CN104917656A - 多智能家居设备动态自组网构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了多智能家居设备动态自组网构建方法，包括，中心控制设备根据子设备的应答记录建立源节点及中继节点的路由记录；根据初级路由记录及多级路由记录建立路由表；根据子设备、中心控制设备及路由表建立动态自组网。从而，解决了多智能家居设备在控制过程中，***性及可靠性差的问题。可以实现某房屋内多智能家居设备与中心控制设备之间的通信控制，解决在PLC条件下，智能家居设备之间传输距离小的特点。本算法采用了智能家居设备自主路由、自主组网的方式，通过设置房屋内路由跳数上限(5跳)，将各智能家居设备作为路由中继，扩大了中心控制设备对子设备的控制范围，实现了中心控制设备对房屋内智能家居设备的最大限度覆盖。

Description

多智能家居设备动态自组网构建方法

技术领域

本发明涉及多智能家居的***实施及应用技术领域，尤其是多智能家居设备动态自组网构建方法。

背景技术

低压电力载波通信技术(PLC)利用现有的电力线通过载波技术进行数据传输的技术。由于低压电力线载波传输信道的干扰问题是制约低压电力线载波通信发展和普及的主要障碍，而正交频分复用(OFDM)调制技术具有抗干扰、抗衰落能力强的特点，采用正交频分复用(OFDM)调制技术的芯片设计电力载波数据传输模块，能更好的克服电力线的强干扰、强衰减等缺陷。低压电力线载波通信技术利用现有低压供电线路实现数据传输,具有无需重新布线、节省***建设成本、实用方便等优点,在自动抄表、照明控制、智能小区、智能大厦、家庭网络、家居智能控制、家庭安防等方面被广泛应用。但在家庭房屋智能家居***中，包含了很多智能家居设备，其在控制上仍处于单独控制的方式，同时，客观情况下，各智能家居设备通常会布置在室内的各个方位上，从而很难通过蓝牙等通信方式实现***互联及控制。提高了智能家居设备控制的实施成本、降低了智能家居设备的有效应用性及可靠性。。

发明内容

针对上述现有技术中的缺陷，本发明解决了多智能家居设备在控制过程中，***性及可靠性差的问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

多智能家居设备动态自组网构建方法，包括：

步骤S101，中心控制设备根据子设备的应答记录建立路由表中的源节点路由记录；

步骤S102，所述源节点路由记录中的子设备向其余子设备发出应答请求；

步骤S103，根据其余子设备的应答记录建立路由表中的中继节点路由记录；

步骤S104，根据所述初级路由记录及所述多级路由记录建立路由表；

步骤S105，根据所述子设备、中心控制设备及路由表建立动态自组网。

在一种优选的实施方式中，在所述步骤S101前还包括：

步骤S100，在室内布置子设备及中心控制设备，并对所述子设备进行标识；在所述中心控制设备上根据所述标识，对所述子设备进行注册。

在一种优选的实施方式中，在所述步骤S101中还包括：

所述中心控制设备向所述子设备发出应答请求。

在一种优选的实施方式中，在所述步骤S104中包括：

若中继节点的路由记录及源节点路由记录中涉及的子设备与所述中心控制设备上注册的子设备信息一致，则根据所述初级路由记录及所述多级路由记录建立路由表。

在一种优选的实施方式中，所述子设备为多智能家居设备；所述多智能家居设备中设置通信单元。

在一种优选的实施方式中，所述多智能家居设备包括：节能设备或非节能设备。

在一种优选的实施方式中，所述步骤S102中包括：

若所述源节点路由记录中的子设备，判断其余子设备是否为非节能设备，则向该其余子设备发出应答请求。

在一种优选的实施方式中，所述步骤S101中包括，

中心控制设备接收来自子设备的应答记录，并记录该应答记录的源节点时间戳信息；根据子设备的应答记录及所述源节点时间戳信息，建立路由表中的源节点路由记录。

在一种优选的实施方式中，所述步骤S103中包括，

接收其余子设备的应答记录，并记录该应答记录的中继节点时间戳信息；

根据其余子设备的应答记录及所述中继节点时间戳信息，建立路由表中的中继节点路由记录。

在一种优选的实施方式中，所述步骤S105后还包括，

步骤S106：接收当前子设备的应答记录；

若所述当前子设备的应答记录中的当前子设备大于所述子设备数量，则提取增加子设备标识；

所述路由表中的目标节点根据所述增加子设备标识，向所述增加子设备发出应答请求；

根据增加子设备的应答记录建立路由表中的新增中继节点路由记录；

将所述新增中继节点路由记录追加到所述路由表中，对所述路由表进行更新。

本发明的的有益效果为：通过本发明所提供的多智能家居设备动态自组网构建方法及相应算法，可以实现某房屋内多智能家居设备与中心控制设备之间的通信控制，解决在PLC条件下，智能家居设备之间传输距离小的特点。本算法采用了智能家居设备自主路由、自主组网的方式，通过设置房屋内路由跳数上限(5跳)，将各智能家居设备作为路由中继，扩大了中心控制设备对子设备的控制范围，实现了中心控制设备对房屋内智能家居设备的最大限度覆盖。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种实施方式中，多智能家居设备动态自组网构建方法的网络组成框架图；

图2为本发明一种实施方式中，多智能家居设备动态自组网构建方法的流程示意图；

图3为本发明另一种实施方式中，多智能家居设备动态自组网构建方法的流程示意图；

图4为本发明一种实施方式中，多智能家居设备动态自组网构建方法中路由表的初始状态示意图；

图5为本发明一种实施方式中，多智能家居设备动态自组网构建方法中路由表示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，在本发明一种实施方式中，本发明中的多智能家居设备动态自组网构建方法，实现于该方法实施于多级服务器的存储结构中，该存储结构如图1所示为A、B、C三级服务器，其中：

(1)A级服务器：中心服务器。

对B级服务器的所有数据进行备份，每一个B级服务器在A级服务器上都可以找到唯一的备份地点；此外，A级服务器的存储数据，将用于大数据分析，进行商业运营。

(2)B级服务器：项目级服务器。

用于存储各智慧城市、智慧社区的数据。

每一个B级服务器上只存储某一个智慧社区的某一种数据。

B级服务器的存储数据种类包括：

1)物业数据；2)金融数据；3)医疗数据；4)家庭控制数据；5)协议与指令

(3)C级服务器：社区级服务器。

B级服务器存储的数据种类与C级服务器存储的数据种类相同。

B级服务器与C级服务器同步备份，具有一一对应关系。

本发明的现实条件为：

1.在各种类型的房屋中，房屋结构异构、多样、复杂，如别墅、跃层、大户型(150平方米以上)等；

2.每一户公寓或别墅，智能家居设备数量多，可能在超过50个；

3.不同的智能设备具有不同的特性，如节能设备，需要保持较少的通信次数。

4.智能家居设备的地理位置分散，它们达到中心控制设备的距离不一；

5.各智能家居设备周报的网络通信条件不一。

6.房屋内的中心控制设备，难以在1跳的路由条件下，实现与房屋内子设备之间的通信互联。

本发明中多智能家居设备动态自组网构建方法的技术方案核心思路是：

首先获得中心控制设备能够在路由跳数为1跳的条件下，可直接通信的子设备集合；然后，将路由跳数为1跳的子设备作为中继节点，用于中心控制设备的对外通信，逐步搜索路由跳数为2跳的子设备；依此类推，逐步实现路由跳数为3跳、4跳、5跳的子设备，从而最终实现中心控制设备对房屋内所有子设备的通信互联与控制。

整体技术路线步骤为：

第一步：定义房屋的子设备路由表；

第二步：采用贪心策略，按照路由1跳(1级)、2跳(1级)、3跳(1级)、4跳(1级)、5跳(1级)的过程，进行路由表的数据加载与初始化。

如图2所示，本发明一种实施方式中的多智能家居设备动态自组网构建方法，包括：

步骤S100，进行子设备标识。

在本步骤中，在室内布置子设备及中心控制设备，并对所述子设备进行标识；在所述中心控制设备上根据所述标识，对所述子设备进行注册。所述多智能家居设备包括：节能设备或非节能设备。在房屋中，由于房屋构造不一致，控制子设备安装地点各异，子设备与中心控制设备的距离大小不一；此外，还受到通信条件的影响，中心控制设备难以直接与所有子设备进行通信。如图4所示，中心控制设备只能直接与3个子设备x₁,x₂,x₃进行通信；对于其它的子设备x₄,x₅,x₆,x₇,x₈,x₉,x₁₀,x₁₁,x₁₂。

步骤S101，获取部分子设备的应答信息。

在本步骤中，所述中心控制设备向所述子设备发出应答请求，中心控制设备根据子设备的应答记录建立路由表中的源节点路由记录。上述子设备为多智能家居设备；所述多智能家居设备中设置通信单元。

中心控制设备接收来自子设备的应答记录，并记录该应答记录的源节点时间戳信息；根据子设备的应答记录及所述源节点时间戳信息，建立路由表中的源节点路由记录。

步骤S102，获取其他子设备的应答信息。

在本步骤中，所述源节点路由记录中的子设备向其余子设备发出应答请求。考虑到节能设备的节能需要，在本步骤中，若所述源节点路由记录中的子设备，判断其余子设备是否为非节能设备，则向该其余子设备发出应答请求。

步骤S103，获取路由记录。

在本步骤中，根据其余子设备的应答记录建立路由表中的中继节点路由记录。在一种优选的实施方式中，本步骤包括：接收其余子设备的应答记录，并记录该应答记录的中继节点时间戳信息；根据其余子设备的应答记录及所述中继节点时间戳信息，建立路由表中的中继节点路由记录。

步骤S104，建立路由表。

在本步骤中，根据所述初级路由记录及所述多级路由记录建立路由表。为对子设备做到有效的全面覆盖，在本发明一种优选的实施方式中，若中继节点的路由记录及源节点路由记录中涉及的子设备与所述中心控制设备上注册的子设备信息一致，则根据所述初级路由记录及所述多级路由记录建立路由表。

步骤S105，根据所述子设备、中心控制设备及路由表建立动态自组网。

为做到对新加入子设备的及时更新，如图3所示，在一种优选的实施方式中，所述步骤S105后还包括，

步骤S106：进行子设备路由记录的添加。

在本步骤中，接收当前子设备的应答记录；若所述当前子设备的应答记录中的当前子设备大于所述子设备数量，则提取增加子设备标识；所述路由表中的目标节点根据所述增加子设备标识，向所述增加子设备发出应答请求；根据增加子设备的应答记录建立路由表中的新增中继节点路由记录；将所述新增中继节点路由记录追加到所述路由表中，对所述路由表进行更新

本方法在实施时，首先，房屋子设备路由表的定义：

通过在每个房屋中，构建一个各种智能家居控制设备的路由表，并进行路由表的维护，实现房屋中心控制设备与房屋内所有子设备之间的通信畅通。子设备路由表的定义如表1所示。

表1.子设备路由表的定义

每间房屋的路由表的数据加载与初始化建立，每间房屋路由表的数据加载与初始化建立过程如算法1所示。

算法1：房屋的路由表加载与路由表初始化算法

输入：某个房间的空路由表RouteTable

输出：建立好的房间路由表RouteTable

步骤1：施工人员在进行智能家居设备安装时，结合本房屋的中心控制设备ID，采用手机扫描每个房屋智能家居子设备上的条形码(约定：每一个智能家居子设备上都粘贴了唯一的二维条形码)，上传到中心服务器，建立房屋内子设备与中心控制设备之间的关联。

步骤2：安装完成后，重起房屋内的中心控制设备，中心控制设备发送信息到云中心服务器，云中心服务器将中心控制设备所关联的子设备信息推送到中心控制设备进行存储。

步骤3：某房屋的子设备路由表的初始化建立。

步3.1中心控制设备将所有关联的子设备信息写入路由表RouteTable中。

统计子设备的数目Total；DevSet＝φ；NewDevSet＝φ；

步3.2搜索中心控制设备的1级路由子设备

步3.2.1:路由跳数初始化，令k＝1；

步3.2.2：中心控制设备发出通信请求指令，请求房屋内所有子设备响应；

步3.2.3：统计收到响应的子设备数量j。

中心控制设备收到响应的子设备集合DevSet＝{x₁,x₂,...,x_j}；

NewDevSet＝DevSet；对路由表RouteTable进行如下更新：

(1)将x₁,x₂,...,x_j对应的路由表RouteTable的跳数置为k；

(2)将x₁,x₂,...,x_j对应的路由表RouteTable的路径分别置为x₁，x₂，…，x_j。

(3)将当前时间记录为x₁,x₂,...,x_j的时间戳。

步3.2.4:IF k＞5 OR j＝＝total THEN转步骤4；

ELSE

(1)统计子设备集合NewDevSet中的节能设备集合SavingSet，令

NewDev＝Set New-DevSet；SavingSet

(2)中心控制设备向子设备集合NewDevSet发出通信请求指令，请它们向其它子设备发出通信请求指令。

(3)各子设备发出通信请求指令后，接收到其它子设备发出的返回响应消息。假设子设备x₁收到了响应消息的新的子设备集合为y₁,y₂,...,y_i(不在路由表RouteTable原有的子设备集合中)，则进行如下处理：

1)更新路由表RouteTable中已处理的子设备集合：DevSet＝DevSet∪{y₁,y₂,...,y_i}；

NewDevSet＝NewDevSet∪{y₁,y₂,...,y_i}

2)置y₁,y₂,...,y_i的路由跳数为k+1；

3)置y₁,y₂,...,y_i的路由路径为x₁的路由路径+“y_p”(1≤p≤i)；

4)将当前时间置为y₁,y₂,...,y_i的时间戳。

5)更新x₁下一级子设备集合

x₁.NextDevSet＝{y₁,y₂,...,y_i}；

END IF

j＝|DevSet|；//统计子设备的数目，并赋值给j,

更新路由表

k＝k+1；//转下一级路由

转步3.2.4。//继续重复搜索。

步骤4：路由表建立完成，退出。

从而，通过本算法，可以实现某房屋内多智能家居设备与中心控制设备之间的通信控制，解决在PLC条件下，智能家居设备之间传输距离小的特点。本算法采用了智能家居设备自主路由、自主组网的方式，通过设置房屋内路由跳数上限(5跳)，将各智能家居设备作为路由中继，扩大了中心控制设备对子设备的控制范围，实现了中心控制设备对房屋内智能家居设备的最大限度覆盖。

以下给出一个实例，阐述算法1的实现过程。

已知：某房间内有一个中心控制设备，房间内还包括9个子设备。要求：根据算法1构建一个路由表。

首先，DevSet＝φ；NewDevSet＝φ；

其次，按照以下过程初始化路由表

(1)令k＝1，从中心控制设备出发，搜寻1跳路由可达的子设备，可得{x₁,x₂,x₃}，在路由表RouteTable中分别设置{x₁,x₂,x₃}的路由跳数为1，并设置它们的路由路径、访问时间戳等信息；DevSet＝{x₁,x₂,x₃}；NewDevSet＝{x₁,x₂,x₃}；

(2)令k＝2，从NewDevSet＝{x₁,x₂,x₃}出发，搜索路由为2跳的子设备，可得{x₄,x₅}，更新路由表，分别设置{x₄,x₅}的路由跳数为2，分别设置它们的路由路径为(x₁,x₄)和(x₃,x₅)，记录它们的时间戳；DevSet＝{x₁,x₂,x₃,x₄,x₅}；NewDevSet＝{x₄,x₅}；

同理，分别令k＝3,4,5，即可得到一个初始化的路由表，对应的路由图如图5所示。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.多智能家居设备动态自组网构建方法，其特征在于，包括：

步骤S101，中心控制设备根据子设备的应答记录建立路由表中的源节点路由记录；

步骤S102，所述源节点路由记录中的子设备向其余子设备发出应答请求；

步骤S103，根据其余子设备的应答记录建立路由表中的中继节点路由记录；

步骤S104，根据所述初级路由记录及所述多级路由记录建立路由表；

步骤S105，根据所述子设备、中心控制设备及路由表建立动态自组网。

2.根据权利要求1所述的多智能家居设备动态自组网构建方法，其特征在于，在所述步骤S101前还包括：

步骤S100，在室内布置子设备及中心控制设备，并对所述子设备进行标识；在所述中心控制设备上根据所述标识，对所述子设备进行注册。

3.根据权利要求1或2所述的多智能家居设备动态自组网构建方法，其特征在于，在所述步骤S101中还包括：

所述中心控制设备向所述子设备发出应答请求。

4.根据权利要求1所述的多智能家居设备动态自组网构建方法，其特征在于，在所述步骤S104中包括：

若中继节点的路由记录及源节点路由记录中涉及的子设备与所述中心控制设备上注册的子设备信息一致，则根据所述初级路由记录及所述多级路由记录建立路由表。

5.根据权利要求1所述的多智能家居设备动态自组网构建方法，其特征在于，所述子设备为多智能家居设备；所述多智能家居设备中设置通信单元。

6.根据权利要求1所述的多智能家居设备动态自组网构建方法，其特征在于，所述多智能家居设备包括：节能设备或非节能设备。

7.根据权利要求6所述的多智能家居设备动态自组网构建方法，其特征在于，所述步骤S102中包括：

若所述源节点路由记录中的子设备，判断其余子设备是否为非节能设备，则向该其余子设备发出应答请求。

8.根据权利要求1或6所述的多智能家居设备动态自组网构建方法，其特征在于，所述步骤S101中包括，

中心控制设备接收来自子设备的应答记录，并记录该应答记录的源节点时间戳信息；根据子设备的应答记录及所述源节点时间戳信息，建立路由表中的源节点路由记录。

9.根据权利要求8所述的多智能家居设备动态自组网构建方法，其特征在于，所述步骤S103中包括，

接收其余子设备的应答记录，并记录该应答记录的中继节点时间戳信息；

根据其余子设备的应答记录及所述中继节点时间戳信息，建立路由表中的中继节点路由记录。

10.根据权利要求1所述的多智能家居设备动态自组网构建方法，其特征在于，所述步骤S105后还包括，

步骤S106：接收当前子设备的应答记录；

若所述当前子设备的应答记录中的当前子设备大于所述子设备数量，则提取增加子设备标识；

所述路由表中的目标节点根据所述增加子设备标识，向所述增加子设备发出应答请求；

根据增加子设备的应答记录建立路由表中的新增中继节点路由记录；

将所述新增中继节点路由记录追加到所述路由表中，对所述路由表进行更新。