准的有源Wi-Fi物联网设备，具有稳定的电源供电，可以同时以正常的STA模式连接AP（Access Point），接入互联网，保留有手机应用控制和远程控制的功能。
本实用新型的另一实施例中，免布线语音控制开关在MAC非连接通信控制模式下，支持MAC非连接通信控制协议栈结构；若需要软件更新等操作时，可通过语音界面（语音采集单元1），控制免布线语音控制开关通过AP链接到互联网服务器，此时可通过正常物联网设备协议栈结构实现互联网接入和信息更新服务。
本实用新型还提出了一种物联网系统的通讯方法，其包含：
S1、免布线语音控制开关与Wi-Fi物联网设备进行配对；
S2、免布线语音控制开关实时采集用户语音信息，并生成相应控制命令，然后将控制命令通过Wi-Fi单播包/广播包中加载私有信息结构的方式发送给Wi-Fi物联网设备；
S3、Wi-Fi物联网设备接收控制命令并执行控制任务。
尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。