一种基于改进的KNX/EIB协议栈的智能家居管理系统技术方案

一种基于改进的KNX/EIB协议栈的智能家居管理系统，包括：标准设备、智能设备、KNX路由器、中央模块CU、移动智能终端；标准设备通过KNX总线与KNX路由器连接；KNX路由器与CU互联；CU和智能设备接入骨干网，CU同时与智能终端无线连接；标准设备符合ISO/IEC 14543-3标准；智能设备包括额外硬件接口，用于向外广播该设备的概要注解状态和功能，向CU发送基于概要的请求以获得服务；KNX路由器用于将KNX/EIB帧和IP帧的相互转化发送，用于缓存报文；CU用于网络的配置、监控、以及标准设备和智能设备的服务/资源发掘和远程控制的任务，为标准设备和智能设备提供运算能力；标准设备、智能设备、KNX路由器、CU以及智能终端之间通过基于改进的KNX/EIB协议通信，协议包括微概要层。

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进的KNX/EIB协议栈的智能家居管理系统
本专利技术涉及物联网技术和计算机应用
，特别涉及一种基于改进的KNX/EIB协议栈的智能家居管理系统。
技术介绍
在物联网总线方面，欧洲KNX标准是一个被国际广泛采纳的标准，KNX被广泛应用于智能家居系统，KNX/EIB协议是由欧洲安装总线(EIB)、欧洲家庭系统(EHS)和BatiBus协议这三个现有的协议综合优化而得到的。该协议是对EIB协议进行向后兼容改进后得到的，故名KNX/EIB。智能家居是智能环境的子集，智能环境(AmI)是指人们被部署在环境中的各式智能化的微小芯片包围，这些小芯片反应灵敏，能够识别用户概要文件，并且能根据识别的内容和感知到的环境参数进行自适应。无需用户的直接干涉，设备之间能够根据各种因素(例如用户是否在场和用户的喜好等)进行自主的交互，其中有一个单独的智能系统负责协调这些设备。目前的HBA方案离这个目标还很遥远，远没有达到上述的灵活性和自动化水平。现有的智能家居管理方法需与用户进行繁琐的交互，且大多是在方案部署时预置一系列操作的静态方案，灵活性和自动化程度不高。
技术实现思路
为了实现代化的、智能的HBA系统，使之能够根据环境参数自主调节各种设备，需要考虑普适计算、移动计算、人工智能理论和基于代理的软件设计等技术，克服现有的智能家居管理方法需与用户进行繁琐的交互，且大多是在方案部署时预置一系列操作的静态方案，灵活性和自动化程度不高的缺陷，在基于一种使用最广泛的HBA标准-KNX/EIB协议，提供一种基于改进的KNX/EIB协议的智能家居管理系统。一种基于改进的KNX/EIB协议栈的智能家居管理系统，其包括：标准设备、智能设备、KNX路由器、中央模块CU、移动智能终端；标准设备通过KNX总线与KNX路由器连接；KNX路由器与CU通过局域网互联；CU和智能设备接入骨干网，CU同时与智能终端无线连接；标准设备符合ISO/IEC14543-3标准；智能设备包括能够与IP网络直接通信的额外硬件接口，智能设备用于向外广播该设备的概要注解状态和功能，并用于向CU发送基于概要的请求以获得服务；KNX路由器用于将KNX/EIB帧和IP帧的相互转化并发送，同时用于缓存报文；CU用于网络的配置、监控、以及标准设备和智能设备的服务/资源发掘和远程控制的任务，并用于为标准设备和智能设备提供运算能力；标准设备、智能设备、KNX路由器、CU以及智能终端之间通过基于改进的KNX/EIB协议通信，改进的KNX/EIB协议包括微概要层。在本专利技术所述的基于改进的KNX/EIB协议栈的智能家居管理系统中，所述CU包括图形用户接口模块、客户端管理器、数据库管理器、自动推理模块、KNX管理器、设备代理模块；图形用户接口模块用于提供用户与系统的交互接口，并用于显示以概要注解格式组织的基本家居参数、设备状态和接收到的请求以及针对请求的响应；客户端管理器用于将移动智能终端连接到CU，通过移动智能终端来查看家居环境的状态，以及用来提交移动智能终端的概要文件；数据库管理器用于在CU启动阶段解析由软件工程工具ETS3生成的XML文档以检测家居的配置和网络拓扑；自动推理模块用于通过在CU中嵌入目的匹配器进行自动推理，在ALN描述逻辑中使用标准和非标准的推理程序实现概要请求和服务/资源的匹配过程；KNX管理器包括与物理网络连接的接口，用于使用CalimeroNG库来控制标准设备、智能设备，控制包括激活/禁用该标准设备、智能设备的服务；设备代理模块，用于存储标准设备概要注解，并为标准设备提供运算功能。在本专利技术所述的基于改进的KNX/EIB协议栈的智能家居管理系统中，改进的KNX/EIB协议是在标准的KNX/EIB协议栈的顶层加入了一个微概要层；微概要层添加了两个新的接口对象用于保存用户概要的配置文件以及设备功能概要配置文件；新的接口对象格式包括：16位的对象类型字段，用于描述标准设备或智能设备的通用概要GPD和专用概要SPD；通用概要GPD用于描述设备的通用特征，每一台标准设备或智能设备关联一个唯一的GPD；专用概要SPD用于描述标准设备或智能设备的特有功能和操作模式，一台标准设备或智能设备拥有一个或一个以上的SPD，每个SPD对应该设备的一个开放服务/功能；16位本体通用唯一标识符OUUID，用于标识设备概要注解所依赖的参考本体；在每次的匹配过程中，通用唯一标识符OUUID可以从系统运行的知识域上进行初步选取；OUUID组的属性标识码PID_OUUIDs，该字段仅指GPD，并且包含设备SPD的OUUID列表；设备注解编码头部PID_SEMANTIC_HEADER，其以变长字符串形式存储；设备注解编码主体PID_SEMANTIC_BODY，以字符串形式存储。在本专利技术所述的基于改进的KNX/EIB协议栈的智能家居管理系统中，在改进的KNX/EIB协议中，其包括两个服务原语，其中一个用于发送设备代理模块根据环境中侦测到的事件而生成的概要描述；另一个服务原语用于对上述概要请求的响应。在本专利技术所述的基于改进的KNX/EIB协议栈的智能家居管理系统中，上述两个原语的类型以编码的形式包含在应用层协议数据单元APCI中，编码的值从改进的KNX/EIB协议的APCI保留字中选取。本专利技术在KNX协议中整合了微概要层，使HBA具有资源发掘和决策支持功能，从而使系统具有较高的自主性和灵活性，同时保持完全向后兼容。采用对用户透明且由设备驱动的交互，而不是当前常用的静态配置方法。由于KNX支持基于KNXnet/IP协议的IP通讯，本方法以此作为骨干网通讯协议可以扩展出很多本地总线没有的控制和管理功能，与用户的交互使用IEEE802.11和蓝牙等无线通讯协议。本专利技术避免了现有的智能家居管理方法需与用户进行繁琐的交互，灵活性和自动化程度高。附图说明图1是本专利技术实施的基于改进的KNX/EIB协议栈的智能家居管理系统结构框图；图2是图1中中央模块的结构框图；图3为设备代理模块概要增强通信示意图。具体实施方式为了提高可行性并充分利用行业的支持，本专利技术基于一种使用最广泛的HBA标准-KNX/EIB协议，对用户管理和设备属性/服务管理进行概要增强，利用KR技术和推理技术制定了一个自适应的框架。KNX/EIB协议是由欧洲安装总线(EIB)、欧洲家庭系统(EHS)和BatiBus协议这三个现有的协议综合优化而得到的。该协议是对EIB协议进行向后兼容改进后得到的，故名KNX/EIB，支持以下几种物理介质：双绞线(TP)、电力线(PL)、无线电(RF)和以太网，遵守KNXnet/IP协议。KNX网络使用分层的拓扑结构和寻址结构来识别访问设备或整个域。在建议的部署方案中，所有的设备共享相同的域地址，因为他们属于同一组部署。KNX也支持组播所需的多地址空间。使用统一的main.middle.little分组格式描述多个设备或者不同设备的多个功能。为了提高可行性并充分利用行业的支持，本专利技术是基于一种使用最广泛的HBA标准-KNX/EIB协议，对用户管理和设备属性/服务管理进行概要增强，利用KR技术和推理技术制定了一个自适应的框架。本专利技术在协议栈的顶层加入一个微概要层，添加了两个新的接口对象以保存设备与功能(即给定本体的D本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于改进的KNX/EIB协议栈的智能家居管理系统，其特征在于，其包括：标准设备、智能设备、KNX路由器、中央模块CU、移动智能终端；标准设备通过KNX总线与KNX路由器连接；KNX路由器与CU通过局域网互联；CU和智能设备接入骨干网，CU同时与智能终端无线连接；标准设备符合ISO/IEC 14543‑3标准；智能设备包括能够与IP网络直接通信的额外硬件接口，智能设备用于向外广播该设备的概要注解状态和功能，并用于向CU发送基于概要的请求以获得服务；KNX路由器用于将KNX/EIB帧和IP帧的相互转化并发送，同时用于缓存报文；CU用于网络的配置、监控、以及标准设备和智能设备的服务/资源发掘和远程控制的任务，并用于为标准设备和智能设备提供运算能力；标准设备、智能设备、KNX路由器、CU以及智能终端之间通过基于改进的KNX/EIB协议通信，改进的KNX/EIB协议包括微概要层。

【技术特征摘要】
1.一种基于改进的KNX/EIB协议栈的智能家居管理系统，其特征在于，其包括：标准设备、智能设备、KNX路由器、中央模块CU、移动智能终端；标准设备通过KNX总线与KNX路由器连接；KNX路由器与CU通过局域网互联；CU和智能设备接入骨干网，CU同时与智能终端无线连接；标准设备符合ISO/IEC14543-3标准；智能设备包括能够与IP网络直接通信的额外硬件接口，智能设备用于向外广播该设备的概要注解状态和功能，并用于向CU发送基于概要的请求以获得服务；KNX路由器用于将KNX/EIB帧和IP帧的相互转化并发送，同时用于缓存报文；CU用于网络的配置、监控、以及标准设备和智能设备的服务/资源发掘和远程控制的任务，并用于为标准设备和智能设备提供运算能力；标准设备、智能设备、KNX路由器、CU以及智能终端之间通过基于改进的KNX/EIB协议通信，改进的KNX/EIB协议包括微概要层；所述微概要层添加了两个新的接口对象用于保存用户概要的配置文件以及设备功能概要配置文件。2.如权利要求1所述的基于改进的KNX/EIB协议栈的智能家居管理系统，其特征在于，所述CU包括图形用户接口模块、客户端管理器、数据库管理器、自动推理模块、KNX管理器、设备代理模块；图形用户接口模块用于提供用户与系统的交互接口，并用于显示以概要注解格式组织的基本家居参数、设备状态和接收到的请求以及针对请求的响应；客户端管理器用于将移动智能终端连接到CU，通过移动智能终端来查看家居环境的状态，以及用来提交移动智能终端的概要文件；数据库管理器用于在CU启动阶段解析由软件工程工具ETS3生成的XML文档以检测家居的配置和网络拓扑；自动推理模块用于通过在CU中嵌入目的匹配器进行自动推理，在ALN描述逻辑中使用标准和非标准的推理程序实现概要请求和服务/资源的匹配过程；KNX管理器包括与物理网络连接的接口，用于使用Cali...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小红，袁明，钟燕华，须文波，
申请(专利权)人：上海震旦职业学院，
类型：发明
国别省市：上海;31