基于ZigBee网关的大楼分布式安全控制方法及控制系统与流程

本发明涉及zigbee安全控制领域，特别是涉及一种基于zigbee网关的大楼分布式安全控制方法及控制系统。

背景技术：

zigbee的底层技术基于ieee802.15.4，即其物理层和媒体访问控制层直接使用了ieee802.15.4的定义。在蓝牙技术的使用过程中，人们发现蓝牙技术尽管有许多优点，但仍存在许多缺陷。对工业，家庭自动化控制和工业遥测遥控领域而言，蓝牙技术太复杂，功耗大，距离近，组网规模太小等。而工业自动化，对无线数据通信的需求越来越强烈，而且，对于工业现场，这种无线传输必须是高可靠的，并能抵抗工业现场的各种电磁干扰。因此，经过人们长期努力，zigbee协议在2003年正式问世。另外，zigbee使用了在它之前所研究过的面向家庭网络的通信协议homerflite。

传统的大楼由于楼层较高人员密集，若要保证安全性，必然需要加装一系列的安全设备以保证第一时间发现险情并处理，以免造成更大的经济损失。然而，传统的大楼安全设备多采用有线的方式布局，不但布线麻烦，并且成本高，后期出现问题维护更是麻烦，即使目前市面比较先进的无线传感器，依然要依托传输距离较近的wifi来进行数据的传输，一旦大楼出现断电掉网情况将会造成大楼的安全设备无法上报数据导致安全系统失效。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种方便布设安全设备、成本较低、易于后期维护及能实时上报安全信息的基于zigbee网关的大楼分布式安全控制方法及控制系统。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于zigbee网关的大楼分布式安全控制方法，包括如下步骤：

接收上电信号广播，返回确认上电指令，接收并保存zigbee节点描述信息，发送确认收到zigbee节点描述信息的消息，同时，允许进行入网操作；

发送数据连网请求，并接收同意数据连网的消息后，进行连网操作，然后，发送包含zigbee节点描述信息的心跳包，接收确认更新心跳包的消息；

接收秘钥信息，并发送确认收到秘钥信息的消息，保存所述秘钥信息；

将所述秘钥信息进行打包成数据信息包，发送带所述秘钥信息的所述数据信息包，接收确认收到数据信息包以及更新数据库的消息；

接收采集到的报警消息包，发送建立tcp短连接请求，接收同意进行tcp短连接的消息后，发送所述报警消息包以及更新请求，发送打开门动作的指令，同时断开tcp短连接；

上报所述打开门动作的指令，接收确认收到所述打开门动作的指令以及更新数据库的消息。

在其中一个实施例中，所述接收上电信号广播，返回确认上电指令，接收并保存zigbee节点描述信息，发送确认收到zigbee节点描述信息的消息的操作具体包括如下步骤：建立节点信息表，将zigbee节点描述信息保存至所述节点信息表中。

在其中一个实施例中，所述接收秘钥信息，并发送确认收到秘钥信息的消息，保存所述秘钥信息的操作具体包括如下步骤：

接收mac地址信息，对所述mac地址信息进行加密操作后变成秘钥信息；

发送确认收到秘钥信息的消息，同时，将所述秘钥信息保存至所述节点信息表中，更新所述节点信息表。

在其中一个实施例中，所述上报所述打开门动作的指令，接收确认收到所述打开门动作的指令以及更新数据库的消息的操作之后，还包括如下步骤：

接收预存动作信息，将所述预存动作信息经过处理后，得到预存动作控制指令，其中，所述预存动作信息为“若一个zigbee节点设备出现故障，则对应的打开门通道”；

发送所述预存动作控制指令，并上报所述预存动作控制指令。

在其中一个实施例中，所述接收预存动作信息，将所述预存动作信息经过处理后，得到预存动作控制指令的操作具体包括如下步骤：

接收建立tcp短连接请求，接收同意进行tcp短连接的消息后，发送预存动作信息，将所述预存动作信息经过处理后，得到预存动作控制指令，同时断开tcp短连接；

上报所述预存动作控制指令，接收确认收到所述预存动作控制指令以及更新数据库的消息。

在其中一个实施例中，所述发送数据连网请求，并接收同意数据连网的消息后，进行连网操作，然后，发送包含zigbee节点描述信息的心跳包，接收确认更新心跳包的消息的操作之后，以及所述接收秘钥信息，并发送确认收到秘钥信息的消息，保存所述秘钥信息的操作之前，还包括如下步骤：

预设第一时间阈值，每隔所述第一时间阈值，判断是否有接收到zigbee节点描述信息，若无，则保存节点故障信息，同时上报所述节点故障信息。

在其中一个实施例中，所述上报所述打开门动作的指令，接收确认收到所述打开门动作的指令以及更新数据库的消息的操作之后，还包括如下步骤：

接收动作控制信息，将所述动作控制信息经过处理后，得到动作控制指令；

发送所述动作控制指令，并上报所述动作控制指令。

在其中一个实施例中，所述zigbee节点描述信息包括zigbee门磁信息和zigbee烟雾信息。

本发明还提供一种基于zigbee网关的大楼分布式安全控制系统，包括：

节点入网模块，所述节点入网模块用于接收上电信号广播，返回确认上电指令，接收并保存zigbee节点描述信息，发送确认收到zigbee节点描述信息的消息，同时，允许进行入网操作；

网关入网模块，所述网关入网模块用于发送数据连网请求，并接收同意数据连网的消息后，进行连网操作，然后，发送包含zigbee节点描述信息的心跳包，接收确认更新心跳包的消息；

秘钥信息保存模块，所述秘钥信息保存模块用于接收秘钥信息，并发送确认收到秘钥信息的消息，保存所述秘钥信息；

秘钥信息发送模块，所述秘钥信息发送模块用于将所述秘钥信息进行打包成数据信息包，发送带所述秘钥信息的所述数据信息包，接收确认收到数据信息包以及更新数据库的消息；

报警信息处理模块，所述报警信息处理模块用于接收采集到的报警消息包，发送建立tcp短连接请求，接收同意进行tcp短连接的消息后，发送所述报警消息包以及更新请求，发送打开门动作的指令，同时断开tcp短连接；及

数据上报模块，所述数据上报模块用于上报所述打开门动作的指令，接收确认收到所述打开门动作的指令以及更新数据库的消息。

在其中一个实施例中，所述控制系统还包括信息表建立模块，所述信息表建立模块用于建立节点信息表，将zigbee节点描述信息保存至所述节点信息表中。

本发明相比于现有技术的优点及有益效果如下：

本发明为一种基于zigbee网关的大楼分布式安全控制方法及控制系统，采用了zigbee自组网和网状网络功能的特性，同时，将建立一个pan网络，pan网络在建立时将会进行信道的加密确保通信的安全。通过zigbee网关可以绑定各个zigbee烟雾模组和zigbee门磁模组，当zigbee烟雾模组检测到烟雾火情时将立即联动zigbee门磁模组打开相应的消防安全通道。从而，可以为传统的安防控制系统提供一种基于物联网的、可靠的、实时的远程通信方法，以最少的布线，解决传统大楼布线的麻烦，同时由于zigbee大量的布局，大大增加了客户对于互联网客户端终端的访问，zigbee网关接入的云服务器实现了数据的中转以及处理；客户通过pc和手机可以方便的查看当前各个终端节点状态信息，并能反向远程控制zigbee门磁模组的工作。对于绑定的设备之间，只要触发zigbee烟雾模组便会立即做出联动，当客户需要清除绑定并重新绑定其它的设备时，可以通过pc端灵活的修改，实现需要的功能；本发明提供一种方便布设安全设备、成本较低、易于后期维护及能实时上报安全信息的基于zigbee网关的大楼分布式安全控制方法及控制系统。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明一实施方式的基于zigbee网关的大楼分布式安全控制方法的流程图；

图2为本发明一实施方式的基于zigbee网关的大楼分布式安全控制系统的功能模块图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，一种基于zigbee网关的大楼分布式安全控制方法，包括如下步骤：

s110，接收上电信号广播，返回确认上电指令，接收并保存zigbee节点描述信息，发送确认收到zigbee节点描述信息的消息，同时，允许进行入网操作。

可以理解，当zigbee节点模组处于工作状态的时候，所述zigbee节点模组则发送上电信号宣告或者广播，而zigbee网关接收到上电信号宣告或者广播时，则zigbee网关反馈确认上电指令给所述zigbee节点模组，所述zigbee节点模组则发送zigbee节点描述信息给所述zigbee网关，其中，所述zigbee节点描述信息包括节点属性、节点mac地址。此时，所述zigbee网关则会接收并保存zigbee节点描述信息；从而可以使得zigbee节点模组的入网操作，实现zigbee节点模组与zigbee网关的连接。

s120，发送数据连网请求，并接收同意数据连网的消息后，进行连网操作，然后，发送包含zigbee节点描述信息的心跳包，接收确认更新心跳包的消息。

可以理解，zigbee网关向云服务器发送数据连网请求，当云服务器同意进行连接的时候，云服务器将发送同意数据连网的消息，所述接收同意数据连网的消息后，进行连网操作；然后，zigbee网关发送包含zigbee节点描述信息的心跳包，云服务器将这个包含zigbee节点描述信息的心跳包更新到云服务器的节点数据库中，也就是可以更新zigbee节点模组的信息。需要说明的是，所述心跳包是在zigbee网关和云服务器间定时通知对方自己状态的一个自己定义的命令字，按照一定的时间间隔发送，类似于心跳，所以叫做心跳包。

从而可以实现zigbee网关与云服务器的连网，从而zigbee网关可以将接收的节点描述信息上报给云服务器中，并通过云服务器发送给移动客户端，其中，所述移动客户端包括手机、平板或者其他移动设备。至此，所述zigbee节点模组已经与所述zigbee网关连接，所述zigbee网关也与所述云服务器连接，从而可以进行安装控制系统的正常工作，即及时检测以及采集各个zigbee节点模组附近的烟雾信息、火警信息和故障信息等，并将这些信息发送给网关，并由网关发送给云服务器中。

s130，接收秘钥信息，并发送确认收到秘钥信息的消息，保存所述秘钥信息。

可以理解，当zigbee节点模组收到了zigbee网关的允许入网操作的指令后，所述zigbee节点模组就会发出一个秘钥信息给所述zigbee网关，所述zigbee网关则会保存这个秘钥信息，从而可以与所述zigbee节点模组之间具有一个通信的秘钥，其他的模组或者设备时不知道的，所述zigbee节点模组与所述zigbee网关互相交互之后，各自将这个秘钥存在自己的存储器(flash)里面，以后可以通过这个秘钥来进行通信；保证了zigbee节点模组只与带有秘钥的zigbee网关发生信息交互，不会与其他的设备进行交互，提高了信息传输的准确性和安全性。需要说明的是，所述秘钥信息包含了zigbee节点模组的状态信息。

s140，将所述秘钥信息进行打包成数据信息包，发送带所述秘钥信息的所述数据信息包，接收确认收到数据信息包以及更新数据库的消息。

可以理解，当zigbee网关保存了秘钥信息后，还将所述秘钥信息打包成数据信息包，并将所述数据信息包发送给云服务器，因此，所述云服务器收到数据信息包后，则将带秘钥信息的数据信息包更新到云服务器的节点数据库中。

s150，接收采集到的报警消息包，发送建立tcp短连接请求，接收同意进行tcp短连接的消息后，发送所述报警消息包以及更新请求，发送打开门动作的指令，同时断开tcp短连接。

可以理解，zigbee节点模组实时采集模组周围的烟雾信息及火警信息，若出现了烟雾信号或者火警信号时，则所述zigbee节点模组将烟雾信号或者火警信号转换成报警消息包，然后，所述zigbee节点模组将所述报警消息包发送给zigbee网关；所述zigbee网关接收采集到的报警消息包后，立即向云服务器发送建立tcp短连接请求，当所述云服务器返回同意进行tcp短连接后，所述zigbee网关发送所述报警消息包以及更新节点数据库请求给所述云服务器，与此同时，所述zigbee网关还发送打开门动作的指令给所述zigbee节点模组，以使得所述zigbee节点模组控制打开门的动作，之后，所述zigbee网关还发送断开tcp短连接的请求给所述云服务器，然后，所述云服务器将接收报警消息包，并且更新节点数据库，也就是更新zigbee节点模组的状态，然后，在断开与所述zigbee网关的短连接。

s160，上报所述打开门动作的指令，接收确认收到所述打开门动作的指令以及更新数据库的消息。

可以理解，当zigbee节点模组打开门通道之后，所述zigbee节点模组将发送打开门动作的指令给zigbee网关，所述zigbee网关接收到信号后，则所述zigbee网关将所述打开门动作的指令上报给云服务器，所述云服务器将更新节点数据库，并将返回确认收到所述打开门动作的指令以及更新数据库的消息给所述zigbee网关。

如此，本发明为一种基于zigbee网关的大楼分布式安全控制方法及控制系统，为传统的安防控制系统提供一种基于物联网的可靠、实时的远程通信方案，以最少的布线，解决传统大楼布线的麻烦，同时，由于zigbee节点模组大量的布局，大大增加了客户对于互联网客户端终端的访问，zigbee网关接入的云服务器实现了数据的中转以及处理，客户通过pc和手机可以方便的查看当前各个zigbee节点模组状态信息，并能反向远程控制zigbee门磁模组，对于绑定的设备之间，只要触发zigbee烟雾模组便会立即做出联动，当客户需要清除绑定并重新绑定其它的设备时，可以通过pc端灵活的修改，实现需要的功能。本发明提供一种方便布设安全设备、成本较低、易于后期维护及能实时上报安全信息的基于zigbee网关的大楼分布式安全控制方法。

一实施方式中，所述接收上电信号广播，返回确认上电指令，接收并保存zigbee节点描述信息，发送确认收到zigbee节点描述信息的消息的操作具体包括如下步骤：建立节点信息表，将zigbee节点描述信息保存至所述节点信息表中。

需要说明的是，zigbee节点模组发送了zigbee节点描述信息给zigbee网关后，所述zigbee网关中需要保存zigbee节点描述信息，因此，所述zigbee网关需要建立一个节点信息表，然后，将zigbee节点描述信息保存至所述节点信息表中。从而可以保证数据可以归集到一起，然后，如果需要出现更新的时候，可以更加准确、快速地进行更新，也保证了数据的准确度和传输数据的实时有效性，以使得移动客户端可以实时监测到zigbee节点模组的状态，可以进一步提高zigbee网关响应的准确性。

一实施方式中，所述接收秘钥信息，并发送确认收到秘钥信息的消息，保存所述秘钥信息的操作具体包括如下步骤：

接收mac地址信息，对所述mac地址信息进行加密操作后变成秘钥信息。需要说明的是，zigbee节点模组将发送mac地址信息给zigbee网关，当zigbee网关接收到mac地址信息后，便对mac地址信息进行加密，使得加密后变成一个秘钥信息，也就是一个带mac地址的key值。如此，通过加密后，可以使得一个zigbee节点模组只和该zigbee网关进行通信，提高通信的准确性。

发送确认收到秘钥信息的消息，同时，将所述秘钥信息保存至所述节点信息表中，更新所述节点信息表。需要说明的是，所述zigbee网关发送确认收到秘钥信息的消息给所述zigbee节点模组，此时，该所述zigbee节点模组就与所述zigbee网关实现通信，并且该zigbee节点模组也只和所述zigbee网关进行通信；而且，所述zigbee网关也会将秘钥信息保存至所述节点信息表中，及时更新所述节点信息表。

一实施方式中，所述上报所述打开门动作的指令，接收确认收到所述打开门动作的指令以及更新数据库的消息的操作之后，还包括如下步骤：

接收预存动作信息，将所述预存动作信息经过处理后，得到预存动作控制指令，其中，所述预存动作信息为“若一个zigbee节点设备出现故障，则对应的打开门通道”；发送所述预存动作控制指令，并上报所述预存动作控制指令。

需要说明的是，一开始的时候，在云服务器中预存了一个动作指令，也就是预存动作信息，“若一个zigbee节点设备出现故障，则对应的打开门通道”；并且，所述云服务器将所述预存动作信息发送给zigbee网关，所述zigbee网关将所述预存动作信息经过处理后，得到预存动作控制指令，所述预存动作控制指令则可以直接发送给zigbee节点设备，以使的zigbee节点设备可以直接控制打开门通道。

当zigbee节点设备采集到出现了烟雾信号或者火警信号的时候，则所述zigbee节点模组将烟雾信号或者火警信号转换成报警消息包，然后，所述zigbee节点模组将所述报警消息包发送给zigbee网关；所述zigbee网关接收采集到的报警消息包后，立即向云服务器发送建立tcp短连接请求，当所述云服务器返回同意进行tcp短连接后，所述zigbee网关发送所述报警消息包以及更新节点数据库请求给所述云服务器，与此同时，所述zigbee网关还发送打开门动作的指令给所述zigbee节点模组，以使得所述zigbee节点模组控制打开门的动作，之后，所述zigbee网关还发送断开tcp短连接的请求给所述云服务器，然后，所述云服务器将接收报警消息包，并且更新节点数据库，也就是更新zigbee节点模组的状态，然后，在断开与所述zigbee网关的短连接。当zigbee节点模组打开门通道之后，所述zigbee节点模组将发送打开门动作的指令给zigbee网关，所述zigbee网关接收到信号后，则所述zigbee网关将所述打开门动作的指令上报给云服务器，所述云服务器将更新节点数据库，并将返回确认收到所述打开门动作的指令以及更新数据库的消息给所述zigbee网关。

如此，通过设置预存动作信息，可以更为快速地响应出现的报警信号的情况，使得zigbee网关及时进行上报报警以及打开门通道，从而可以保证遇到险情的时候可以立即做出反应，并且，通过云服务器可以对本地设备进行远程控制。因此，可以提高控制系统的实时性，从而可以进一步提高系统的安全性。

一实施方式中，所述接收预存动作信息，将所述预存动作信息经过处理后，得到预存动作控制指令的操作具体包括如下步骤：

接收建立tcp短连接请求，接收同意进行tcp短连接的消息后，发送预存动作信息，将所述预存动作信息经过处理后，得到预存动作控制指令，同时断开tcp短连接。需要说明的是，当zigbee网关和云服务器建立tcp短连接，则云服务器可以向所述zigbee网关发送预存动作信息，如此，可以提高响应的有效性。

上报所述预存动作控制指令，接收确认收到所述预存动作控制指令以及更新数据库的消息。

一实施方式中，所述发送数据连网请求，并接收同意数据连网的消息后，进行连网操作，然后，发送包含zigbee节点描述信息的心跳包，接收确认更新心跳包的消息的操作之后，以及所述接收秘钥信息，并发送确认收到秘钥信息的消息，保存所述秘钥信息的操作之前，还包括如下步骤：

预设第一时间阈值，每隔所述第一时间阈值，判断是否有接收到zigbee节点描述信息，若无，则保存节点故障信息，同时上报所述节点故障信息。

为了确保zigbee节点模组是在工作中，不会出现故障，以保证可以提高系统的安全性和响应的及时性，zigbee网关还会每隔第一时间阈值，判断zigbee节点模组是否有发送zigbee节点描述信息，即zigbee网关是否有接收到zigbee节点描述信息，如果有，则说明zigbee节点模组是在工作中，没有出现故障。如果没有收到，则说明zigbee节点模组出现了故障的情况，此时，则保存节点故障信息，将zigbee节点模组故障信息更新到节点信息表中，同时，向所述云服务器上报所述zigbee节点故障信息。如此，可以确保zigbee节点模组是在工作中，不会出现故障，以保证可以提高系统的安全性和响应的及时性。

具体地，所述zigbee网关接收zigbee节点模组故障信息后，立即向云服务器发送建立tcp短连接请求，当所述云服务器返回同意进行tcp短连接后，所述zigbee网关发送所述zigbee节点模组故障信息以及更新节点数据库请求给所述云服务器，与此同时，所述zigbee网关还发送打开门动作的指令给所述zigbee节点模组，以使得所述zigbee节点模组控制打开门的动作，之后，所述zigbee网关还发送断开tcp短连接的请求给所述云服务器，然后，所述云服务器将接收zigbee节点模组故障信息，并且更新节点数据库，也就是更新zigbee节点模组的状态，然后，在断开与所述zigbee网关的短连接。

还需要说明的是，所述第一时间阈值为0.5h～1.5h。优选的，所述第一时间阈值为1h。如此，可以保证zigbee节点模组处于在工作状态中。

一实施方式中，所述上报所述打开门动作的指令，接收确认收到所述打开门动作的指令以及更新数据库的消息的操作之后，还包括如下步骤：

接收动作控制信息，将所述动作控制信息经过处理后，得到动作控制指令；发送所述动作控制指令，并上报所述动作控制指令。

需要说明的是，当zigbee网关发送了打开门动作的指令之后，如果云服务器还想控制其他的zigbee节点模组打开相应的门通道，所述zigbee网关则接收来自所述云服务器的动作控制信息，这里的动作控制信息包括打开门通道控制信息、关闭门通道控制信息、检测烟雾或火警控制信息等，然后，zigbee网关将所述动作控制信息转变为动作控制指令，并将所述动作控制指令发送给所述zigbee节点模组，以使得对应的zigbee节点模组做出相应的控制动作，并且，所述zigbee网关上报所述动作控制指令给云服务器，所述云服务器则更新对应的节点数据库。

还需要说明的是，当zigbee网关发送了打开门动作的指令之后，如果电脑端还想控制其他的zigbee节点模组打开相应的门通道，所述zigbee网关则接收来自所述电脑端的动作控制信息，这里的动作控制信息包括打开门通道控制信息、关闭门通道控制信息、检测烟雾或火警控制信息等，然后，zigbee网关将所述动作控制信息转变为动作控制指令，并将所述动作控制指令发送给所述zigbee节点模组，以使得对应的zigbee节点模组做出相应的控制动作，并且，所述zigbee网关上报所述动作控制指令给电脑端和云服务器，所述电脑端和所述云服务器则更新对应的节点数据库。

还需要说明的是，当zigbee网关发送了打开门动作的指令之后，如果移动客户端还想控制其他的zigbee节点模组打开相应的门通道，则所述移动客户端发送动作控制信息给云服务器，所述云服务器则发送动作控制信息给zigbee网关，所述zigbee网关则接收来自所述云服务器的动作控制信息，这里的动作控制信息包括打开门通道控制信息、关闭门通道控制信息、检测烟雾或火警控制信息等，然后，zigbee网关将所述动作控制信息转变为动作控制指令，并将所述动作控制指令发送给所述zigbee节点模组，以使得对应的zigbee节点模组做出相应的控制动作，并且，所述zigbee网关上报所述动作控制指令给云服务器，所述云服务器则更新对应的节点数据库，然后，所述云服务器发送已完成所述动作控制指令给移动客户端。这里所说的移动客户端包括手机、平板及其他移动设备。

一实施方式中，所述zigbee节点描述信息包括zigbee门磁信息和zigbee烟雾信息。需要说明的是，zigbee节点描述信息对应的是zigbee节点模组，那么，所述zigbee门磁信息对应的是zigbee门磁设备；所述zigbee烟雾信息对应的是zigbee烟雾检测设备，所述zigbee门磁设备安装在门或者窗户上，可以控制门或者窗户的开或者关；所述zigbee烟雾检测设备用于监测附近的烟雾信息和火警信息，当出现烟雾报警或者火警的时候，则立即发送报警消息包给zigbee网关，以控制zigbee门磁设备打开门通道。

本发明采用一种超低功耗，并且可以灵活的大规模的无线布局组网的系统将大大提高安全系统的便捷性。本系统中包含zigbee门磁设备，管理人员可以将zigbee烟雾检测设备和zigbee门磁设备分别安装在各个房间和门上，每一个zigbee烟雾检测设备和zigbee门磁设备在整个zigbee无线网络中即充当末端节点也是路由设备，互相之间可以交互数据构成一个网状网络，即使其中的一个或几个设备出现问题，消息也可以通过多跳的形式传输到网关。

本发明采用以zigbee网关作为控制中心，zigbee是基于ieee802.15.4标准的，符合zigbee联盟的无线传输技术，具有开放式的2.4g工作频道，超低的功耗，休眠模式下实测只有1.236微安，正常一个纽扣电池可以持续使用1到2年，并且具有强大的自组网能力，在单个zigee网络中能加入65000个子设备，正是由于其这些优点在数据的采集和监控上具有非常广大的应用。我们的zigbee网关包含zigbeejn516x无线协议栈芯片以及gprs无线模组，安全检测设备包含zigbee烟雾检测设备和zigbee门磁设备可以通过多跳的形式传输到zigbee网关，并且，通过gprs模组上传到云服务器，当zigbee烟雾检测设备检测到异常情况时将会上报数据到网关并且通过预先绑定的门磁控制模组打开相应的房门方便疏散人员。

本发明采用了zigbee自组网和网状网络功能的特性，通过我们的云服务器平台，监控室的pc端可以控制zigbee网关允许设备入网此时zigbee网关将建立一个pan网络，pan网络在建立时将会进行信道的加密确保通信的安全。当zigbee烟雾检测设备和zigbee门磁设备处在搜索网络入网状态下时检测到pan网络就会将此pan网络的id号记录下来同时zigbee网关为其分配pan网络唯一的短地址，并组成一组网状网络我们的pc监控平台可以绑定各个zigbee烟雾检测设备和zigbee门磁设备，绑定后当zigbee烟雾检测设备检测到烟雾火情时将立即联动zigbee门磁设备打开相应的消防安全通道。将系统的核心设置在zigbee网关上，zigbee烟雾检测设备和zigbee门磁设备的绑定在本地和云服务器上都有绑定信息，既可以做到局域网上的警示，也可以进行远程的操作和提醒，遇到险情的时候可以立即做出反应，并且通过云服务器可以对本地设备进行远程控制。利用云端服务可以方便的统计数据，对可能发生的险情做出预判并做出相应的防范。

请参阅图2，本发明还提供一种基于zigbee网关的大楼分布式安全控制系统，包括：节点入网模块100、网关入网模块200、秘钥信息保存模块300、秘钥信息发送模块400、报警信息处理模块500及数据上报模块600，所述节点入网模块100、网关入网模块200、秘钥信息保存模块300、秘钥信息发送模块400、报警信息处理模块500及数据上报模块600顺序连接。

所述节点入网模块用于接收上电信号广播，返回确认上电指令，接收并保存zigbee节点描述信息，发送确认收到zigbee节点描述信息的消息，同时，允许进行入网操作。需要说明的是，当zigbee节点模组处于工作状态的时候，所述zigbee节点模组则发送上电信号宣告或者广播，而zigbee网关接收到上电信号宣告或者广播时，则zigbee网关反馈确认上电指令给所述zigbee节点模组，所述zigbee节点模组则发送zigbee节点描述信息给所述zigbee网关，其中，所述zigbee节点描述信息包括节点属性、节点mac地址。此时，所述zigbee网关则会接收并保存zigbee节点描述信息；从而可以使得zigbee节点模组的入网操作，实现zigbee节点模组与zigbee网关的连接。

所述网关入网模块用于发送数据连网请求，并接收同意数据连网的消息后，进行连网操作，然后，发送包含zigbee节点描述信息的心跳包，接收确认更新心跳包的消息。需要说明的是，zigbee网关向云服务器发送数据连网请求，当云服务器同意进行连接的时候，云服务器将发送同意数据连网的消息，所述接收同意数据连网的消息后，进行连网操作；然后，zigbee网关发送包含zigbee节点描述信息的心跳包，云服务器将这个包含zigbee节点描述信息的心跳包更新到云服务器的节点数据库中，也就是可以更新zigbee节点模组的信息。需要说明的是，所述心跳包是在zigbee网关和云服务器间定时通知对方自己状态的一个自己定义的命令字，按照一定的时间间隔发送，类似于心跳，所以叫做心跳包。

从而可以实现zigbee网关与云服务器的连网，从而zigbee网关可以将接收的节点描述信息上报给云服务器中，并通过云服务器发送给移动客户端，其中，所述移动客户端包括手机、平板或者其他移动设备。至此，所述zigbee节点模组已经与所述zigbee网关连接，所述zigbee网关也与所述云服务器连接，从而可以进行安装控制系统的正常工作，即及时检测以及采集各个zigbee节点模组附近的烟雾信息、火警信息和故障信息等，并将这些信息发送给网关，并由网关发送给云服务器中。

所述秘钥信息保存模块用于接收秘钥信息，并发送确认收到秘钥信息的消息，保存所述秘钥信息。需要说明的是，当zigbee节点模组收到了zigbee网关的允许入网操作的指令后，所述zigbee节点模组就会发出一个秘钥信息给所述zigbee网关，所述zigbee网关则会保存这个秘钥信息，从而可以与所述zigbee节点模组之间具有一个通信的秘钥，其他的模组或者设备时不知道的，所述zigbee节点模组与所述zigbee网关互相交互之后，各自将这个秘钥存在自己的存储器(flash)里面，以后可以通过这个秘钥来进行通信；保证了zigbee节点模组只与带有秘钥的zigbee网关发生信息交互，不会与其他的设备进行交互，提高了信息传输的准确性和安全性。需要说明的是，所述秘钥信息包含了zigbee节点模组的状态信息。

所述秘钥信息发送模块用于将所述秘钥信息进行打包成数据信息包，发送带所述秘钥信息的所述数据信息包，接收确认收到数据信息包以及更新数据库的消息。需要说明的是，当zigbee网关保存了秘钥信息后，还将所述秘钥信息打包成数据信息包，并将所述数据信息包发送给云服务器，因此，所述云服务器收到数据信息包后，则将带秘钥信息的数据信息包更新到云服务器的节点数据库中。

所述报警信息处理模块用于接收采集到的报警消息包，发送建立tcp短连接请求，接收同意进行tcp短连接的消息后，发送所述报警消息包以及更新请求，发送打开门动作的指令，同时断开tcp短连接。需要说明的是，zigbee节点模组实时采集模组周围的烟雾信息及火警信息，若出现了烟雾信号或者火警信号时，则所述zigbee节点模组将烟雾信号或者火警信号转换成报警消息包，然后，所述zigbee节点模组将所述报警消息包发送给zigbee网关；所述zigbee网关接收采集到的报警消息包后，立即向云服务器发送建立tcp短连接请求，当所述云服务器返回同意进行tcp短连接后，所述zigbee网关发送所述报警消息包以及更新节点数据库请求给所述云服务器，与此同时，所述zigbee网关还发送打开门动作的指令给所述zigbee节点模组，以使得所述zigbee节点模组控制打开门的动作，之后，所述zigbee网关还发送断开tcp短连接的请求给所述云服务器，然后，所述云服务器将接收报警消息包，并且更新节点数据库，也就是更新zigbee节点模组的状态，然后，在断开与所述zigbee网关的短连接。

所述数据上报模块用于上报所述打开门动作的指令，接收确认收到所述打开门动作的指令以及更新数据库的消息。需要说明的是，当zigbee节点模组打开门通道之后，所述zigbee节点模组将发送打开门动作的指令给zigbee网关，所述zigbee网关接收到信号后，则所述zigbee网关将所述打开门动作的指令上报给云服务器，所述云服务器将更新节点数据库，并将返回确认收到所述打开门动作的指令以及更新数据库的消息给所述zigbee网关。

如此，本发明为一种基于zigbee网关的大楼分布式安全控制方法及控制系统，为传统的安防控制系统提供一种基于物联网的可靠、实时的远程通信方案，以最少的布线，解决传统大楼布线的麻烦，同时，由于zigbee节点模组大量的布局，大大增加了客户对于互联网客户端终端的访问，zigbee网关接入的云服务器实现了数据的中转以及处理，客户通过pc和手机可以方便的查看当前各个zigbee节点模组状态信息，并能反向远程控制zigbee门磁模组，对于绑定的设备之间，只要触发zigbee烟雾模组便会立即做出联动，当客户需要清除绑定并重新绑定其它的设备时，可以通过pc端灵活的修改，实现需要的功能。本发明提供一种方便布设安全设备、成本较低、易于后期维护及能实时上报安全信息的基于zigbee网关的大楼分布式安全控制系统。

在一实施方式中，所述基于zigbee网关的大楼分布式安全控制系统包括zigbee节点模组、zigbee网关及云服务器端，所述zigbee网关分别与所述zigbee节点模组和所述云服务器端连接。所述zigbee网关包括协调器和wifi模块，所述协调器和所述wifi模块电连接。所述协调器中设置有一存储器，所述存储器用于存储节点信息表。

需要说明的是，云服务器提供存储节点的绑定节点数据库，并且作为zigbee网关和移动客户端的中间连接介质，所述zigbee节点模组包含zigbee门磁设备和zigbee烟雾检测设备，两种类型zigbee设备之间在经过绑定后便zigbee网关建立tcp长连接。zigbee门磁设备和zigbee烟雾检测设备除了绑定节点信息表存储在本地的zigbee网关设备中，在云服务器也存储一份一样的绑定节点信息表的节点数据库，当移动客户端使用英特网进行云服务通信监控和控制zigbee门磁设备和zigbee烟雾检测设备时，将直接通过访问亚马逊云上的绑定节点数据库来进行快速访问减小访问时间间隔。

需要说明的是，所述zigbee节点模组可以进行联动，当zigbee烟雾检测设备发现异常后便触发zigbee门磁设备，同时将节点的信息上报到zigbee网关。对于pc和移动手机端发送的控制消息通过网关也能反向的控制zigbee门磁设备。

需要说明的是，zigbee网关是整个pan网络的指挥中心，所有的zigbee数据的传送最终都要经过zigbee网关中的协调器端处理，并且协调器和网关中的wifi芯片采用串口通讯，wifi模组与无线路由连接后便于与云服务器之间建立心跳包收发线程，用来保证数据实时传输。

所述基于zigbee网关的大楼分布式安全控制系统还包括电脑终端和移动客户端，所述电脑终端与所述zigbee网关连接，所述移动客户端与所述云服务器连接。电脑终端和移动客户端都可以通关互联网实时的监控末端zigbee节点模组的状态，并且，客户可以通过电脑终端控制门磁的开关，实现远程控制的功能。

需要说明的是，所述控制系统还包括信息表建立模块，所述信息表建立模块用于建立节点信息表，将zigbee节点描述信息保存至所述节点信息表中。zigbee节点模组发送了zigbee节点描述信息给zigbee网关后，所述zigbee网关中需要保存zigbee节点描述信息，因此，所述zigbee网关需要建立一个节点信息表，然后，将zigbee节点描述信息保存至所述节点信息表中。从而可以保证数据可以归集到一起，然后，如果需要出现更新的时候，可以更加准确、快速地进行更新，也保证了数据的准确度和传输数据的实时有效性，以使得移动客户端可以实时监测到zigbee节点模组的状态，可以进一步提高zigbee网关响应的准确性。

一实施方式中，所述秘钥信息保存模块包括接收mac地址单元和秘钥信息保存单元，所述接收mac地址单元和所述秘钥信息保存单元连接。所述接收mac地址单元用于接收mac地址信息，对所述mac地址信息进行加密操作后变成秘钥信息。需要说明的是，zigbee节点模组将发送mac地址信息给zigbee网关，当zigbee网关接收到mac地址信息后，便对mac地址信息进行加密，使得加密后变成一个秘钥信息，也就是一个带mac地址的key值。如此，通过加密后，可以使得一个zigbee节点模组只和该zigbee网关进行通信，提高通信的准确性。

所述秘钥信息保存单元用于发送确认收到秘钥信息的消息，同时，将所述秘钥信息保存至所述节点信息表中，更新所述节点信息表。需要说明的是，所述zigbee网关发送确认收到秘钥信息的消息给所述zigbee节点模组，此时，该所述zigbee节点模组就与所述zigbee网关实现通信，并且该zigbee节点模组也只和所述zigbee网关进行通信；而且，所述zigbee网关也会将秘钥信息保存至所述节点信息表中，及时更新所述节点信息表。

一实施方式中，所述安全控制系统还包括预存信息处理模块和预存信息存储模块，所述预存信息处理模块和所述预存信息存储模块连接。所述预存信息处理模块用于接收预存动作信息，将所述预存动作信息经过处理后，得到预存动作控制指令，其中，所述预存动作信息为“若一个zigbee节点设备出现故障，则对应的打开门通道”；所述预存信息存储模块用于发送所述预存动作控制指令，并上报所述预存动作控制指令。

需要说明的是，一开始的时候，在云服务器中预存了一个动作指令，也就是预存动作信息，“若一个zigbee节点设备出现故障，则对应的打开门通道”；并且，所述云服务器将所述预存动作信息发送给zigbee网关，所述zigbee网关将所述预存动作信息经过处理后，得到预存动作控制指令，所述预存动作控制指令则可以直接发送给zigbee节点设备，以使的zigbee节点设备可以直接控制打开门通道。

当zigbee节点设备采集到出现了烟雾信号或者火警信号的时候，则所述zigbee节点模组将烟雾信号或者火警信号转换成报警消息包，然后，所述zigbee节点模组将所述报警消息包发送给zigbee网关；所述zigbee网关接收采集到的报警消息包后，立即向云服务器发送建立tcp短连接请求，当所述云服务器返回同意进行tcp短连接后，所述zigbee网关发送所述报警消息包以及更新节点数据库请求给所述云服务器，与此同时，所述zigbee网关还发送打开门动作的指令给所述zigbee节点模组，以使得所述zigbee节点模组控制打开门的动作，之后，所述zigbee网关还发送断开tcp短连接的请求给所述云服务器，然后，所述云服务器将接收报警消息包，并且更新节点数据库，也就是更新zigbee节点模组的状态，然后，在断开与所述zigbee网关的短连接。当zigbee节点模组打开门通道之后，所述zigbee节点模组将发送打开门动作的指令给zigbee网关，所述zigbee网关接收到信号后，则所述zigbee网关将所述打开门动作的指令上报给云服务器，所述云服务器将更新节点数据库，并将返回确认收到所述打开门动作的指令以及更新数据库的消息给所述zigbee网关。

如此，通过设置预存动作信息，可以更为快速地响应出现的报警信号的情况，使得zigbee网关及时进行上报报警以及打开门通道，从而可以保证遇到险情的时候可以立即做出反应，并且，通过云服务器可以对本地设备进行远程控制。因此，可以提高控制系统的实时性，从而可以进一步提高系统的安全性。

一实施方式中，所述报警信息处理模块500还用于接收建立tcp短连接请求，接收同意进行tcp短连接的消息后，发送预存动作信息，将所述预存动作信息经过处理后，得到预存动作控制指令，同时断开tcp短连接。需要说明的是，当zigbee网关和云服务器建立tcp短连接，则云服务器可以向所述zigbee网关发送预存动作信息，如此，可以提高响应的有效性。所述数据上报模块600用于上报所述预存动作控制指令，接收确认收到所述预存动作控制指令以及更新数据库的消息。

一实施方式中，还包括判断模块；所述判断模块用于预设第一时间阈值，每隔所述第一时间阈值，判断是否有接收到zigbee节点描述信息，若无，则保存节点故障信息，同时上报所述节点故障信息。

为了确保zigbee节点模组是在工作中，不会出现故障，以保证可以提高系统的安全性和响应的及时性，zigbee网关还会每隔第一时间阈值，判断zigbee节点模组是否有发送zigbee节点描述信息，即zigbee网关是否有接收到zigbee节点描述信息，如果有，则说明zigbee节点模组是在工作中，没有出现故障。如果没有收到，则说明zigbee节点模组出现了故障的情况，此时，则保存节点故障信息，将zigbee节点模组故障信息更新到节点信息表中，同时，向所述云服务器上报所述zigbee节点故障信息。如此，可以确保zigbee节点模组是在工作中，不会出现故障，以保证可以提高系统的安全性和响应的及时性。

具体地，所述zigbee网关接收zigbee节点模组故障信息后，立即向云服务器发送建立tcp短连接请求，当所述云服务器返回同意进行tcp短连接后，所述zigbee网关发送所述zigbee节点模组故障信息以及更新节点数据库请求给所述云服务器，与此同时，所述zigbee网关还发送打开门动作的指令给所述zigbee节点模组，以使得所述zigbee节点模组控制打开门的动作，之后，所述zigbee网关还发送断开tcp短连接的请求给所述云服务器，然后，所述云服务器将接收zigbee节点模组故障信息，并且更新节点数据库，也就是更新zigbee节点模组的状态，然后，在断开与所述zigbee网关的短连接。

还需要说明的是，所述第一时间阈值为0.5h～1.5h。优选的，所述第一时间阈值为1h。如此，可以保证zigbee节点模组处于在工作状态中。

一实施方式中，所述报警信息处理模块500还用于接收动作控制信息，将所述动作控制信息经过处理后，得到动作控制指令；所述数据上报模块600还用于发送所述动作控制指令，并上报所述动作控制指令。

需要说明的是，当zigbee网关发送了打开门动作的指令之后，如果云服务器还想控制其他的zigbee节点模组打开相应的门通道，所述zigbee网关则接收来自所述云服务器的动作控制信息，这里的动作控制信息包括打开门通道控制信息、关闭门通道控制信息、检测烟雾或火警控制信息等，然后，zigbee网关将所述动作控制信息转变为动作控制指令，并将所述动作控制指令发送给所述zigbee节点模组，以使得对应的zigbee节点模组做出相应的控制动作，并且，所述zigbee网关上报所述动作控制指令给云服务器，所述云服务器则更新对应的节点数据库。

还需要说明的是，当zigbee网关发送了打开门动作的指令之后，如果电脑端还想控制其他的zigbee节点模组打开相应的门通道，所述zigbee网关则接收来自所述电脑端的动作控制信息，这里的动作控制信息包括打开门通道控制信息、关闭门通道控制信息、检测烟雾或火警控制信息等，然后，zigbee网关将所述动作控制信息转变为动作控制指令，并将所述动作控制指令发送给所述zigbee节点模组，以使得对应的zigbee节点模组做出相应的控制动作，并且，所述zigbee网关上报所述动作控制指令给电脑端和云服务器，所述电脑端和所述云服务器则更新对应的节点数据库。

还需要说明的是，当zigbee网关发送了打开门动作的指令之后，如果移动客户端还想控制其他的zigbee节点模组打开相应的门通道，则所述移动客户端发送动作控制信息给云服务器，所述云服务器则发送动作控制信息给zigbee网关，所述zigbee网关则接收来自所述云服务器的动作控制信息，这里的动作控制信息包括打开门通道控制信息、关闭门通道控制信息、检测烟雾或火警控制信息等，然后，zigbee网关将所述动作控制信息转变为动作控制指令，并将所述动作控制指令发送给所述zigbee节点模组，以使得对应的zigbee节点模组做出相应的控制动作，并且，所述zigbee网关上报所述动作控制指令给云服务器，所述云服务器则更新对应的节点数据库，然后，所述云服务器发送已完成所述动作控制指令给移动客户端。这里所说的移动客户端包括手机、平板及其他移动设备。

一实施方式中，所述zigbee节点描述信息包括zigbee门磁信息和zigbee烟雾信息。需要说明的是，zigbee节点描述信息对应的是zigbee节点模组，那么，所述zigbee门磁信息对应的是zigbee门磁设备；所述zigbee烟雾信息对应的是zigbee烟雾检测设备，所述zigbee门磁设备安装在门或者窗户上，可以控制门或者窗户的开或者关；所述zigbee烟雾检测设备用于监测附近的烟雾信息和火警信息，当出现烟雾报警或者火警的时候，则立即发送报警消息包给zigbee网关，以控制zigbee门磁设备打开门通道。

本发明相比于现有技术的优点及有益效果如下：

本发明为一种基于zigbee网关的大楼分布式安全控制方法及控制系统，采用了zigbee自组网和网状网络功能的特性，同时，将建立一个pan网络，pan网络在建立时将会进行信道的加密确保通信的安全。通过zigbee网关可以绑定各个zigbee烟雾模组和zigbee门磁模组，当zigbee烟雾模组检测到烟雾火情时将立即联动zigbee门磁模组打开相应的消防安全通道。从而，可以为传统的安防控制系统提供一种基于物联网的、可靠的、实时的远程通信方法，以最少的布线，解决传统大楼布线的麻烦，同时由于zigbee大量的布局，大大增加了客户对于互联网客户端终端的访问，zigbee网关接入的云服务器实现了数据的中转以及处理；客户通过pc和手机可以方便的查看当前各个终端节点状态信息，并能反向远程控制zigbee门磁模组的工作。对于绑定的设备之间，只要触发zigbee烟雾模组便会立即做出联动，当客户需要清除绑定并重新绑定其它的设备时，可以通过pc端灵活的修改，实现需要的功能；本发明提供一种方便布设安全设备、成本较低、易于后期维护及能实时上报安全信息的基于zigbee网关的大楼分布式安全控制方法及控制系统。

以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。