CN103841191A - 一种智能手机与空气净化器的互联通信***及方法 - Google Patents

一种智能手机与空气净化器的互联通信***及方法 Download PDF

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刘涛
崔升戴
罗浪
陈伯楠
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Abstract

本发明涉及一种智能手机与空气净化器的互联通信***，其包括智能手机、移动网络、中央服务器和无线路由器，用户在智能手机上安装APP软件，通过所述无线网络与中央服务器进行通信，所述中央服务器具有固定的IP地址，通过以太网络与用户的无线路由器互联；在空气净化器内安装有无线WIFI的通信模块，与相应的所述无线路由器进行通信；每个所述空气净化器将每天的空气质量数据传输至所述中央服务器进行存储，定期分析服务器的数据，做出空气质量结论，将结果反馈给用户的智能手机。本发明能够实时监控室内空气质量，随时可开启和控制空气净化器对室内的空气进行清洁过滤。

Description

一种智能手机与空气净化器的互联通信***及方法
技术领域
本发明涉及空气净化领域，尤其涉及一种智能手机与空气净化器的互联通信***。
背景技术
现有的空气净化器控制大多为物理按键和红外遥控实现，缺乏远程控制的功能。
目前现有的空气净化器由于缺乏远程控制和实时监控功能，控制距离短，用户在房间以外无法对空气净化器进行操作和控制，也无法远程监控空气净化器周围空气质量。
鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能手机与空气净化器的互联通信***，用以克服上述技术缺陷。
为实现上述目的，本发明提供一种智能手机与空气净化器的互联通信***，
其包括智能手机、移动网络、中央服务器和无线路由器，用户在智能手机上安装APP软件，通过所述无线网络与中央服务器进行通信，所述中央服务器具有固定的IP地址，通过以太网络与用户的无线路由器互联；
在空气净化器内安装有无线WIFI的通信模块，与相应的所述无线路由器进行通信；
每个所述空气净化器将每天的空气质量数据传输至所述中央服务器进行存储，定期分析服务器的数据，做出空气质量结论，将结果反馈给用户的智能手机。
进一步，所述空气净化器与无线路由器之间通过WIFI-UART设备实现双向数据通信，WIFI-UART设备将网络数据转化为能与传统控制器进行数据交换的串口数据。
进一步，所述WIFI-UART设备具有两个逻辑接口，AP接口及STA接口；AP即无线接入点，是一个无线网络的创建端，也是网络的中心节点；STA即无线站点，是一个无线网络的终端。
进一步，在网络内的每一台空气净化器将采集到的环境参数和自行运行参数先暂时保存在其内，由所述中央服务器每隔200ms主动连接设备，并请求上传、下载数据。
进一步，所述无线网络基于STA模式构建，所述空气净化器作为STA设备在联网的过程中绑定目的网络的BSSID地址，即MAC地址；
通过每台空气净化器相互独立的MAC地址，对所有在网空气净化器进行区分与识别；
在所述中央服务器端建立起用户信息与空气净化器MAC地址之间的一一对应关系。
本发明还提供一种智能手机与空气净化器的互联通信方法，其基于上述智能手机与空气净化器的互联通信***，该具体过程为：
步骤a，空气净化器通过MCU对空气净化器的工作状态进行控制，并通过传感器采集周围空气质量数据，进行临时性的存储；
步骤b，所述空气净化器中的MCU将空气质量数据通过WIFI-UART设备转化为TCP／IP数据通过以太网传输给中央服务器进行存储；
步骤c，用户通过手机无线网络登录中央服务器，中央服务器将用户的指令传至终端空气净化器，中央服务器为每个空气净化器分配独立的MAC地址，同时服务器拥有独立的IP地址、子网掩码、默认网关及DNS域名；
步骤d，用户通过智能手机与中央控制器通信，查询空气质量报告，空气质量参数，空气净化器状态，并发送控制净化器命令。
进一步，在上述步骤b中，一台空气净化器作为一个STA站点，是一个用户终端，而一台无线交换机可作为一个AP接入点，是无线网络转化为有线网络的中心结点。
进一步在上述步骤b中在传输过程中所述中央服务器每隔200ms与空气净化器的MCU进行通信，并提出上传或者下载数据的命令，MCU根据收到的命令进行配合的操作。
与现有技术相比本发明的有益效果在于，本发明通过智能手机的应用软件对室内空气净化器的无线远距离操作和对空气净化器周围环境空气质量的监控，通过服务器存储空气净化器的空气质量数据，定期分析，将分析结果反馈用户。用户在室外远距离控制室内的空气净化器，实时监控室内空气质量，随时可开启和控制空气净化器对室内的空气进行清洁过滤，让净化器的使用更加智能化人性化，让用户回家后吸入的第一口空气就是净化后的清洁空气。
附图说明
图1为本发明智能手机与空气净化器的互联通信***的功能框图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
本发明旨在实现用户通过智能手机的APP功能远程监控空气质量并对空气净化器实现任何模式下的智能控制。
请参阅图1所示，其为本发明智能手机与空气净化器的互联通信***的功能框图，用户在智能手机1上安装APP软件，通过无线网络2与中央服务器3进行通信，该无线网络为GSM或者3G无线网络，所述中央服务器3具有固定的IP地址，通过以太网络4与用户的无线路由器5互联。
空气净化器6内安装有无线WIFI的通信模块，与相应的所述无线路由器5进行通信，这样，用户使用智能手机与室内的空气净化器进行远距离无线通信，用户可以在任何地点实现对室内空气净化器的控制以及对室内空气质量的监控。
同时，每个空气净化器6将每天的空气质量数据传输至所述中央服务器3进行存储，定期分析服务器的数据，做出空气质量结论，将结果反馈给用户的智能手机，用以改善空气质量。
用户在室外远距离控制室内的空气净化器，实时监控室内空气质量，随时可开启和控制空气净化器对室内的空气进行清洁过滤，让净化器的使用更加智能化人性化。
本发明借助移动通信网络与internet物联网，完成智能手机1与空气净化器之间的双向数据通信，实现智能手机对空气净化器的远程参数监视和远程智能控制。
空气净化器与无线路由器之间通过WIFI-UART设备实现双向数据通信，WIFI-UART设备将网络数据(TCP／IP数据)转化为能与传统控制器进行数据交换的串口数据。WIFI-UART设备具有两个逻辑接口，AP接口及STA接口。AP即无线接入点，是一个无线网络的创建端，也是网络的中心节点。STA即无线站点，是一个无线网络的终端。
本发明中使用基于STA模式的无线网络，空气净化器作为STA设备在联网的过程中绑定目的网络的BSSID地址，即MAC地址。根据802.11协议的规定，不同无线网络可以通过相同的网络名称(SSID／ESSID)，但是必须对应一个唯一的BSSID地址。非法入侵者可以通过相同网络名称的方法使得STA连接到非法的AP上，从而造成数据泄密。通过BSSID地址绑定的方式，可以防止STA接入到非法的网络，从而提供无线网络的安全性。同时，本发明也是通过每台空气净化器相互独立的MAC地址，对所有在网空气净化器进行区分与识别。在服务器端建立起用户信息与空气净化器MAC地址之间的一一对应关系，这样手机APP就可以通过这个唯一可设备的MAC地址找到需要监控的空气净化器。
在整个网络***中，空气净化器处于被动等待状态，由服务器主动发起与设备连接，并请求或者下传数据。在网络内的每一台空气净化器将采集到的环境参数和自行运行参数先暂时保存在设备中，由服务器每隔200ms主动连接设备，并请求上传、下载数据。实际上就是把服务器作为TCP Client端，而空气净化器作为TCP Server端。
本发明智能手机与空气净化器的互联通信的过程基于上述***实现，所述空气净化器内部植入嵌入式控制***。该具体过程为：
步骤a，空气净化器通过MCU(单片机或ARM)对空气净化器的工作状态进行控制，并通过传感器采集周围空气质量数据，进行临时性的存储。
步骤b，所述空气净化器中的MCU将空气质量数据通过WIFI-UART设备转化为TCP／IP数据通过以太网传输给中央服务器进行存储。
在传输过程中，一台空气净化器作为一个STA站点，是一个用户终端，而一台无线交换机可作为一个AP接入点，是无线网络转化为有线网络的中心结点。
该步骤中，在通信过程中，中央服务器是作为上位机，是通信的主动发起者，每隔200ms与空气净化器的MCU进行通信，并提出上传或者下载数据的命令，MCU根据收到的命令进行配合的操作。
步骤c，用户通过手机无线网络登录中央服务器，中央服务器将用户的指令传至终端空气净化器，中央服务器为每个空气净化器分配独立的MAC地址，同时服务器拥有独立的IP地址、子网掩码、默认网关及DNS域名。
中央服务器是智能手机和空气净化器之间通信的桥梁，连接用户和终端机器的中心结点，它不仅存储空气质量数据并且定期对这些数据进行分析，得出相应结论，将结论反馈给用户。同时，用户通过手机无线网络登录服务器，服务器将用户的指令传至终端空气净化器，服务器为每个空气净化器分配独立的MAC地址，同时服务器拥有独立的IP地址、子网掩码、默认网关及DNS域名。
步骤d，用户通过智能手机与中央控制器通信，查询空气质量报告，空气质量参数，空气净化器状态，并发送控制净化器命令。手机用户安装特定的APP软件，通过GPRS、WAP、3G网络等手段，在IEEE802.15.1协议基础上实现GPRS／WAP／3G和Internet网络的无缝连接。用户输入用户名和密码登录至中心服务器，获得空气净化器的编号，选择所对应的净化器终端，实现用户进程与所属空气净化器MAC码的绑定，从而达到与空气净化器进行数据通信。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种智能手机与空气净化器的互联通信***，其特征在于，其包括智能手机、移动网络、中央服务器和无线路由器，用户在智能手机上安装APP软件，通过所述无线网络与中央服务器进行通信，所述中央服务器具有固定的IP地址，通过以太网络与用户的无线路由器互联；
在空气净化器内安装有无线WIFI的通信模块，与相应的所述无线路由器进行通信；
每个所述空气净化器将每天的空气质量数据传输至所述中央服务器进行存储，定期分析服务器的数据，做出空气质量结论，将结果反馈给用户的智能手机。
2.根据权利要求1所述的智能手机与空气净化器的互联通信***，其特征在于，所述空气净化器与无线路由器之间通过WIFI-UART设备实现双向数据通信，WIFI-UART设备将网络数据转化为能与传统控制器进行数据交换的串口数据。
3.根据权利要求2所述的智能手机与空气净化器的互联通信***，其特征在于，所述WIFI-UART设备具有两个逻辑接口，AP接口及STA接口；AP即无线接入点，是一个无线网络的创建端，也是网络的中心节点；STA即无线站点，是一个无线网络的终端。
4.根据权利要求1所述的智能手机与空气净化器的互联通信***，其特征在于，在网络内的每一台空气净化器将采集到的环境参数和自行运行参数先暂时保存在其内，由所述中央服务器每隔200ms主动连接设备，并请求上传、下载数据。
5.根据权利要求4所述的智能手机与空气净化器的互联通信***，其特征在于，所述无线网络基于STA模式构建，所述空气净化器作为STA设备在联网的过程中绑定目的网络的BSSID地址，即MAC地址；
通过每台空气净化器相互独立的MAC地址，对所有在网空气净化器进行区分与识别；
在所述中央服务器端建立起用户信息与空气净化器MAC地址之间的一一对应关系。
6.一种智能手机与空气净化器的互联通信方法，其特征在于，其基于上述智能手机与空气净化器的互联通信***，该具体过程为：
步骤a，空气净化器通过MCU对空气净化器的工作状态进行控制，并通过传感器采集周围空气质量数据，进行临时性的存储；
步骤b，所述空气净化器中的MCU将空气质量数据通过WIFI-UART设备转化为TCP／IP数据通过以太网传输给中央服务器进行存储；
步骤c，用户通过手机无线网络登录中央服务器，中央服务器将用户的指令传至终端空气净化器，中央服务器为每个空气净化器分配独立的MAC地址，同时服务器拥有独立的IP地址、子网掩码、默认网关及DNS域名；
步骤d，用户通过智能手机与中央控制器通信，查询空气质量报告，空气质量参数，空气净化器状态，并发送控制净化器命令。
7.根据权利要求6所述的智能手机与空气净化器的互联通信方法，其特征在于，在上述步骤b中，一台空气净化器作为一个STA站点，是一个用户终端，而一台无线交换机可作为一个AP接入点，是无线网络转化为有线网络的中心结点。
8.根据权利要求6所述的智能手机与空气净化器的互联通信方法，其特征在于，
在上述步骤b中，在传输过程中，所述中央服务器每隔200ms与空气净化器的MCU进行通信，并提出上传或者下载数据的命令，MCU根据收到的命令进行配合的操作。
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