一种便于个性化定制和扩展的智能家居系统解决方案技术方案

本发明专利技术涉及一种智能家居系统的解决方案，实现了用户可灵活地接入或增减各种家电设备，并根据各自的偏好或习惯定制家电设备的各种监控组合，满足家居系统个性化、动态化、安全性和隐私保密的要求。为了实现上述目的，本方案对智能家居系统作出了清晰的子系统划分和层次化的架构设计；同时，基于分解和映射技术，建立了监控器和监控对象的控制抽象模型及其描述形式；并利用再组合技术实现了用户对情景的自由定制；还提出了一种内外网一致性访问的用户终端实现技巧；最后在系统的发布、静态代码的存储、通信通道等各个环节，分别采用了不同的加密技术和安全措施，最大限度地保护了用户隐私、运营商利润、以及系统的安全。

【技术实现步骤摘要】
一种便于个性化定制和扩展的智能家居系统解决方案
本专利技术属于智能家居领域，具体涉及智能家居系统的一种解决方案。
技术介绍
随着物联网概念及其应用技术的发展，作为物联网在家居领域的一个应用，智能家居系统也从过去少数几个家用电器设备所组成的简单的直接的灯光控制功能或安防报警功能，向复杂的智能化的多设备系统的联动监控发展。同时，现代家居生活的个性化和动态化特点，也要求智能家居系统能便捷灵活地接入或增减各种具有不同电气接口和实现不同功能的家用电器设备，并根据用户的习惯和偏好，随时地增减、调整、或定制不同的多设备的智能控制功能组合。此外，互联网的发展和移动互联设备的普及，以及智能小区和智慧城市概念的兴起，过去单纯地局限于单个家居范围内的智能家居系统，也增加了通过外网远程监控和通信的实用需求。最后，用户个人隐私意识的增强，以及基于运营商利润和系统运行安全性等方面的考虑，也对数据通信通道尤其是外网互联通道以及产品本身的安全性和保密性提出一定的要求。
技术实现思路
本专利技术提出了一种支持家用电器设备(监控对象)的灵活接入和扩展、支持用户自定制智能控制功能组合(情景)、支持内网外网的一致性监控、并确保通信通道以及系统本身的安全性和保密性的智能家居解决方案。本方案基于系统架构的层次化定义，以及监控器与监控对象的模型抽象、分解和再组合技术。该方案包括以下要点：(1)智能家居系统的子系统划分与层次化架构；(2)监控器和监控对象的模型抽象：分解与映射技术；(3)监控对象元的再组合和情景的实现和控制技术；(4)内外网一致性访问的用户终端实现技巧；(5)系统和通信通道的加密和安全机制。附图说明本说明书共附有7张图：图1是智能家居系统的系统架构图，图2是智能家居控制系统的软件架构图，图3是监控对象元和监控器端口的监控模型示意图，图4是监控对象元和监控器端口监控模型的一个举例图，图5是监控器数据库的树状描述示意图，图6是监控对象数据库树状描述示意图，图7是情景的状态转化示意图。具体实施方式一、智能家居系统的子系统划分与层次化架构区别于其他的由用户终端直接控制家用电器设备的系统架构，本专利技术提出了一种清晰的子系统划分以及层次化的智能家居系统架构。首先，智能家居系统分成用户终端、智能家居网关、智能监控器、监控对象四个子系统。每个子系统之间的接口做标准化的抽象处理，确保各个子系统在软硬件上的一定程度的独立性。如图1所示。其中，1、用户终端(以下简称“终端”)是用户操控整个智能家居系统的接入点，一般为通用的智能手机、平板、个人电脑PC、或其他电子设备，在这些电子设备上运行着智能家居用户终端软件，向用户提供操作界面，并通过标准的以太网报文协议和智能家居网关之间进行命令和数据交互，来向网关发送操控监控器的命令或获取来自监控器的数据；2、智能家居网关(以下简称“网关”)是整个智能家居系统的核心，除了①实现以太网和监控器总线网之间的报文协议转化的网关功能之外，还发挥着②实现监控对象和监控对象元向监控器和监控器总线的映射转化、③情景的解释、执行和监控、④监控器和监控对象的动态监控和管理等功能；3、智能监控器(以下简称“监控器”)是整个智能家居系统的执行中枢，负责把来自监控器总线(以下简称“总线”)网上的报文命令和数据，转化成对监控器端口(及其相连接的监控对象元)的相关操作，同时，把通过监控器端口检测到的(监控对象的)状态或其他数据，转化为符合总线网通信协议的报文命令或数据，发送到总线网上；4、监视控制对象(以下简称“监控对象”)，指的是那些最终受控的家用家电设备或输入传感器等，比如电灯、电视、空调、窗帘、冰箱、面板、触控开关、热水器、换气扇、洗衣机、电饭煲、微波炉、洗碗机、气感、烟感、红外探头、门磁、电子锁、监控摄像头等。监控对象可分为检测输入对象、控制输出对象，以及数据对象等。比如大厅里的电视机就是一个控制输出对象：通过监控器输出开关信号控制电视机电源的开启和关闭，通过监控器输出红外信号来控制电视机的音量调节和换台等操作；而卧室床头的触控开关则是一个检测输入对象，当按下触控开关的时候，触控开关向监控器输入边沿信号；而提供采集视频或图像流的摄像头，则可定义为一个数据对象，通过其对应的监控器上传图片或视频数据流。本方案提出了一种抽象分解及映射的技术，来对监控对象的进行抽象建模与描述，详情请参考下一节“监控器和监控对象的模型抽象：分解与映射技术”。其次，智能家居的系统软件架构，可分为应用层、核心层、以及网络层，如图2所示。其中，1、应用层面向的对象是监控对象、监控对象元、或他们的控制组合(称为“情景”)。监控对象经过分解后得到监控对象元，对监控对象元建立标准化的处理模型，在应用层和核心层之间，定义统一的数据接口定义格式，这些接口定义格式与监控对象及其接入的总线类型或端口编号无关；2、核心层负责协议报文的生成、解析、转化，以及其他一些核心功能的实现，包括总线转化、监控对象的分解与映射转化、权限管理、情景的解释执行、监控器和监控对象的动态监控与管理等功能。当核心层需要向网络层传递数据时，会根据上行或下行的区别以及监控对象所在的总线类型，自动选择正确的网络层接口(以太网、CAN、485、RF433/315、Zigbee、WIFI、….)进行通信；3、网络层负责用户终端与网关、网关与监控器之间的底层通信的实现。各种总线类型的收发模块与核心层之间按照统一的接口格式定义，各种的监控器和网关之间定义了统一的通信接口格式。二、监控器和监控对象的模型抽象：分解与映射技术1、监控器的建模(1)如图3中间监控器部分所示，在智能家居系统中，监控器的对外接口可以简化描述为：①一个监控器总线接口，实现监控器和智能家居网关之间通过总线连接和通信，总线类型可为CAN、RS485、RF315/433、Zigbee、WIFI等各种类型其中的一种，每个监控器在其总线上都分配有唯一的总线地址，因此，对于一个安装好的智能家居系统，数据组<总线类型，总线地址>和监控器之间建立了一一对应的映射关系；②一个或多个端口，每个端口都一个监控对象元相连，实现对监控对象的输入检测或输出控制，而每个端口可以通过端口位号唯一标识。因此，对于一个安装好的智能家居系统，描述符<总线类型，总线地址，端口号>和监控对象元之间也建议了一一对应的映射关系。这里的端口，可以是物理上的端口，比如监控器上某个实际IO口的输入或输出，也可以逻辑上的端口，比如某个实际的物理端口通过寻址等方式派生出来的每个逻辑端口。例如一个红外收发器的全部红外输出，根据编码的逻辑分组，可定义出多个逻辑端口，每个逻辑端口分别遥控不同的家用电器；(2)根据家用电器设备的特点，监控器的类型大体包括：①智能红外转发器，用于实现对电视、空调等电器的红外遥控；②智能调光器，用作灯光的亮度调节；③智能插座/开关，用于控制电器设备的电源的接通和关断；④智能驱动器，用于输出一些逻辑高低电平，来控制外部的一些需要直接IO控制的继电设备比如窗帘等；⑤智能传感器，用于输入一些家电设备的数字开关量或检测模拟输入量，比如光电脉冲、触控开关、门磁、气感、烟感的输入等；⑥智能安防，用于配合视频摄像头等的控制和数据的边带传输；⑦其他一些特殊类型的监控器等等。2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于系统架构的层次化定义和监控对象的抽象分解的智能家居解决方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：（1）智能家居系统由用户终端、智能家居网关、通用智能监控器、监控对象四部分组成；用户终端通过以太网基于以太网报文协议和智能网关相连，智能家居网关通过监控器总线基于总线报文协议和通用智能监控器相连，通用智能监控器通过端口和监控对象相连；（2）在应用层根据用户对监控对象的操作习惯以及与智能监控器的连接方式，对监控对象进行抽象分解得到监控对象元，通用智能监控器被分解成一个个的监控端口，于是对监控对象的监控被抽象转化成对一个个通用智能监控器的一个个端口的监视和控制；并通过对监控对象元的再组合技术，实现对情景模式的监控；用户终端通过几条简单表意的以太网报文协议命令，实现了对监控对象的监控或对情景的操作；（3）在智能家居网关上保存有两个数据库，分别描述当前智能家居系统中的通用智能监控器和监控对象元的映射情况，同时还保存着用户自定制的描述情景的脚本文件；智能家居软件在其核心层对以太网报文命令和情景描述脚本进行解释，并转化为总线报文发送给通用智能监控器；通用智能监控器解释总线报文，并转化为对其相应端口的监控。...

【技术特征摘要】
1.一种基于系统架构的层次化定义和监控对象的抽象分解与再组合技术的智能家居解决方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)智能家居系统由用户终端、智能家居网关、智能监控器和监控对象四部分组成；用户终端通过以太网基于以太网报文协议和智能家居网关相连，智能家居网关通过监控器总线基于总线报文协议和智能监控器相连，智能监控器通过端口和监控对象相连；(2)在应用层根据用户对监控对象的操作习惯以及与智能监控器的连接方式，将智能监控器被分解成多个监控端口，对监控对象进行抽象分解得到监控对象元，于是对监控对象的监控被抽象转化成对各个智能监控器的多个端口的监视和控制；具体地说，一个监控器被抽象成一个总线接口和多个端口组成，并对每个端口进行编号；一个监控对象被抽象成由多个监控对象元所组成，每个监控对象元接入一个特定的监控器端口，于是，对于一个监控对象元的监控，被抽象成对一个描述符的监控，而该描述符由总线类型、总线地址、端口号三个数据域组成，同时，对于一个监控对象的监控，则被抽象成多个对象元描述符的组合；在这里，监控器描述数据库和监控对象描述数据库分别描述了本系统所有的智能监控器的属性和监控对象元所连接的监控器端口信息，并兼容监控器的多种总线类型，于是，对于监控对象的增减或变更，就变成了简单地对这两个数据库的相应修改；而将监控对象元的表意标识转化为其所对应的监控器端口，就成了对这两个数据库进行关系运算，来得到监控对象元所对应的描述符；(3)对于从监控对象分解而得到的对象元，按照一定的用户习惯或功能目的进行高出监控对象本身的再组合，同时加入程序化的执行顺序和逻辑判断条件，来实现对用户复杂意图的情景模式的技术，包括情景的定义、情景的状态属性及其转化的规定、情景的构成要素、情景的描述方法和情景解释执行的方法，实现对情景的描述、执行和监控；(4)在智能家居网关上保存有两个数据库，分别描述当前智能家居系统中的智能监控器及其和监控对象元的映射情况，同时还保存着由用户自定制的用来描述情景的脚本文件；智能家...

【专利技术属性】
技术研发人员：左华亮，
申请(专利权)人：左华亮，
类型：发明
国别省市：