基于物联网的智能家居设备系统组网及远程监控管理方法
【专利摘要】基于物联网的智能家居设备系统组网及远程监控管理方法，涉及一种智能家居系统的组网架构和监控管理方法，其特征在于：以家庭服务器为服务核心的基于驱动程序的管理平台；不同智能家居设备系统使用设备即插即用协议广播其驱动程序链接等信息，服务器收到入网请求信息后，通知设备注册入网的相关信息，启动特定监控程序实现与设备系统的交互；对于非智能设备系统，服务器提供手动注册组网方案；服务程序维护任务管理机制和事件监视机制，实现设备之间的联动；监控程序使用设备驱动程序与设备系统交互，支持多种通信方式；设备驱动程序规范制定了驱动接口协议，描述了设备系统的整个架构、方法、事件；移动应用使用统一的监控协议与服务器交互。
【专利说明】基于物联网的智能家居设备系统组网及远程监控管理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种智能家居系统的组网架构和远程监控管理方法。
【背景技术】
[0002]目前的智能家居系统架构，有两种主流结构。一种是采用点对点的通信方式，让智能手机等WIFI设备直接与硬件设备P2P交互，或利用网关变相实现P2P通信交互，如三星、苹果等公司的智能家居监控模式；另外一种是国内智能家居设备厂商喜欢的模式，即移动设备访问厂商提供的云服务来连接智能家居系统，通过网关内置的程序来与硬件设备交互。不论那种方式，移动应用程序都只能访问自家设备系统，如果家庭有十几个不同厂商的智能家居设备，就得在智能手机上安装多个应用，并来回切换使用，更为糟糕的是，他们之间不能互动。还有一种较为先进的结构，就是海尔想要推出的U+智能家居操作系统，但它在操作系统层面实现家居设备的监控，结构复杂，设备生产厂商对原有硬件系统的更改，工作量大，技术难度高；一旦驱动程序有问题，导致整个系统死机。
【发明内容】
[0003]为了解决智能家居系统能兼容不同厂商设备的难题，本发明提供了通用的解决方案，包括统一的智能家居硬件架构、软件结构和通信协议等技术方案，使用统一的移动应用就能监控家居系统中不同厂商的智能、非智能以及虚拟设备系统。
[0004]通用解决方案的硬件结构包括智能移动设备、路由器、家庭服务器、设备系统。
[0005]通用解决方案的软件结构，包含四层架构:通用移动设备应用层、服务层、监控层、设备层。
[0006]移动应用使用统一的监控协议与服务层交互，发送控制指令或获取设备状态指令。
[0007]服务层程序使用统一的监控协议与移动应用交互，同时也使用统一的设备即插即用协议接入和管理智能家居设备系统:
1)智能设备系统使用设备即插即用协议广播自身信息；
2)服务程序侦听、接收设备广播信息，收到请求入网的设备信息后，使用设备即插即用协议通知设备注册入网的相关信息，并启动特定监控程序加载其驱动程序后，实现与设备系统的交互；
3)入网成功后，服务器与设备系统各自保存入网相关信息，下次重启系统时，使用入网信息直接组网，无需重新组网；
4)对于非智能设备系统或虚拟设备系统，服务器提供完整的手动注册组网方案。
[0008]服务程序还负责启动不同的独立设备监控程序:不同设备系统需要一个不同的监控程序。
[0009]服务程序维护复杂的任务管理机制和事件监视机制，实现不同设备之间的联动:
I)服务程序提供完整的场景任务管理机制，方便用户实现常用的功能操作； 2)服务程序提供完整的事件监视机制，当特定设备的特定状态出现时，服务程序调用设定的任务来报警或提醒用户，实现不同设备间的联动。
[0010]监控层程序，使用设备驱动程序与设备系统交互；同时支持串口、TCP/IP、进程间通信等多种通信方式；监控程序接收服务器发来的指令，通过驱动程序控制设备系统；同时接收设备系统传来的状态数据，并上传给服务程序。
[0011]设备驱动程序规范由通用解决方案制定的驱动接口协议定义，协议描述了抽象设备系统的整个架构、方法、事件。
[0012]驱动接口协议描述了六类抽象设备:数字量输入输出设备、模拟量输入输出设备、流输入输出设备；它们的组合可以描述复杂的设备系统或单个设备。
[0013]设备层程序由设备厂商开发，安装在其设备系统的控制终端设备中；它与设备驱动程序交互，必须按驱动接口协议的要求，适当修改或转换数据通信格式。
[0014]由上可见，本发明的通用解决方案，尤其是三个核心协议，带来了智能家居的推广使用效果:
智能家电，上电即插即用，方便老百姓；只需一个移动APP，即可监控家居所有设备，使用方便；充分保护了老百姓选择智能家居设备的权利、设备自由组网的权利，也有助于设备厂商之间的良性竞争；充分保护了设备厂商的技术成果，只需做少量的智能化程序改造，原有设备很快就可以纳入通用的智能家居系统的管理之下。
[0015]
【专利附图】
【附图说明】
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，附图1描述了一个有多种通信方式的智能家居系统结构示意图。
[0016]
【具体实施方式】
下面将结合附图以及具体实施例来说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0017]实施例:
此具体实施例详细说明本发明的智能家居设备系统组网过程和远程监控方法。
[0018]建立家庭无线局域网:智能移动设备1，无线路由器2，家庭服务器3以及其它电脑，组成普通家庭拥有的无线局域网；无线路由器接入互联网。
[0019]1、服务器平台程序安装:在安装有操作系统的计算机上，如windows 7/8的电脑，把服务器有关程序复制到一个文件夹中即可；服务器主要包含两个程序:服务程序SHS和设备监控程序SHM ;运行服务器程序SHS。
[0020]2、虚拟背景音乐系统组网:把背景音乐系统4的相关程序和文件、驱动程序，复制到SHS所在文件夹中；SHS发现设备驱动程序；手动注册登记该背景音乐系统，并启动一个设备监控程序SHM1，SHMl加载符合本发明规范的设备驱动程序后，就可以使用进程间通信方式IPC与背景音乐系统交互了 ；背景音乐系统有12个独立的播放器，在驱动程序中暴露为12个子设备。
[0021]3、邮件发送系统组网:与过程2类似，把虚拟的邮件发送系统5注册到服务器上。启动监控程序SHM2 ;邮件发送系统只有一个流输出子设备，能发送文本邮件到指定的邮箱。
[0022]4、非智能开关箱组网:开关箱6是一个有10路大电流继电器的开关矩阵，使用RS232与服务器电脑直接通信。把其驱动程序复制到SHS所在文件夹中，手动注册该设备系统，并启动监控程序SHM3 ；SHM3使用串口直接与开关箱6交互。
[0023]5、智能门锁组网:这里使用模拟智能门锁程序7来仿真实际硬件厂商的智能门锁；它具有密码开锁功能，自动报告门锁开关状态，长时间不关门时，自动报告门未关警告信息；因此在它的驱动程序中，暴露了一个流输出设备用于密码开锁、2个数值量输入设备用于反映门开关状态和报警；首先把智能门锁的驱动程序复制到SHS文件夹中；在家庭局域网的其它电脑上，或服务器电脑上运行模拟门锁程序7，此程序模拟设备系统按本发明制定的即插即用协议广播其设备信息；服务器程序SHS收到它的广播信息后，自动寻找其驱动程序并注册登记组网；然后自动启动监控程序SHM4，使用TCP/IP方式与远程的智能门锁程序通信，实现了设备的即插即用；整个过程在10秒左右完成；自此，4个不同的设备系统组成了一个智能家居设备系统；如果SHS重新启动，它将直接启动4个注册设备系统的监控程序来监控各自的设备系统。
[0024]6、实现任务管理机制:服务器程序SHS通过注册的驱动程序，知晓整个智能家居系统的所有设备信息；添加常用的设备操作流程满足用户的日常需求，现在在SHS中编辑一个任务，取名叫“大门未关警告”:首先在背景音乐系统4的播放器I中广播语音“大门很久未关，谁在家里，去看一下”，然后使用邮件发送系统5给用户的电子邮箱发送一份邮件，内容为“家里的大门未关，通知一下家人去关门”，然后再把大门的照明灯开关“开关I”打开，30秒后，再关闭；在SHS中可管理任意数量的任务。
[0025]7、实现事件监视机制:监控程序SHM会把设备状态信息及时通知给服务器程序SHS, SHS再把信息发送给在线的移动应用程序；当需要关注特定设备的特定状态时，需要添加“事件监视报警”;这里添加一个监视报警:当门锁长时间未关报警信号出现时，自动执行“大门未关警告”任务；理论上，SHS可以监视每一个设备的状态。
[0026]8、移动应用开门控制:在智能移动设备I上安装统一的监控应用程序，运行程序，登录接入家庭服务器；使用本发明的统一监控协议，可获取整个智能家居系统的设备信息；选择需要操作的子设备，就可以发送控制指令；这里实现用手机开门:选择智能门锁的流输出设备，输入开门密码，然后发送给服务器程序SHS，SHS过滤某些信息后再转发给监控程序SHM4，SHM4通过驱动程序把数据传递给智能门锁系统，如果密码正确，门锁就打开了 ；此时门锁会把实际的开关状态报告给驱动程序，最后上传到在线的移动应用程序中，移动应用会在屏幕显示设备的状态。
[0027]9、触发门锁报警:门锁打开后，保持半分钟不关门；智能门锁自动传递报警信息给监控程序SHM4，SHM4再上传给服务程序SHS ；SHS的事件监视机制捕获该信息，自动执行“大门未关警告”任务；此时可听到家里的播放器I的语音提示，主人的智能手机收到邮件推送消息，家里大门处的照明灯亮起，30秒后又自动关闭。
[0028]由上可见，本发明在实际的智能家居系统中，具有以下特点:
1、用户可以自由选择组网的智能家居设备、非智能设备以及虚拟设备；
2、用户可以自由编制任务来满足日常的设备操作要求；
3、用户可以自由监视感兴趣的设备信息，并触发执行需要的任务；
4、智能设备实现快速的即插即用，极大地方便了用户使用智能家居系统；
5、用户只需要使用一个统一的移动应用，就可以监控家庭中不同厂家、不同功能的家居设备。
【权利要求】
1.基于物联网的智能家居设备系统组网及远程监控管理方法，其特征在于:智能移动设备，如智能手机或平板电脑，通过局域网或互联网接入家庭服务器，家庭服务器程序启动监控程序和加载设备驱动程序来监控不同厂商的家居设备系统，从而实现移动设备对不同硬件设备系统的远程监控要求。
2.根据专利要求I所述的基于物联网的智能家居设备系统组网及远程监控管理方法，其特征在于:智能设备系统通过WIFI通信，采用专利要求的设备即插即用协议广播设备组网信息；家庭服务器采用相同协议接收设备系统的组网注册请求，并启动专用的监控程序和设备驱动程序与硬件设备系统交互。
3.根据专利要求I所述的基于物联网的智能家居设备系统组网及远程监控管理方法，其特征在于:对非智能设备系统或虚拟设备系统，可手动添加组网注册，并启动专用的监控程序和符合专利要求的设备驱动程序与设备系统交互。
4.根据专利要求I所述的基于物联网的智能家居设备系统组网及远程监控管理方法，其特征在于:设备接入智能家居系统的通信方式，支持串口、TCP/IP、进程间通信等多种方式，由驱动程序使用适当的通信方式与设备系统交互。
5.根据专利要求I所述的基于物联网的智能家居设备系统组网及远程监控管理方法，其特征在于:只需一个安装在智能移动设备上的客户端应用，在通过身份验证登录家庭服务器后，使用专利要求的统一监控通信协议与服务器交互，服务器再把监控请求过滤后转发给不同的监控程序；监控程序接收到的设备状态数据上传给服务器程序，服务器再转发给在线的客户端程序，从而实现客户端应用与不同设备系统的远程交互。
6.根据专利要求I所述的基于物联网的智能家居设备系统组网及远程监控管理方法，其特征在于:服务器程序使用强大的任务执行机制和状态数据监视机制，实现互不认识的设备之间的复杂联动。
7.根据专利要求I所述的基于物联网的智能家居设备系统组网及远程监控管理方法，其特征在于:不同厂商的设备系统的内部工作流程，无需做大的调整，只需编写一个符合本发明要求的设备驱动程序，添加适当的通信协议转换代码，就可以快速纳入智能家居系统的监控之下，充分保证了设备厂商的前期投入；同时也保护了公民对智能家居设备的自由选择权、组网权。
8.根据专利要求I所述的基于物联网的智能家居设备系统组网及远程监控管理方法，其特征在于:组网的设备系统，可以是单个硬件设备，如智能冰箱，也可以是包含多达几十个子设备的复杂系统，如智能安防系统。
【文档编号】H04L12/28GK104168159SQ201410406079
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月19日 优先权日:2014年8月19日
【发明者】吴志辉 申请人:吴志辉