智能家居系统的制作方法

本发明涉及领域智能家居领域，尤其涉及一种智能家居系统。

背景技术：

随着信息科技的快速发展，智能家居系统由于其便利性，其应用越来越普及。由于传统的智能家居系统的控制中心采用家用个人电脑(PC机)和协调器等设备作为控制中心，基于传统客户端/服务器(C/S)架构的智能家居系统需要保持一台个人电脑(PC机)运行作为中间件才能达到随时控制的目的，通过个人电脑(PC机)保持与服务器的连接，使用户的控制终端(如手机、可穿戴设备遥控器等)能够获取到当前的智能家居系统的底层设备状态。

如图6所示，上述应用的客户端/服务器架构的传统智能家居系统的设备控制步骤包括：

步骤一：开启一台个人电脑(PC机)保证其能一直连接互联网，启动个人电脑(PC机)内的本地服务器定时3S去访问云服务，并且与网关基于局域网Socket保持长连接。

步骤二：启动一个网关与个人电脑(PC机)通过局域网Socket保持长连接，启动一个线程并对底层设备接收/发送控制数据。

步骤三：云服务收到一个用户发送的带有底层设备唯一编号的设备控制指令，并存储下来。

步骤四：个人电脑(PC机)定时3S主动向云服务发送一个带有底层设备唯一编号的请求最新数据指令。

步骤五：云服务收到外来的个人电脑(PC机)的连接请求之后。先获取个人电脑(PC机)请求连接的底层设备唯一标志，确定是已注册的个人电脑(PC机)连接请求，则获取当前的底层设备唯一编号，并将云服务存储的当前的底层设备唯一编号的设备控制指令反馈给个人电脑(PC机)；如果不对，丢弃不处理，继续监听个人电脑(PC机)连接请求。

步骤六：个人电脑(PC机)请求云服务获取最新数据指令，在云服务认证确认通过之后，个人电脑(PC机)收到云服务反馈的最新数据指令。解析出来，并通过局域网Socket通信发送给网关，网关收到设备控制指令，下发控制指令控制设备(例如：开灯)。

以上采用智能家居采用客户端/服务器(C/S)架构，其成本较高，且控制的实时性差，用户的控制终端不能实时获取当前底层设备最新状态，并且用户只能够在局域网下控制智能家居设备。

有鉴于此，基于射频技术(Radio Frequency，RF)控制底层设备的智能家应运而生。所述的射频技术，指的是是由扫描器发射一特定频率之无线电波能量给接收器，用以驱动接收器电路将内部的代码送出，此时扫描器便接收此代码。传统智能底家居中层设备和智能网关都采用这种射频技术。

如图7所示，基于射频技术控制底层设备的智能家居的控制步骤包括：

步骤一：底层设备/智能主机通电，启动RF协议。

步骤二：底层设备使用RF协议连接智能主机并发送入网报文，当智能主机收到底层设备上报的报文，先判断收到的报文类型。如果是入网报文，智能主机则获取报文中的底层设备的设备号，并保存下来，然后回复一个入网确认报文给底层设备。

步骤三：当底层设备收到智能主机回复的设备入网报文之后，记录智能主机的信息。

步骤四：当收到智能主机下发的设备控制报文时，底层设备响应。当用户直接手动控制设备时，设备也需要回复一条带有当前设备状态的报文给智能主机。以上基于射频技术控制底层设备的智能家居系统，其信息传输是单向传输,无反馈信息，使得设备状态变化时无法回馈网关设备实时状态，系统安全保密性差，很容易被攻击，被破译。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种智能家居系统，用于解决上述技术问题。

一种智能家居系统，其包括：底层设备；与所述底层设备通信连接的智能主机，用于向所述底层设备发送控制指令，并控制所述底层设备工作；所述智能主机包括具有网关功能的硬件；与所述智能主机通信连接的云服务，所述云服务与所述智能主机保持长连接；以及用于接收用户的控制指令的控制终端；其中，所述控制终端还用于与所述云服务通过互联网通信连接，以实现用户对所述底层设备的远程控制；所述控制终端还用于与所述智能主机通过局域网通信连接，以实现用户对所述底层设备的本地控制。

在其中一种实施方式中，所述智能主机与所述底层设备之间的通信连接通过Zigbee协议实现。

在其中一种实施方式中，所述底层设备还用于向所述智能主机发送入网报文，所述智能主机用于接收所述入网报文，并从所述入网报文中获取所述入网报文对应的底层设备的设备号，从而与所述底层设备建立连接。

在其中一种实施方式中，所述智能主机还用于在接收所述入网报文后，向所述底层设备回复入网确认报文；所述底层设备还用于接收所述入网确认报文，并记录所述智能主机的信息。

在其中一种实施方式中，所述底层设备还用于在设备状态变化时主动向所述智能主机发送设备状态信息。

在其中一种实施方式中，所述智能主机还用于向所述底层设备发送控制报文，所述底层设备还用于响应所述控制报文工作，并在响应之后向所述智能主机回复带有当前设备状态的报文，以允许所述智能主机存储当前的设备状态信息。

在其中一种实施方式中，所述底层设备还用于在用户通过手动控制所述底层设备导致底层设备状态改变时，向所述智能主机发送带有当前设备状态的报文。

在其中一种实施方式中，所述智能主机与所述云服务之间的通信连接通过TCP/IP协议实现。

在其中一种实施方式中，所述智能主机还用于向所述云服务发送连请求接报文请求连接；所述云服务用于接收并读取连接请求报文，向所述智能主机回复请求确认报文；所述智能主机还用于接收请求确认报文，并与所述云服务保持长连接。

相对于现有技术，本发明实施例提供的智能家居系统，采用了智能主机替代个人电脑成为家庭控制中心，降低了智能家居系统的实现成本。同时，无论当前的局域网是否能够连接互联网，所述控制终端能够直接与所述智能主机连接，以实现局域网通信，突破了局域网与远程实现的局限性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，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的附图。

图1是本发明实施例提供的智能家居系统的框架示意图；

图2是本发明实施例提供的智能家居系统的智能主机与底层设备之间的交互流程示意图；

图3是本发明实施例提供的智能家居系统的云服务与智能主机之间的交互流程示意图；

图4是本发明实施例提供的智能家居系统的控制终端与智能主机之间的交互流程示意图；

图5是本发明实施例提供的智能家居系统的控制终端与云服务交互流程示意图；

图6是本发明背景技术一的示意图；

图7是本发明背景技术二的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供一种智能家居系统，其包括控制终端、远程服务器、家庭控制中心以及底层设备，所述控制终端用于接收用户的操作指令，并用于将所述控制指令发送至所述远程服务器，所述远程服务器用于与所述家庭控制中心交互，并用于将所述控制指令发送至所述家庭控制中心，所述家庭控制中心用于与所述底层设备交互，并根据所述控制指令控制所述底层设备工作。其中，所述底层设备为智能家居设备，包括但不限于为灯光、插座、门磁、红外等。

在本发明实施方式中，所述家庭控制中心为智能主机，所述智能主机与所述底层设备及所述远程服务器通信连接。所述智能主机包括具有网关功能的硬件，所述硬件用于发送、接收底层设备的信号，并能够与所述远程服务器保持长连接。在本发明实施方式中，所述智能主机与所述底层设备之间的通信基于ZigBee协议。应当理解的是，ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。所述长连接应当理解为长期与所述远程服务器连接、收发数据。所述底层设备控制中心与所述底层设备之间的连接基于传感器网络连接，其中，所述传感器网络可以通过ZigBee、Wi-Fi等无线通信技术组建。

在本发明实施方式中，所述远程服务器为云服务，该云服务应当理解为部署在云服务器上的主从服务器。

在本发明实施方式中，所述控制终端所可以为但不限于为手机、平板电脑、可穿戴设备、遥控器等智能便携式终端，所述控制终端同时具备网络通信功能。用户能够通过所述控制终端实现对所述底层设备的控制，用户的控制模式包括本地模式及远程模式。

所述本地模式应当理解为基于局域网控制模式：所述控制终端与所述智能主机连接于同一局域网，并与所述智能主机进行交互并将控制指令发送至所述智能主机，以使所述控制终端能够通过所述智能主机控制所述底层设备。所述远程模式应当理解为基于互联网模式：所述控制终端连接于通信网络，并与所述云服务进行交互，所述控制终端将控制指令发送至所述云服务后，所述云服务将控制指令发送至所述智能主机，以使所述控制终端能够通过所述云服务、所述智能主机控制所述底层设备。其中，所述控制终端与所述云服务之间、所述云服务与所述智能主机之间的通信协议为TCP/IP协议。

在本发明实施例中，所述智能主机作为所述底层设备控制和连接所述云服务的中间件，保证了所述底层设备与所述云服务的设备信息及控制设备响应的实时性。另外，由于不需要单独的个人电脑(PC机)作为中间件，降低了耦合度，从而降低了网络不稳定带来的不良影响。在本发明实施例中，所述智能家居系统的所述底层设备、所述智能主机、所述云服务及所述控制终端相互之间的通信通过收发报文的方式实现，所述报文为二进制字节流报文。

请参阅图2，图2示意性地示出了所述智能主机与所述底层设备之间的交互流程。为了便于阐述，本实施例中的底层设备以灯光为例。所述智能主机与所述底层设备之间的交互包括以下步骤：

步骤一：所述底层设备及所述智能主机通电，启动zigbee协议。

步骤二：所述底层设备使用zigbee协议连接所述智能主机，并向所述智能主机发送入网报文，当所述智能主机收到所述底层设备上报的报文，先判断收到的报文类型。如果是入网报文，所述智能主机则获取并保存所述入网报文对应的底层设备的设备号，然后向所述底层设备回复入网确认报文。

步骤三：所述底层设备接收所述智能主机回复的入网设备报文，并记录所述智能主机的信息。所述底层设备在与所述智能主机保持连接时，定时或在设备状态变化时主动向所述智能主机发送设备状态信息。

步骤四：所述底层设备在收到所述智能主机下发的设备控制报文时，所述底层设备响应设备控制报文工作，并在响应之后回复一条带有当前设备状态的报文给所述智能主机，所述智能主机存储当前的设备状态信息。当用户直接手动控制所述底层设备导致设备状态改变时，所述底层设备回复一条带有当前设备状态的报文给所述智能主机。

在本发明实施方式中，所述智能主机与所述底层设备之间的连接基于Zigbee技术实现，以保证二者交互过程的交互信息的正确性和可靠性。

请参阅图3，图3示意性地示出了所述云服务与所述智能主机之间的交互流程。当所述智能主机收到所述底层设备上报的设备状态报文后，需要将所述底层设备的最新状态通过长连接发送给所述云服务，以允许所述云服务将所述底层设备的状态信息保存在数据库中。所述智能主机与云服务之间的通信方法包括以下步骤：

步骤一：所述智能主机每次接电开机，就启动与所述云服务通信的线程并向所述云服务发送连接请求报文。其中，所述智能主机在请求连接的过程中，持续监听能否与所述云服务连接，并且持续向所述云服务请求连接，直到与所述云服务保持长连接。

步骤二：当收到所述智能主机的连接请求报文时，所述云服务首先获取报文中的报文类型信息，若判断是连接请求报文时，所述云服务回复一个请求确认报文给所述智能主机。若判断是其他的报文，所述云服务回复一个相应的报文给所述智能主机。其中，所述云服务在部署于云服务器上的时候，就启动监听等待所述智能主机发送的连接请求和接收所述智能主机发送的报文，所述云服务器可以为阿里云服务器。

步骤三：当所述智能主机收到所述云服务回复的请求确认报文时，则表示所述智能主机与所述云服务连接成功。同时所述智能主机向所述云服务发送当前与所述智能主机连接下的所有底层设备(如插座，开关等)的设备状态。在所述智能主机与所述云服务保持连接的过程中，所述智能主机每间隔预定时间向所述云服务发送一条心跳报文，以确认二者之间是否保持连接。所述预定时间可以为0.1秒、0.5秒、1秒、1.5秒、2秒等等。每当有底层设备状态变化时，所述智能主机将该底层设备的设备状态通过报文的形式发送给所述云服务。

步骤四：所述云服务将请求确认报文回复至所述智能主机之后，持续监听接收所述智能接收主机的报文。所述云服务收到底层设备状态报文后，存储底层设备状态信息。当所述云服务收到的智能主机的心跳确认报文时，所述云服务判断该条心跳报文与同一智能主机的上一条心跳报文的时间差，若时间差在预设时间范围内，则所述云服务直接回复一条心跳确认报文，从而使所述云服务与所述智能主机继续保持长连接；若所述云服务判断该条心跳报文与同一智能主机的上一条心跳报文的时间差超出预设时间范围，则所述云服务主动断开与所述智能主机的长连接。

步骤五：当所述云服务主动断开与智能主机的长连接后，所述智能主机再次发送连接请求报文请求连接，重复步骤一至四。

请参阅图4，图4示意性地示出了所述控制终端与所述智能主机之间的交互流程。

当用户在家或者家里局域网(WIFI)无法连接到互联网上时，用户可以通过家里的局域网(WIFI)将所述控制终端直接连上智能主机，从而在没有互联网络的情况下控制底层设备，使用户在没有宽带的时候也能通过局域网实现控制终端与智能主机基于局域网的Socket连接。在一些实施方式中，用户能够在所述控制终端上采用应用软件(APP)控制底层设备，为便于阐述，本说明书中以用户通过应用软件控制底层设备为例进行说明。用户每次登录应用软件，主动去获取智能主机的IP地址，获得到智能主机的IP地址之后。通过Socket连接智能主机。所述控制终端与智能主机之间的交互流程包括以下步骤

步骤一：所述控制终端与所述智能主机连接在同一个局域网(WIFI)中时，用户通过所述控制终端的应用软件登录，应用软件自动逐个地去获取本局域网下的IP地址(192.168.0.2-192.168.0.254)。当应用软件获取第一IP地址后，所述控制终端发送一个账号信息给所述智能主机，等待所述智能主机回复数据信息。

步骤二：所述智能主机连接局域网后，局域网DHCP服务器会为所述智能主机分配第二IP地址，当所述智能主机收到所述控制终端发送的数据时，所述智能主机将第二IP地址回复至所述控制终端，以与所述控制终端建立通信连接。

步骤三：所述控制终端的应用软件在收到所述智能主机回复的第二IP地址信息时，得到所述智能主机当前的IP地址。所述控制终端的应用软件根据得到的第二IP地址，通过Socket与所述智能主机发送心跳报文保持长连接。

步骤四：所述智能主机收到所述控制终端发送的报文，根据报文的信息，下发控制底层设备并控制所述底层设备工作；所述底层设备响应之后回馈响应信息，所述智能主机将底层设备当前状态回复给所述控制终端。

请参阅图5，图5示意性地示出了所述控制终端与所述云服务之间的交互流程。当所述控制终端在通过其他方式(移动数据流量)或者其他的无线网络连接到互联网时，用户通过所述控制终端获取所述底层设备的当前状态。所述控制终端与所述云服务保持短连接从而通过互联网远程控制底层设备。所述控制终端与云服务之间的交互流程包括以下步骤：

步骤一：用户先用手机号码在控制终端的应用软件上通过互联网在云服务上注册账号，之后用户每次登录都用当前的账号登录。在本实施方式中，用户采用手机号注册。

步骤二：所述云服务保存用户用账号信息。每当有用户调用所述云服务的接口登录时，所述云服务根据发送的登录信息去数据库上查询该登录信息是否存在，如果存在，允许登录，否则不允许登录，用户的控制终端的应用软件不能进入主页面。

步骤三：所述智能主机实时地向所述云服务发送当前底层设备状态信息，所述云服务将底层设备状态信息保存在数据库上。每次控制终端的应用软件登录的之后，进入设备页面时，就调用云服务的接口获取当前数据库上存储的底层设备状态信息，从而获取当前的底层设备状态，并且能够通过控制应用软件上显示的设备，实时控制底层设备(如：开灯)。

本发明实施例提供的智能家居系统，采用了智能主机替代个人电脑成为家庭控制中心，降低了智能家居系统的实现成本。同时，无论当前的局域网是否能够连接互联网，所述控制终端能够直接与所述智能主机连接，以实现局域网通信，突破了局域网与远程实现的局限性。

另外，所述智能家居系统基于百万级的家庭网关与服务器保持长连接的目的，采用主从服务器框架进行负载均衡，且采用心跳机制保障智能主机与云服务保持长连接，用户通过控制终端从云服务上获取的设备信息实时性较强。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。