一种家庭无线传感网变量描述设备的控制系统及运行方法技术方案

技术编号:19486558 阅读:19 留言:0更新日期:2018-11-17 11:29
本发明专利技术涉及一种家庭无线传感网变量描述设备的控制系统,属于物联网领域,包括家庭网络网关、无线射频协调器和无线传感网节点,无线传感网节点与无线传感网射频协调器之间通关带有变量描述的协议体系进行家庭设备数据上传和设备操作控制;通过协调器与家庭网络网关之间进行数据交互;经由配置在网关上的安全防火墙机制进行安全保护;最后家庭网关与外部网络在有安全保障的手段下进行数据传输。还包括一种运行方法。本发明专利技术可以解决当前智能家居体系下智能设备的数据传输安全基本问题,低成本高效解决家庭智能设备非法控制命令报文过滤的问题,形成一种新的兼容性设备安全控制体系,节省人力财力,有助于推动物联网产业的发展。

【技术实现步骤摘要】
一种家庭无线传感网变量描述设备的控制系统及运行方法
本专利技术属于物联网
,涉及一种家庭无线传感网变量描述设备的控制系统及运行方法。
技术介绍
物联网是继计算机、通信领域之后的又一次信息产业的革命性的一次发展,其价值在于让物体也拥有了“智慧”,实现了人与物、物与物之间的沟通,在智能家居体系得到了极大的应用。它具有渗透性强、带动作用大、综合效益好的特点。推进物联网的发展和应用,有利于促进家庭日常生活管理方式向智能化、精细化、网络化方向转变,对于提高国民经济和社会生活信息化水平,提升社会管理和公共服务水平,带动相关学科发展和技术创新能力增强,推动产业结构调整和发展方式转变具有重要意义,也将是下一个推动世界高速发展的“重要生产力”,是继通信网之后的另一个万亿级市场。目前,在全球范围内物联网正处于起步发展阶段,物联网技术发展和产业应用具有广阔的前景和难得的机遇。物联网由三个层次组成:感知层,即以二维码、RFID、传感器为主,实现对“物”的识别;传输层,即通过现有的互联网、广电网络、移动通信网络等实现数据的传输;应用层,把感知和传输来的信息进行分析和处理,做出正确的控制和决策,实现智能化的管理、应用和服务。其中,感知层用于识别物体、采集信息,包括物理量、标示、音频、视频等数据。它处于三层架构的最底层,是物联网发展和应用的基础,具有物联网全面感知的核心能力。感知层一般包括数据采集和数据短距离传输两部分,即首先通过传感器、摄像头等设备采集外部物理世界的数据,通过蓝牙、红外、ZigBee、工业现场总线等短距离有线或无线传输技术进行协同工作或者传递数据到网关设备。也可以只有数据的短距离传输这一部分,特别是在仅传递物品的识别码的情况下。无线传感器网络属于感知层,它负责将空间一系列分散的节点单元通过自组织的无线网络进行连接,从而将各自采集的数据通过无线网络进行传输汇总,以实现对空间分散范围内的物理或环境状况的协作监控,并根据这些信息进行相应的分析和处理。具有较大范围、低成本、高密度、灵活布设、实时采集、全天候工作的特点。无线传感器网络技术广泛地应用于智能家居、交通物流、公共安全、环境保护、智能消防、工业监测、商业应用、医疗健康等各种领域。节点的功能常随着应用需求的变化而变化,需要对应不同变量的需求功能进行单独的描述设定。根据不同节点设备所对接的传感器设备进行适配专有的应用程序进行数据采集和解析,对控制类型则需要配备专门的数据指令接口控制相应的功能执行器来完成设备的信息获取和功能操作。无线传感器网络节点因其布设灵活,功能类型众多,使得传统的协议体系不容易根据需求进行延续扩展。家庭无线传感网变量描述设备体系,将无线传感网节点分割化,节点功能分为四大变量描述体系,整合多种功能集合。采用按键入网注册的方式,能够保证外部网络无法针对受保护的家庭设备进行非法操作,家庭网关针对通过的协议报文数据具有针对性的过滤体系,两重保护保证报文数据的安全性,同时实现小规模的家庭无线传感网系统集成,对智能家居领域有强大的兼容性和适应性,节省构造规模的成本,对于推动物联网产业发展具有积极意义。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术的目的在于针对当前环境下物联网技术高速发展,智能家居设备逐渐普及到普通家庭的领域中,而家庭智能设备协议体系混杂,安全辨识度不高的背景下,提出一种带有设备变量描述的安全性的家庭自动化安全网关系统装置,本专利技术针对当前大环境下智能家居家庭内部网络协议体系混杂,不相互兼容、协议安全辨识度低的等方面的不足,即需要配置家庭安全网关装置,链接无线传感网射频协调器,通过无线变量描述以及设备操作对家庭无线传感网节点进行交互操作的功能。为达到上述目的,本专利技术提供如下技术方案:一方面,本专利技术提供一种家庭无线传感网变量描述设备的控制系统,包括:外部网络终端:搭载有远程控制家庭设备应用软件的系统终端,负责通过远程路由与家庭安全网关建立网络连接,进行数据交换任务,对家庭设备进行控制;家庭安全网关:对家庭内部网络进行安全防护,针对协议类型进行过滤、针对端口过滤、针对原地址与目的地址过滤,经过层层筛选允许系统许可的外部网络报文数据通过网关,在内外网络之间互相通信;无线传感网射频协调器:属于家庭内部网络的管理者,起着数据中转的作用,通过接收到外部网络通过网关发送给无线传感网射频协调器的功能报文,经过协议格式的解析解读出相应的功能任务,将功能任务下发到家庭网络设备节点中去,同时完成任务反馈;无线传感网节点:适配家庭环境中的智能型数据指标,进行数据变量的采集和下发,完成家庭设备的操作;外部网络终端通过外部网络获取家庭安全网关的安全权限后,通过家庭安全网关的Uart串口装置获取无线传感网射频协调器的数据信息;无线传感网射频协调器与无线传感网节点之间通过带有变量描述的协议体系进行家庭设备的数据上传和设备操作控制指令下发的功能操作;家庭安全网关对外部网络终端进行数据包过滤以及任务指令阻截,只有符合配置要求的外部网络终端才有权限对家庭内部网络设备进行数据获取和功能控制。进一步,还包括WiFi无线网卡、LAN/WAN网络接口、Uart串口和USB接口,所述家庭安全网关包括搭载Linux系统的RalinkRT5350的主控,运行Linux基本内核和对应功能网关的驱动程序,实现网关功能和防火墙相关功能,WiFi无线网卡主要涉及家庭安全网关与无线外部网络终端之间的交互;LAN/WAN接口负责与有线外部网络终端进行连接交互;串口以及USB接口作为与家庭内部协调器之间的数据交互功能;主控RalinkRT5350与防火墙部分协调接收外部网络的数据,从而决定是否对家庭内部设备数据进行上传和设备控制操作,达到安全上传和下发的目的。进一步,所述无线传感网射频协调器包括两个部分:CP2102串口功能区以及CC2530无线传感网射频协调器功能区;所述CP2102串口功能区运行串口驱动程序将家庭安全网关发送给无线传感网射频协调器的数据报文信息从串口缓冲区进行抓取,并且根据相应的报文格式发送给CC2530无线射频模块,同时也能将CC2530发送而来的数据报文发送至缓冲区等待网关的获取;所述CC2530无线传感网射频协调器功能区主要运行带有变量操作的协议栈,以规约的格式与家庭设备节点进行数据交互,能够将网关的报文命令下发至家庭设备节点,同时也能将家庭设备上传的数据信息反馈给家庭安全网关。进一步,所述无线传感网节点包括CC2530芯片、relay变量描述模块、hold变量描述模块、input变量描述模块和key位变量描述模块以及调试模块;所述CC2530芯片负责运行整体节点的协议栈程序;所述relay变量描述模块作为输出位变量描述,用于获取当前环境下家庭输出开关量设备的运行状态;所述hold变量描述模块作为保持寄存器变量描述,用于获取当前环境下可调模拟量设备数据状态;所述input变量描述模块作为输入寄存器变量描述,用于获取当前环境下的传感器采集值,存入寄存器中等待获取;所述key位变量描述模块作为输入位变量描述,用于等待当前环境下触发型数据变化并采集上传。进一步,家庭设备从无线传感网节点到外部网络终端部分的通信协议采用带有变量描述的安全性能协议体系;协议栈报文由报文长度、识别码、设备ID、功能码本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种家庭无线传感网变量描述设备的控制系统,其特征在于:包括:外部网络终端:搭载有远程控制家庭设备应用软件的系统终端,负责通过远程路由与家庭安全网关建立网络连接,进行数据交换任务,对家庭设备进行控制;家庭安全网关:对家庭内部网络进行安全防护,针对协议类型进行过滤、针对端口过滤、针对原地址与目的地址过滤,经过层层筛选允许系统许可的外部网络报文数据通过网关,在内外网络之间互相通信;无线传感网射频协调器:属于家庭内部网络的管理者,起着数据中转的作用,通过接收到外部网络通过网关发送给无线传感网射频协调器的功能报文,经过协议格式的解析解读出相应的功能任务,将功能任务下发到家庭网络设备节点中去,同时完成任务反馈;无线传感网节点:适配家庭环境中的智能型数据指标,进行数据变量的采集和下发,完成家庭设备的操作;外部网络终端通过外部网络获取家庭安全网关的安全权限后,通过家庭安全网关的Uart串口装置获取无线传感网射频协调器的数据信息;无线传感网射频协调器与无线传感网节点之间通过带有变量描述的协议体系进行家庭设备的数据上传和设备操作控制指令下发的功能操作;家庭安全网关对外部网络终端进行数据包过滤以及任务指令阻截,只有符合配置要求的外部网络终端才有权限对家庭内部网络设备进行数据获取和功能控制。...

【技术特征摘要】
1.一种家庭无线传感网变量描述设备的控制系统,其特征在于:包括:外部网络终端:搭载有远程控制家庭设备应用软件的系统终端,负责通过远程路由与家庭安全网关建立网络连接,进行数据交换任务,对家庭设备进行控制;家庭安全网关:对家庭内部网络进行安全防护,针对协议类型进行过滤、针对端口过滤、针对原地址与目的地址过滤,经过层层筛选允许系统许可的外部网络报文数据通过网关,在内外网络之间互相通信;无线传感网射频协调器:属于家庭内部网络的管理者,起着数据中转的作用,通过接收到外部网络通过网关发送给无线传感网射频协调器的功能报文,经过协议格式的解析解读出相应的功能任务,将功能任务下发到家庭网络设备节点中去,同时完成任务反馈;无线传感网节点:适配家庭环境中的智能型数据指标,进行数据变量的采集和下发,完成家庭设备的操作;外部网络终端通过外部网络获取家庭安全网关的安全权限后,通过家庭安全网关的Uart串口装置获取无线传感网射频协调器的数据信息;无线传感网射频协调器与无线传感网节点之间通过带有变量描述的协议体系进行家庭设备的数据上传和设备操作控制指令下发的功能操作;家庭安全网关对外部网络终端进行数据包过滤以及任务指令阻截,只有符合配置要求的外部网络终端才有权限对家庭内部网络设备进行数据获取和功能控制。2.根据权利要求1所述的一种家庭无线传感网变量描述设备的控制系统,其特征在于:还包括WiFi无线网卡、LAN/WAN网络接口、Uart串口和USB接口,所述家庭安全网关包括搭载Linux系统的RalinkRT5350的主控,运行Linux基本内核和对应功能网关的驱动程序,实现网关功能和防火墙相关功能,WiFi无线网卡主要涉及家庭安全网关与无线外部网络终端之间的交互;LAN/WAN接口负责与有线外部网络终端进行连接交互;串口以及USB接口作为与家庭内部协调器之间的数据交互功能;主控RalinkRT5350与防火墙部分协调接收外部网络的数据,从而决定是否对家庭内部设备数据进行上传和设备控制操作,达到安全上传和下发的目的。3.根据权利要求1所述的一种家庭无线传感网变量描述设备的控制系统,其特征在于:所述无线传感网射频协调器包括两个部分:CP2102串口功能区以及CC2530无线传感网射频协调器功能区;所述CP2102串口功能区运行串口驱动程序将家庭安全网关发送给无线传感网射频协调器的数据报文信息从串口缓冲区进行抓取,并且根据相应的报文格式发送给CC2530无线射频模块,同时也能将CC2530发送而来的数据报文发送至缓冲区等待网关的获取;所述CC2530无线传感网射频协调器功能区主要运行带有变量操作的协议栈,以规约的格式与家庭设备节点进行数据交互,能够将网关的报文命令下发至家庭设备...

【专利技术属性】
技术研发人员:付蔚何雨刘均郑方雄杨鑫宇张继柱李克宇
申请(专利权)人:重庆邮电大学
类型:发明
国别省市:重庆,50

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