CN104320494A - 一种基于云技术及物联网技术的智能家居门铃*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于云技术及物联网技术的智能家居门铃***。***包括了门铃装置、云服务器、智能扩展装置、智能终端设备及智能家居节点。门铃装置通过本地Wi-Fi或3G/4G适配器连接至Internet，智能终端设备与门铃装置间具有即时语音视频通信功能，云服务器具有智能云接入、智能云存储及智能信息推送功能。门铃装置通过智能扩展装置与智能家居各节点相连，扩展形成一套完整的智能家居***。该智能家居门铃克服了传统智能门铃在连网方式，连网成功率及同时连接客户端数目上受***资源限制的弊端，并可灵活地扩展为以智能门铃装置为核心，兼具友好提醒、安防及娱乐功能为一体的智能家居***。
Description
技术领域
本发明涉及一种门铃***，特别涉及一种基于云技术及物联网技术的智能家居门铃***。
技术背景
传统的门铃逐渐向智能化方向发展，所公开的智能门铃***通常具有拍照、短距离视频通话、记录访客信息等功能，而少数门铃则已具备远程视频通话及安防的功能。
然而，上述门铃只侧重于通知、提醒及安防的功能。并且，在通信技术上，公知的远程可视门铃***通常采用P2P(点对点)NAT穿透技术，由于P2P网络穿透成功率取决于所处的网络环境，使得该类门铃在较复杂的NAT环境中使用受到限制。其次，公知的远程可视门铃连接Internet的方式比较单一，通常只采用Wi-Fi或3G技术，所以在无Wi-Fi接入Internet的环境中使用也会受到限制。而只使用3G接入Internet的门铃仅能够让门铃本身接入Internet，其他智能家居中的节点及智能终端却无法共享该3G网络来接入Internet。
智能门铃作为智能家居中的一个重要组成部分，其智能化及***化程度还远远不够。对于基于云技术及物联网技术，将门铃扩展为智能家居的主控中心，使其兼具提醒、安防、娱乐等功能，目前还未有具体解决方案。
发明内容
本发明提出了一种基于云技术及物联网技术的智能家居门铃***，解决了现有公知的智能门铃所存在的诸多弊端，诸如：公知的智能门铃在连网成功率上取决于所处的网络环境，并非百分之百；在连网方式上不能同时兼顾Wi-Fi及3G/4G的方式连接Internet；在同时连接的客户端数目上会因仅使用P2P连接而受到门铃***资源的限制。而本发明提出的智能门铃***成功地解决上述门铃所存在的问题，并且本发明还提出了一套以智能门铃为核心，兼具友好提醒、安防及娱乐功能为一体的智能家居***方案。
本发明提出的智能门铃***包括门铃装置、云服务器、智能扩展装置、智能终端设备及智能家居节点。所述门铃装置包括摄像头、扬声器、麦克风、可选存储器及主控***；说述云服务器包括智能云接入、智能云存储、智能云转发模块及***管理模块；所述智能扩展装置包括音响***、智能家居无线控制器；所述智能终端设备包扩手机终端或计算机终端；
所述门铃装置通过本地Wi-Fi或3G/4G适配器连接至Internet。所述智能设备与所述门铃装置间具有即时语音视频通信功能，云服务器具有智能云接入、智能云存储及智能信息推送功能。门铃装置通过智能扩展装置与智能家居各节点相连，可以扩展形成一套完整的智能家居***。所述扩展装置还包含音响***，可实现Wi-Fi音箱，智能天气预报播报等友好提醒功能。
进一步，所述云服务器包含智能云接入模块。当门铃装置与智能终端设备需要建立语语音视频通信时，则优先尝试使用NAT穿透技术进行P2P连接，如果失败，或者当P2P连接数量达到最大限制时，连接将自动启用云转发模式。智能云接入成功解决了现有可视门铃因仅采用P2P连接而导致的在特殊网络环境下NAT无法穿越的问题，使得连网成功率为百分之百。
进一步，所述云服务器包含智能云转发模块。在云转发模式下，当门铃装置与智能终端设备进行语语音视频通信时，门铃装置将与云服务器建立通信连接，而智能终端也与云服务器建立通信连接，通信两端的数据流都将由云转发模块进行转发。在该模式下，智能终端的数量将不会受到门铃***资源的限制。这样便克服了公知的智能门铃同时连接的数量会受***资源限制的问题。
进一步，所述云服务器包含智能云端存储模块。智能云存储会自动记录门铃事件并按照使用者期望的方式推送消息给使用者。推送方式可以是短信、振铃及***消息。推送内容可以是门铃事件的相关照片或视频。公知的智能门铃通常只具有短信查看照片及振铃接通视频通话的功能，而未有智能消息推送及云照片、云视频等查看的功能。本发明的智能云存储模块具有智能消息推送功能。即使智能终端网络中断，在下次智能终端联网成功后，智能云存储也会将智能终端在断网期间的门铃事件的消息内容推送至智能终端，以使用户可随时查看云存储模块中的未读取的门铃事件消息内容，如照片和视频。并且，智能云存储模块安全的数据存储与备份免去了公知的的智能门铃在本地存储空间上受限或受破坏的困扰。
进一步，所述云服务器构建在云计算平台上，会根据负载大小做自动弹性扩展与负载均衡，在数据存储方面应具有数据多副本容错等通用云平台的特点。这种机制的有益效果是充分利用了云计算平台的优点，按需要动态分配资源，这些资源包括计算资源、存储资源、网络资源，避免了资源浪费及因资源不足而造成的***运行故障。
进一步，所述门铃装置同时兼容Wi-Fi及3G/4G的方式连接Internet。
当选择Wi-Fi方式连接Internet时，门铃装置将使用已有的Wi-Fi网络资源连接Internet。
当选择3G/4G方式连接Internet时，门铃装置将具有Wi-Fi无线路由器的功能，不仅可使门铃装置自身接入Internet，也可为其他智能终端设备(如手机)提供Wi-Fi热点来共享Internet接入。
而公知的智能门铃通常只兼容其中一种模式，并且在使用3G/4G网络接入Internet模式时只能为自身提供Internet连接而不能够为其他智能设备提供Wi-Fi热点来共享Internet接入。
进一步，所述门铃装置采用智能Wi-Fi方式进行初始配置，无需将门铃装置通过有线连接至智能终端所在的局域网即可通过智能终端配置门铃装置。
而公知的智能门铃通常需要使用有线连接至智能终端所在的局域网才能对门铃装置进行初配。
进一步，所述门铃装置可扩展为智能家居其他节点的中控中心。
公知的智能门铃只能作为智能家居的一个节点而不是中控中心，使得家庭内部必须安装有另外的设备作为中控中心(亦称为家庭网关)，这样必然造成了资源的浪费。本发明提出的智能家居扩展方案通过一智能扩展装置将其它的智能家居节点连接到该智能门铃***中，构成以门铃装置为核心的完整的智能家居***，使门铃***不仅具有多路可视通话、提醒、安防等基本功能，还使它可以扩展成为智能家居节点的中控中心，实现公知的智能门铃***所不具备的智能家居节点远程控制及信息获取的功能。
进一步，所述智能扩展装置中包含音响***，实现播放智能终端中的音乐及通过网络接口获取信息并进行友好播报的功能。例如，使用手机等智能终端设备可通过Wi-Fi可播放手机内的音乐，使用网络接口可获取天气预报等信息并进行友好播报。这都扩展了现有门铃***所不具备的娱乐，友好提醒等的功能。
进一步，所述门铃装置主体可嵌入到门体内，扩展装置容易安装与扩展。
公知的智能门铃***通常分为室内机及室外机，而且两者缺一不可。室内机通常还带有LCD显示屏，这样整个门铃装置由于体积过大而无法嵌入到门体内。依据本发明提出的***方案，带有LCD显示屏的智能终端(如手机)即具有显示功能，则无需额外的LCD显示屏。这种方案的有益效果是不仅避免了资源浪费，而且使得门铃装置体积减小，可以嵌入到门体内。
由上述技术方案可以见，本发明将门铃装置与云技术与物联网技术相结合，构成了一个完整的智能门铃***，不仅能够实现传统智能门铃的功能，还克服了传统智能门铃在连接Internet方式上，连网成功率，同时连接资源数目上有所限制的弊端。其次，基于物联网技术，通过灵活地扩展，将门铃装置与其他智能家居节点连接起来构成了以门铃为中控中心的完整的智能家居***，同时也加入了Wi-Fi音响播放家庭背景音乐等娱乐功能。
附图说明
图1为本发明所述的智能门铃***使用已有Wi-Fi网络方式连接Internet时的示意图。
图2为本发明所述的智能门铃***使用3G/4G适配器方式连接Internet时的示意图。
图3为本发明门铃装置及智能扩展装置位置示意图。
具体实施方式
为使本发明的发明意图及技术方案的优点易于清楚理解，下面结合附图做进一步详细说明。
图1为本发明一种较佳的***示意图。所示虚线框图部分为可分离装置，包括了门铃装置1中的存储器16(一般为MiniSD卡)，智能扩展装置2，无线控制器24及3G/4G适配器25。该类分离装置可在需要相应功能时灵活地安装到***中。
门铃装置1包括摄像头13，扬声器12，麦克风14，可选存储器16，主控***11。其中摄像头12及麦克风14负责采集语音视频数据。主控***11为门铃装置1的主控单元，负责与云服务器3，智能终端4，无线控制器24及3G/4G适配器25进行通信。
智能扩展设备2负责将门铃装置1扩展成为智能家居的中控中心。
云服务器3负责智能终端4及门铃装置1间的通信连接及数据传输。
智能云接入模块31及智能云转发模块32处理语音视频通信时，具体过程如下：
当用户从智能终端4发起视频连接请求时，云接入模块31会优先尝试NAT穿透技术进行P2P连接。如果P2P连接建立成功，语音视频数据将会在门铃装置1及智能终端4之间直接传输。此时云转发模块不参与转发服务，云接入模块只负责通信链路的管理。P2P连接方式可以充分利用P2P技术的优势，特别是不会增加云转发模块32的负载。但是NAT穿透在某些网络环境下会不成功。失败的原因诸如路由器支持NAT穿透的方式及复杂的组网方式等。
如果P2P连接由于上述原因而失败或者当P2P连接数量达到最大***资源限制时，本发明会启用云转发模式，此时主控***11也同步切换至云转发模式。在云转发模式下，门铃装置1会将语音视频数据流先发送至云服务器3的智能云转发模块32，后者会将数据流转发到所请求的智能终端4。同时，智能终端的音频数据流也会经过云转发模块32进行合成压缩等处理后转发至相应的门铃装置1。
在云转发模式下，由于门铃装置1只传输一份数据流到服务器中，由服务器负责将数据流转发给多个目标智能终端，故门铃装置资源不会因同时连接的智能终端数目增加而相应增加，所以在该模式下门铃装置1可以同时与多个智能终端4设备进行通信。
智能云接入及智能云转技术发成功解决了现有可视门铃因仅采用P2P连接而导致的在特殊网络环境下NAT无法穿越的问题，使得连网成功率为百分之百而且同时连接的客户端数目不再受***资源的限制。
当门铃装置1有门铃事件产生时，如有人按下门铃，或者有探测到门口有异常告警时，智能云存储模块33会自动记录门铃事件并按照用户期望的方式推送消息给智能终端4。推送方式可以是短信，振铃及***消息。推送消息内容可以是门铃事件相关照片或视频。
门铃装置1亦包含有可插拔的本地存储，用户可以同时选择使用本地存储器16，使得本发明在存储方面具有的另一个有益效果是进一步避免了了门铃装置1在网络异常的情况下无法记录门铃事件的情况。当网络恢复正常后，智能云存储模块33会自动将网络中断时间内的门铃事件推送到智能终端。
云服务器3中的***管理模块34负责管理所有接入到该服务器的门铃装置1节点与智能终端节点4。随着节点数目的增加，节点资源的管理，节点间的连接及数据转发等请求都会相应地增加。此时云平台会根据***负载的大小做自动弹性扩展与负载均衡。例如在图1所描述的云服务器，可以选择Amazon的EC2弹性云计算平台来作为本发明的基础云平台。
以上是本发明在通信连接，数据传输及数据存储方面的具体实施方案。由此可见本发明能适用各种复杂的网络环境，具有安全稳定的数据存储机制，且具有资源弹性扩展，稳定性高的特点。
本发明兼容Wi-Fi及3G/4G两种通信方式来连接Internet。
如图1所示，在已经有Wi-Fi网络接入Internet的环境中，门铃装置1将被配置工作在Station模式，使用现有的Wi-Fi网络资源接入Internet。在该工作模式下，门铃装置1会连接已有的Wi-Fi路由器17。在门铃装置1第一次连接Internet时需要获知Wi-Fi路由器17的接入密码，而后续连接时它会自动记录该密码而进行自动连接。通常，公知的Wi-Fi智能门铃在初次配置时需要将门铃装置与Wi-Fi路由器通过有线连接后，才能使门铃装置与智能终端(手机)处于同一局域网内，智能终端才能配置Wi-Fi路由器17的连接密码给门铃装置。而本发明采用智能Wi-Fi配置，无需将门铃装置1通过有线接入到已有的Wi-Fi路由器17即可通过智能终端(手机)配置密码给门铃装置。
如图2所示，在无Wi-Fi接入Internet的环境中，本发明提出了一种通过智能扩展装置连接3G或4G适配器25接入Internet的方案。通常，公知的支持3G的智能门铃只能支持自身接入Internet，而不具备无线路由器的功能。依据本发明提出的方案，门铃装置1将被配置工作在AP(access point)模式，此时门铃装置1具有通用Wi-Fi无线路由器的功能。这种方案的有益效果是通过3G/4G适配器25将门铃装置1扩展为无线路由器，不仅可使门铃装置自身接入Internet，也可为其他智能终端设备(如手机)18提供Wi-Fi热点共享Internet接入，这样智能家居中的所有智能设备均可以通过门铃装置接入Internet。在该模式下，初次连接门铃装置时，手机18可以使用***默认的密码即可以连接门铃装置1，登录后可以重新设定密码，以防他人利用***默认的密码登录***。
上述两种工作模式使得门铃装置1与本地智能终端设备(如手机)18都可以连接到同一局域网内，这样运行在门铃装置1上的应用程序可以与智能终端18的应用程序通过本地局域网互相通信。例如下面所述的Wi-Fi音响的功能就的实现就是基于本地局域网。
本发明通过智能扩展装置2来扩展智能家居功能，图1为一较佳的实施实例。
智能扩展装置2可以***支持Zigbee、蓝牙、433MHZ RF等无线通信协议的无线控制器24，用以实现对智能家居各节点5的控制及信号探测，如智能插座，智能窗帘，智能门锁的控制及烟雾探测器等报警信号的探测。具体实施细节如下所述：
门铃装置1及终端设备4作为门铃***物联网中的节点，上面均安装有客户端程序，而智能云接入模块31上面安装有服务端程序在客户端运行期间将会采用物联网互联协议与服务端保持互联。例如本实施例可以采用MQTT物联网互联协议。在智能云接入模块31中运行有MQTT服务端，在门铃装置1主控***11中及各终端设备4中运行有MQTT客户端。客户端将与服务端之间保持实时互联，各客户端之间的通信消息均由服务器端进行解析与转发；
当智能终端设备4对智能家居节点5发起控制请求时，智能终端4上的客户端会将请求消息通过上述物联网互联协议发送至云接入模块31上的服务端，服务端则会使用相同的协议将控制请求转发到目标门铃装置1。门铃装置1上的主控***11上的客户端收到该消息后，会通过扩展装置2上相应的的无线控制器24来控制目标智能家居节点5；
当智能家居节点5发生告警、通知等事件时，门铃装置1上的主控***11会将该节点的信息通过上述物联网协议发送至云服务器智能接入模块31，智能接入模块31再将请求解析后发送至目标智能终端4。
下面以远程智能终端4(如手机)控制支持RF 433MHZ短距离无线通信的智能插座为例举例如下：
首先将支持RF 433MHZ的无线控制器24通过USB通信扩展口23***到智能扩展装置2。该433MHZ无线控制器24上含有微处理器，该微处理器将使用与无线插座相匹配的协议与插座通信，实现诸如开，关，自学习码及在线状态反馈等功能。
当远程智能终端4(如手机)需要控制该无线插座时，首先由手机客户端向云服务器中的智能云接入模块31服务端发出控制请求消息，收到该请求消息后，服务端会将该请求消息解析并转发至目标门铃装置1的客户端，待目标门铃装置1收到该请求消息后，主控***11将会解析该请求消息，并将控制指令通过USB口发送至无线控制器24。收到该控制指令后，无线控制器24将使用匹配的协议控制该插座。当然，无线插座上开光状态信息的获取及上报功能的过程在通信链路上反之亦然。
通常，公知的智能门铃***不具备家庭音响的娱乐功能，而本发明提出的扩展装置2带有一家庭音响***22，具有娱乐功能，如可播放家庭背景音乐。下面以智能终端手机为例举例如下：
由前所述，手机17与门铃装置1可处于同一局域网内，在手机上运行有Wi-Fi音乐播放客户端，而在门铃装置1中运行Wi-Fi音乐播放服务端。由手机中的Wi-Fi音乐播放客户端发起播放请求，手机中的音频文件数据会通过本地无线局域网络传输至服务端，服务端接收到后将使用扬声器进行音乐播放。使用手机客户端软件可以控制音乐的选择、前进、后退及音量控制等功能。同时，由于智能门铃装置1可以接入到Internet，所以利用家庭音响***22，本发明可实现通过网络接口定时获取天气预报并播报等友好提醒功能。
如图3所示，门铃装置1可嵌入到门体内，智能扩展装置2可以直接与门铃装置末端的扩展接口相连接。智能扩展装置2通过通信扩展口23连接智能扩展设备，如3G/4G适配器及无线控制节点。除了免去了公知智能门铃室内机的LCD来缩小体积外，门铃装置还采用内置天线15，进一步缩小了体积。整个***安装安装方便，容易推广使用。
以上结合实施例描述了本发明的主要特征，技术原理及优点，上述实施例并不用于限制本发明，凡在不脱离本发明精神和原则的前提下，对本发明作出的任何修改，等同替换及改进，均应落入本发明保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种基于云技术及物联网技术的智能家居门铃***，其特征在于，该智能门铃***包括门铃装置、云服务器、智能扩展装置、智能终端设备及智能家居节点；其中所述门铃装置包括摄像头、扬声器、麦克风、可选存储器及主控***；所述云服务器包括智能云接入模块、智能云存储模块、智能云转发模块及***管理模块；所述智能扩展装置包括音响***、智能家居无线控制器；所述智能终端设备包括手机终端或计算机终端；
所述门铃装置通过本地Wi-Fi或3G/4G适配器连接至Internet，所述智能终端设备与所述门铃装置间具有即时语音视频通信功能，云服务器具有智能云接入、智能云存储及智能信息推送功能；门铃装置通过智能扩展装置与智能家居各节点相连，扩展形成一套完整的智能家居***。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于：
所述智能云接入模块用于当门铃装置与智能终端设备需要建立语音视频通信时，优先尝试使用NAT穿透技术进行P2P连接，如果失败，或者当P2P连接数量达到最大限制时，连接将自动启用云转发模式。
3.根据权利要求1或2所述的***，其特征在于：
所述智能云转发模块用于在云转发模式下，当门铃装置与智能终端设备进行语音视频通信时，门铃装置与云服务器建立通信连接，而智能终端设备也与云服务器建立通信连接，通信两端的数据流都将由云转发模块进行转发，以使智能终端设备的数量不会受到门铃***资源的限制。
4.根据权利要求1～3之一所述的***，其特征在于：
所述智能云存储模块用于自动记录门铃事件并按照使用者期望的方式推送消息给使用者，其中推送方式可以是短信、振铃或***消息，推送内容可以是门铃事件相关照片或视频，即使智能终端设备网络中断，在下次智能终端设备联网成功后，智能云存储模块也会将智能终端设备在断网期间的门铃事件的消息内容推送至智能终端设备。
5.根据权利要求1～4之一所述的***，其特征在于：
所述云服务器应构建在云计算平台上，会根据负载大小做自动弹性扩展与负载均衡，在数据存储方面具有数据多副本容错的通用云平台的特点。
6.根据权利要求1～5之一所述的***，其特征在于：
所述门铃装置同时兼容Wi-Fi及3G/4G的方式连接Internet；
当选择Wi-Fi方式连接Internet时，门铃装置将使用Wi-Fi网络资源连接Internet；
当选择3G/4G方式连接Internet时，门铃装置将具有Wi-Fi无线路由器的功能，不仅可使门铃装置自身接入Internet，也可为其他智能终端设备提供Wi-Fi热点来共享Internet接入。
7.根据权利要求1～6之一所述的***，其特征在于：
所述门铃装置采用智能Wi-Fi方式进行初始配置，无需将门铃装置通过有线连接至智能终端所在的局域网即可通过智能终端配置门铃装置。
8.根据权利要求1～7之一所述的***，其特征在于：
所述门铃装置扩展为智能家居节点的中控中心；
通过智能扩展装置将智能家居节点连接到该智能门铃***中，构成以门铃为核心的完整的智能家居***，使门铃***不仅具有多路可视通话、提醒、安防的基本功能，还使它可以扩展成为智能家居节点的中控中心，实现了对于智能家居节点的远程控制及信息获取。
9.根据权利要求1～8之一所述的***，其特征在于：
所述智能扩展装置中包含的音响***，实现播放智能终端设备中的音乐及通过网络接口获取信息并进行友好播报的功能。
10.根据权利要求1～9之一所述的***，其特征在于：
所述门铃装置可嵌入到门体内，智能扩展装置为可方便安装的可插拔装置。
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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