CN104955241B - 物联网内照明设备与开关的免布线配对设置的方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种物联网内照明设备与开关的免布线配对设置的方法及装置，将Wi‐Fi开关通过无线方式接收来自不同的Wi‐Fi照明设备的对应信息包，并通过发出与Wi‐Fi照明设备的MAC地址对应的闪烁指令实现用户从多个Wi‐Fi照明设备中确定待配对设备并实现配对。本发明可以实现一对一、一对多、多对多等不同形式的无线开关与照明设备之间的连接。使得照明设备在布线时不需要额外设置控制线路，大幅度缩减了铜线的使用。同时，用户可以根据需要，方便灵活的修改照明设备与开关之间的配对形式。

Description

物联网内照明设备与开关的免布线配对设置的方法及装置

技术领域

本发明涉及的是一种家用物联网领域的技术，具体是一种免布线Wi‐Fi物联网照明开关与标准Wi‐Fi物联网照明设备的MAC层配对方法，用于免布线Wi‐Fi物联网照明开关与标准Wi‐Fi物联网照明设备之间进行MAC层配对，交换MAC地址信息和加密信息。

背景技术

物联网，即Internet Of Things(IoT)。物联网设备可以是各种信息传感器和控制器，也可以是各种智能化的家用电器。物联网设备通过多种方式接入互联网，形成一个巨大的网络，实现了互联网从人向物的延伸。

Wi‐Fi物联网接入方式是应用最广，成本最低，可扩展性最好的物联网接入方式之一。通常，Wi‐Fi物联网设备直接通过Wi‐Fi接入点(AP，Access Point)，也称Wi‐Fi热点或无线路由器接入网络。

目前，市场上涌现出很多家用或商用的Wi‐Fi物联网设备。这些物联网设备大多是通过手机、pad等移动端的应用来进行控制，许多时候并不方便。比如，市场上很流行的Wi‐Fi物联网照明设备，通常是以移动端应用界面来控制照明设备的开关及调节亮度和色调，并配以传统的机械开关进行简单的开关和亮度控制。造成应用界面控制的复杂与不便，和传统机械开关控制的不灵活与布线施工的困难，两种状况同时存在。大多数情况下，对照明设备进行位置相对灵活的免除布线的实地控制(贴墙式开关)，比移动端遥控(手机应用控制)的方式，对用户更有吸引力。

但是在实际应用场合中，存在一个空间多个照明设备分开控制的问题，一般不同的开关对应不同的照明设备。传统机械照明开关是利用布线走线区分控制不同的照明设备。在利用Wi‐Fi接入控制的情况下，为避免控制过程中产生混淆，需要为Wi‐Fi物联网照明设备和相应的免布线Wi‐Fi物联网开关进行配对，通过某种标志，使其可唯一识别对方，并实现准确的控制。通常配对可以在产品出厂时完成，不过出厂配对的方式极其不灵活，用户根据需要自行配对的方式更受欢迎。但是，由于成本限制，照明开关设备一般不配置显示装置和用户交互操作***，也没有信息输入设备，仅有数量有限的按键和指示灯可供用户进行配对操作。

中国专利文献号CN102860133A，公开(公告)日2013.01.02，公开了一种改进的硬件灯开关和包括至少一个灯开关的***以及控制/监控方法。该改进的灯开关和***提供了在开关和远程两者减少能量消耗的更加便捷、灵活和经济的方法。在第一配置中，该改进的灯开关包括：电子开关，具有处理能力的宽带电力线通信(PLC)收发器，其具有唯一MAC地址和TCP/IP堆栈。但该技术基于电力线通信方式，而电力线信道情况复杂，通信可靠性极低；而且该技术没有解决用户的多物联网设备在同一信道空间中实现分别控制的问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种物联网内照明设备与开关的免布线配对设置的方法及装置，能够实现免布线Wi‐Fi物联网照明开关与标准Wi‐Fi物联网照明设备之间的MAC层一对一配对的方法及装置，利用免布线Wi‐Fi物联网照明开关上的有限数量的按键和指示灯，以预设的按键方式控制Wi‐Fi物联网照明开关，实现与用户选定的Wi‐Fi物联网照明设备的配对过程。用户通过照明设备和开关上指示灯的不同闪烁模式，判断配对过程中间状态，使开关和照明设备相互获得对方的MAC地址、通信密钥，直至确认完成一对一的配对。配对后的Wi‐Fi照明设备和Wi‐Fi照明开关以MAC地址识别对方，以进行一对一的控制。

配对过程中的待配置问询、照明设备行为控制、闪烁指令以及加密相关信息等不同信息，可以加载于厂商私有信息元素(vendor specific information element)之上进行交换。Wi‐Fi标准协议规定，厂商和供应商可以根据应用需要，定义厂商私有信息元素，加载于管理包中。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种物联网内照明设备与开关的免布线配对设置的方法，将Wi‐Fi开关通过无线方式接收来自不同的Wi‐Fi照明设备的对应信息包，并通过发出与Wi‐Fi照明设备的MAC地址对应的闪烁指令实现用户从多个Wi‐Fi照明设备中确定待配对设备并实现配对。

所述的信息包包括：待配置问询信息、回复信息、闪烁指令信息和加密信息，其中：

①待配置问询信息包括但不限于：询问照明设备锁定状态、已配对开关数目等。

②回复信息包括：待配置问询信息的回复

③闪烁指令信息包包括：闪烁照明设备的MAC地址、照明设备亮暗频率及时间长度；

④加密信息包包括：通信密钥、加密方式。

所述的方法，具体包括以下步骤：

1)用户控制待配对Wi‐Fi开关向Wi‐Fi照明设备发出待配置问询信息包，并接收含有MAC地址的回复信息包。Wi‐Fi开关通过回复信息包中的厂商私有信息元素加载的待配置状态信息过滤出可配置Wi‐Fi照明设备，并依接收回复信息包时得到的RSSI(ReceivedSignal Strength Indication，接收信号强度指示)数据对得到的可配置Wi‐Fi照明设备的MAC地址排序。

所述的RSSI为接收回复信息时，由照明开关估计信号强度得到。

2)用户控制Wi‐Fi开关，依次向不同Wi‐Fi照明设备发出闪烁指令信息，使MAC地址表中MAC地址对应的Wi‐Fi照明设备依次进行闪烁，供用户确认配对。

由于正常用户配对操作时会比较接近正确的待配置Wi‐Fi照明设备，因此照明设备的闪烁顺序可以依照RSSI逆序，从RSSI最大开始。

3)用户选择照明设备确认配对后，Wi‐Fi开关与该Wi‐Fi照明设备继续自动完成如通信密钥等信息的交换，并在信息交换结束后提示用户。

4)若本次与Wi‐Fi开关配对的照明设备不再添加配对其他Wi‐Fi开关，则由已配对Wi‐Fi开关其发出配对锁定指令，防止未授权开关设备的添加；若需要继续添加其他Wi‐Fi开关，则用其他Wi‐Fi开关重复步骤1)‐3)。

5)若已锁定的照明设备需要添加更多Wi‐Fi控制开关，则由已配对Wi‐Fi开关向照明设备发送解锁指令，使用户可以通过步骤1)‐3)为该照明设备添加配对更多Wi‐Fi开关。

6)若开关需要配对控制更多的Wi‐Fi照明设备，则重复步骤1)‐3)，由用户选择确认其他的照明设备与该Wi‐Fi开关配对。。

本发明涉及一种实现上述方法的***，包括：免布线Wi‐Fi开关和与之无线连接的标准Wi‐Fi物联网照明设备，其中：免布线Wi‐Fi开关和标准Wi‐Fi物联网照明设备分别具有各自的MAC地址和信号收发单元。

所述的免布线Wi‐Fi开关包括：存储单元、闪烁指令生成单元和外部设备，其中：闪烁指令生成单元分别与外部设备和存储单元相连，存储单元中存储搜索到的待配置MAC地址列表，信息包生成后通过信号收发单元输出至标准Wi‐Fi物联网照明设备。

所述的外部设备包括但不限于：若干个开关按键、指示灯以及配置按键。

所述的标准Wi‐Fi物联网照明设备优选支持softAP模式，并能够通过AP连接到互联网，并通过互联网接收信息包以实现移动端应用程序遥控。

技术效果

与现有技术相比，本发明可以实现一对一、一对多、多对多等不同形式的的无线开关与照明设备之间的连接。使得照明设备在布线时不需要额外设置控制线路，大幅度缩减了铜线的使用。同时，用户可以根据需要，方便灵活的修改照明设备与开关之间的配对形式。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。下述实施例中所用Wi‐Fi开关控制方式和所用包类型仅为举例，本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

本实施例架构包括：正面有一个开关按键和一个指示灯、背面有一个配置按键的免布线的Wi‐Fi开关；一个支持softAP模式的标准Wi‐Fi物联网照明设备，该Wi‐Fi物联网照明设备支持约定的免布线Wi‐Fi开关与Wi‐Fi物联网照明设备的MAC层配对方式，同时支持标准的Wi‐Fi功能，能够正常连接到AP，通过AP连接到外网。

本实施例通过以下方式实现配对：

1)当Wi‐Fi照明设备和Wi‐Fi开关的自身状态均为待配对状态时，由Wi‐Fi开关启动问询搜索，具体为：

1.1)用户长按Wi‐Fi开关的配置按键，Wi‐Fi开关发送加载有用于问询的厂商私有信息元素的ProbReq包。

1.2)接收到该ProbReq包的所有Wi‐Fi照明设备，均有可能回复ProbResp包或Beacon包。支持加载于ProbReq包中的问询信息元素的Wi‐Fi照明设备，根据所处配对状态，回复加载了问询回复厂商私有信息元素的ProbResp包或Beacon包。

1.3)Wi‐Fi开关根据接收到的ProbResp包或Beacon包中的问询回复信息元素提示的配对状态，过滤保留可配对的Wi‐Fi照明设备的MAC地址，并根据接收相应ProbResp包或Beacon包时信号强度估计得到的RSSI(Received Signal Strength Indication接收的信号强度指示)信息，对MAC地址进行RSSI逆序排序并生成MAC地址表。

所述的MAC地址表中的顺序根据接收到的ProbResp包或Beacon包中的RSSI实时更新。

1.4)当经过预设时间后停止更新MAC地址表，且Wi‐Fi开关正面的指示灯闪烁，提示用户当前的照明设备搜索过程已经完成，可进行下一步操作。

2)用户进行正确待配置Wi‐Fi照明设备确认：

2.1)用户短按Wi‐Fi开关的配置按键一次，Wi‐Fi开关依上述MAC地址表中排序第一个的MAC地址发送加载有闪烁控制的厂商私有信息元素的ProbReq包。

2.2)接收到该单播ProbReq包的Wi‐Fi照明设备依厂商私有信息元素进行灯光闪烁，提示用户当前MAC地址对应的照明设备，供用户确认。

2.3)当用户确认闪烁的设备为待匹配的Wi‐Fi照明设备时，按正面开关按键确认；否则重复步骤2.1)和步骤2.2)，直至MAC地址表中所有MAC地址均收到对应的ProbReq包且对应的Wi‐Fi照明设备完成闪烁，配对确认过程结束。

3)Wi‐Fi照明设备和Wi‐Fi开关之间以Action包自动完成除MAC地址以外的其他配对信息，如密钥信息、加密方式信息等的交换，这些配对信息加载于Action包上厂商私有信息元素中。

当用户完成配对操作时，通过同时短按正面开关按键和配置按键，Wi‐Fi开关发送加载了锁定命令厂商私有信息元素的ProbReq包给所有跟该开关配对的Wi‐Fi照明设备，对应接收到ProbReq包的Wi‐Fi照明设备将自身状态更新为已配对锁定。

当用户需要给Wi‐Fi照明设备添加更多的Wi‐Fi开关时，通过同时长按已经配对的Wi‐Fi开关正面开关按键和配置按键，Wi‐Fi开关将向所有与该开关配对的Wi‐Fi照明设备发送加载有解除锁定指令厂商私有信息元素的ProbReq包；对应接收到ProbReq包的Wi‐Fi照明设备将自身状态更新为待配对状态，即重新按照步骤1)‐3)进行其他Wi‐Fi开关的配对。

Claims (7)

1.一种物联网内照明设备与开关的免布线配对设置的方法，其特征在于，将Wi‐Fi 开关通过无线方式与不同的Wi‐Fi 照明设备进行信息包交互，所述Wi‐Fi 开关通过发出与Wi‐Fi 照明设备的MAC 地址对应的闪烁指令实现用户从多个Wi‐Fi 照明设备中确定待配对设备并实现配对；

所述的信息包包括：待配置问询信息、回复信息、闪烁指令信息和加密信息，其中：

①待配置问询信息包括：询问照明设备锁定状态、已配对开关数目；

②回复信息包括：待配置问询信息的回复；

③闪烁指令信息包包括：闪烁照明设备的MAC 地址、照明设备亮暗频率及时间长度；

④加密信息包包括：通信密钥、加密方式；

所述的方法具体包括以下步骤：

1) 用户控制待配对Wi‐Fi 开关向Wi‐Fi 照明设备发出待配置问询信息包，并接收含有MAC 地址的回复信息包，Wi‐Fi 开关通过回复信息包中的厂商私有信息元素加载的待配置状态信息过滤出可配置Wi‐Fi 照明设备，并依接收回复信息包时得到的RSSI 数据对得到的可配置Wi‐Fi 照明设备的MAC 地址排序；

2) 用户控制Wi‐Fi 开关，依次向不同Wi‐Fi 照明设备发出闪烁指令信息，使MAC 地址表中MAC 地址对应的Wi‐Fi 照明设备依次进行闪烁，供用户确认配对；

3) 用户选择照明设备确认配对后，Wi‐Fi 开关与该Wi‐Fi 照明设备继续自动完成包含通信密钥的信息的交换，并在信息交换结束后提示用户；

4) 若本次与Wi‐Fi 开关配对的照明设备不再添加配对其他Wi‐Fi 开关，则由已配对Wi‐Fi 开关向其发出配对锁定指令，防止未授权开关设备的添加；若需要继续添加其他Wi‐Fi开关，则用其他Wi‐Fi开关重复步骤1)‐3) ；

5) 若已锁定的照明设备需要添加更多Wi‐Fi 控制开关，则由已配对Wi‐Fi 开关向照明设备发送解锁指令，使用户通过步骤1)‐3) 为该照明设备添加配对更多Wi‐Fi 开关；

6) 若开关需要配对控制更多的Wi‐Fi 照明设备，则重复步骤1)‐3)，由用户选择确认其他的照明设备与该Wi‐Fi 开关配对。

2.根据权利要求1 所述的方法，其特征是，所述的RSSI 为接收回复信息时，由Wi‐Fi开关估计信号强度得到。

3.根据权利要求1 所述的方法，其特征是，由于正常用户配对操作时会比较接近正确的待配置Wi‐Fi 照明设备，因此照明设备的闪烁顺序依照RSSI 逆序，从RSSI 最大开始。

4.一种实现上述任一权利要求所述方法的***，其特征在于，包括：免布线Wi‐Fi 开关和与之无线连接的标准Wi‐Fi 物联网照明设备，其中：免布线Wi‐Fi 开关和标准Wi‐Fi物联网照明设备分别具有各自的MAC 地址和信号收发单元。

5.根据权利要求4 所述的***，其特征是，所述的免布线Wi‐Fi 开关包括：存储单元、闪烁指令生成单元和外部设备，其中：闪烁指令生成单元分别与外部设备和存储单元相连，存储单元中存储搜索到的待配置MAC 地址列表，信息包生成后通过信号收发单元输出至标准Wi‐Fi 物联网照明设备。

6.根据权利要求5所述的***，其特征是，所述的外部设备包括：若干个开关按键、指示灯以及配置按键。

7.根据权利要求4 所述的***，其特征是，所述的标准Wi‐Fi 物联网照明设备支持softAP 模式，并能够通过AP连接到互联网，并通过互联网接收信息包以实现移动端应用程序遥控。