CN105093984A - 物联网控制平台、物联网装置、控制设备及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供物联网控制平台、物联网装置、控制设备及控制方法。该物联网控制平台包括物联网装置、网络、控制设备，该物联网网装置和控制设备均连接到网络，并且物联网装置和控制设备在网络中具有唯一识别码，二者通过网络进行点对点通信，从而控制设备控制所述物联网装置的操作。通过本发明的物联网控制平台，使得控制设备通过网络操作物联网装置更安全和高效，响应速度更快。本发明还提供了相应的物联网装置、控制设备和控制方法。

Description

物联网控制平台、物联网装置、控制设备及控制方法

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及一种物联网控制平台、物联网装置、控制设备及控制方法。

背景技术

随着物联网(IoT，InternetofThings)技术的发展，越来越多的家用电器设备、车载设备等具备了联网能力，人们希望通过网络远程控制这些智能设备的操作。例如，当用户在办公室或回家路上，希望利用远端的手提电脑、平板电脑、手机等将家中的智能热水器或智能电饭煲启动，设定其工作模式，开始加热或煮饭的操作。

例如，图1示出现有的远程控制操作物联网装置的典型操作方式。在图1中，用户通过手机上安装的手机应用程序(以下称作App.)，例如“我的电饭煲”，发送操作家中的智能电饭煲(物联网装置)的指令给云平台，云平台解析该操作指令，经过多层服务器的协议转换，发送给家中的智能电饭煲，执行指令操作。在此过程中，云平台获取用户的终端信息、操作账户信息、操作指令信息等，从而收集用户的大数据信息。这对于用户具有安全隐患。

此外，在云平台内部服务器(典型地，至少包括手机通信网和厂商服务器网)之间的每次中间转发都需要建立连接，增加了额外的数据开销和延迟，使得在网络上传输延迟明显，最终物联网装置的响应迟缓。

此外，随着接入云服务平台的物联网装置和控制设备的增多，服务器的连接数量和能力也更快趋于饱和，这限制云平台服务器的扩容和快速响应。

另外，厂商云服务平台需要支持更多种类的智能化的物联网装置，这使得云服务平台的开发也变得复杂。一旦发生云服务平台被劫持的不测情况，将导致整个***的混乱或灾难。

而且，随着智能化设备功能的复杂化，其消耗的数据量将更大，这种操作方式不利于复杂功能的物联网设备在云服务平台上的操作。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明提供一种物联网控制平台，所述物联网控制平台包括物联网装置、网络、控制设备，所述物联网装置和所述控制设备均连接到所述网络，并且所述物联网装置和所述控制设备在所述网络中具有唯一识别码，二者通过所述网络进行点对点通信，从而所述控制设备控制所述物联网装置的操作。

进一步地，所述点对点通信基于用户数据报协议。

进一步地，所述物联网控制平台还包括至少一个中央管理器，所述中央管理器连接到所述网络，用于协助在所述物联网装置与所述控制设备之间建立点对点通信。

进一步地，所述至少一个中央管理器能够根据需要存储转发所述点对点通信的数据。

进一步地，所述物联网装置和控制设备之间的所有通信被加密。

进一步地，所述物联网装置和控制设备之间的所有通信通过AES或RSA算法被加密。

进一步地，所述控制设备通过配对获取对所述物联网装置的操作控制，在所述配对过程中，所述控制设备获取所述物联网装置的操作密钥。

进一步地，所述物联网装置能够选择接受或拒绝所述控制设备的配对请求。

进一步地，所述控制设备是以下中的任意之一：手机、平板电脑、其它智能设备。

进一步地，所述网络是因特网或局域网。

进一步地，所述物联网装置是智能家居设备、车载设备、智能安防设备、智能医疗设备、其它智能设备。

本发明还提供一种物联网装置，所述物联网装置包括物识别码装置、数据封装和解析装置、存储装置、执行装置，物识别码装置用于生成物联网装置在网络上唯一的识别码并使物联网装置联接到网络发送和接收数据，数据封装和解析装置用于将物联网装置的状态封装成数据发送到网络中的已配对的控制设备和将接收的数据解析为物联网装置的操作指令，存储装置用于存储与该物联网装置的配对的控制设备的识别码。执行装置用于执行解析的操作指令。

本发明还提供一种控制设备，所述控制设备包括设备识别码装置、指令装置和存储装置，所述设备识别码装置使控制设备获取在网络上唯一的识别码并且能够连接到所述网络，从而控制设备能够通过所述网络与物联网装置进行点对点通信，所述指令装置用于控制所述物联网装置的操作，存储装置用于存储与该控制设备配对的物联网装置的识别码。

本发明还提供一种控制方法，用于使控制设备通过网络控制连接到所述网络的物联网装置的操作，包括以下步骤：

A.为物联网控制平台上的控制设备和物联网装置产生在网络上的唯一的识别码；

B.所述控制设备与所述物联网装置进行配对，获取所述物联网装置的操作密钥；并且在所述配对过程中，所述控制设备与所述物联网装置之间交换并存储对方的唯一识别码；

C.在所述控制设备与所述物联网装置之间建立点对点的网络通信连接；

D.所述控制设备通过所述网络操作所述物联网装置。

通过本发明的上述技术方案，至少使得控制设备通过网络操作物联网装置更安全和高效，响应速度更快，且有利于平台扩容和扩展。

附图说明

参照下面结合附图对本发明实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本发明的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。

图1为根据现有技术的物联网装置的控制方法图；

图2为根据本发明的一个实施例提供的物联网控制平台的框图；

图3为根据本发明的一个实施例提供的物联网装置的框图；

图4为根据本发明的一个实施例提供的控制设备的框图；

图5为根据本发明的另一实施例提供的物联网控制平台的框图；

图6是根据本发明的一个实施例提供的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

图2为根据本发明的一个实施例提供的物联网控制平台的框图。在图2的物联网控制平台中，物联网控制平台包括物联网装置，例如具有联网能力的智能电饭煲、智能洗衣机、智能热水器等家居设备，它们连接到家用WiFi网络中。用户在异地的办公室网络中使用手机、平板电脑、手提电脑等控制设备来操作控制上述家居设备。物联网装置和手机等均连接到网络，这里的网络可以是同一个局域网，也可以是通过因特网连接在一起的不同局域网。

图3示出根据本发明的一个实施例提供的物联网装置的框图。物联网装置包括物识别码(以下简称“PeerID”)装置、数据封装和解析装置、存储装置、执行装置，物PeerID装置用于生成物联网装置在网络上唯一的PeerID并使物联网装置联接到网络发送和接收数据，数据封装和解析装置用于将物联网装置的状态封装成数据发送到网络中的已配对的控制设备和将接收的数据解析为物联网装置的操作指令，存储装置用于存储与该物联网装置的配对的控制设备的PeerID。执行装置用于执行解析的操作指令。

图4示出根据本发明的一个实施例提供的控制设备的框图。控制设备包括设备PeerID装置、指令装置和存储装置，所述设备PeerID装置使控制设备获取在网络上唯一的PeerID并且能够连接到网络，从而控制设备能够通过网络与配对的物联网装置进行点对点通信，指令装置用于控制物联网装置的操作、存储装置用于存储与该控制设备配对的物联网装置的PeerID。

控制设备的指令装置可以是安装在手机、平板电脑等控制设备上的应用程序。例如基于安卓***、iOS(苹果)***的应用程序。

物联网控制平台为物联网装置和手机提供基于面向无连接的用户数据报协议(UDP)的通信，二者通过网络进行点对点(以下简称P2P)通信。该通信协议属于轻量级的P2P协议，数据开销很小，可以轻松运行在ARM-M0或以上的微控制器中，因而可使得物联网装置的开发成本降低。

可以通过在手机上安装应用程序来操作远端的物联网装置。例如，可以在手机或平板电脑上从厂商网站下载安装厂家定制的独立的智能电饭煲操作应用程序，也可以将操作智能电饭煲的程序插件嵌入到手机已安装的应用程序中。

由于是面向无连接的服务，手机向办公网络发送的操作指令数据将被办公环境的服务器直接转发，中间转发的服务器无须识别其内容意义。可以将手机到物联网装置(电饭煲、热水器)之间的点对点通信数据加密，例如，使用AES或RAS算法，从而在手机与物联网装置之间建立透明的数据传输，使手机操作物联网装置更安全。如此，即使该操作指令在中间的服务器或中转站处被劫持，也由于无法破译指令无法对物联网装置进行破坏性或恶意操作。

控制设备初次使用物联网平台上的物联网装置时，控制设备需要与物联网装置在同一局域网中进行配对。只有二者配对成功，才能进行后续的通过网络的远程操作。配对方法如下：

物联网装置在出厂时，会生成一个操作密码和自身的PeerID。控制设备在安装物联网设备的操作应用程序时，也会生成自身的PeerID。

控制设备通过局域网向物联网装置发送配对请求；

物联网装置接收到该配对请求，可以选择接受或拒绝。可以在物联网装置上设置“接受/拒绝”的按钮实现由用户现场操作该选择。也可以在物联网装置的操作菜单中设置“接受/拒绝”的按钮实现相同功能。若物联网装置选择“接受”，则接受配对，物联网装置将自身的操作密码传送给手机，手机将其存储备用。注意，操作密码的传送对用户是透明的，即用户感受不到操作密码的存在。一旦物联网装置接受配对，即意味着其接受控制设备(手机)的操作。若“物联网装置”选择“拒绝”，则配对失败。配对成功后，物联网装置和控制设备在各自的存储装置中存储对方的PeerID，即白名单。以备下次操作时不再需要请求配对。

可以在物联网装置上设置“初始化”按钮，例如，用户按压该“初始化”按钮10秒钟，则物联网装置会生成新的PeerID、新的操作密码并且清空白名单。原有配对信息全部失效。

物联网装置可以选择接受或拒绝远程控制设备的操作请求。防止恶意操作。

物联网装置可以允许与多个控制设备配对，使多个控制设备都能够操作该物联网装置，这方便多人或多个控制设备共享该物联网装置的用途。但现场用户可以通过“初始化”操作，清除上述配对信息，从而收回对物联网装置的操作控制。这对于保护物联网装置拥有者的使用权非常重要。

例如，在某段时间内，为了方便，物联网装置拥有者将物联网装置分享给自己的朋友共同使用，在朋友离开后或者关系改变后，为了保证安全，物联网装置拥有者可以初始化物联网装置，禁止其他控制设备对该物联网装置的远程操作。设备可以根据用户需要随时初始化。

当物联网装置与控制设备在同一局域网中时，二者可以进行直连通信。

当物联网装置与控制设备分别在两个不同的局域网中时，由于物联网装置与控制设备均不具备公网IP，二者不能直接进行直连通信。

图5示出根据本发明的另一实施例提供的物联网控制平台的框图。在本发明的该实施例中，物联网控制平台可以包括至少一个中央管理器，用于协助在控制设备与物联网装置之间建立连接。

该中央管理器通过获得物联网装置和控制设备的上线连接状态协助在控制设备与物联网装置之间建立连接。

例如，控制设备和物联网装置存储中央管理器的IP地址列表。物联网装置可以在出厂时获得中央管理器的IP地址列表，例如，存储在物联网装置的存储装置中；控制设备，例如手机，可以在安装应用程序时获得中央管理器的IP地址列表，例如，也存储在控制设备的存储装置中。中央管理器的IP地址列表也可以在线更新。

中央管理器通过查询获得配对的控制设备与物联网装置的上线连接状态和PeerID，并通知双方能否建立连接。可以通过使控制设备与物联网装置定期地向中央管理器报告自身的可连接状态，使中央管理器获得物联网装置和控制设备的PeerID和上线连接状态，由此，可以协助在控制设备与物联网装置之间建立连接。一旦控制设备与物联网装置之间建立连接，中间的通讯数据无需经由中央管理器转达。

可选地，该至少一个中央管理器能够存储转发控制设备与物联网装置之间加密的通信数据，这对于控制设备与物联网装置之间无法建立P2P直接连接时，保证***的安全运行具有重要意义。例如，物联网控制平台中包含10台中央管理器，当控制设备与物联网装置之间无法建立P2P直接连接时，任何一台中央管理器都可以存储转发控制设备与物联网装置之间要通信的加密数据。即使其中9台中央管理器发生故障，整个***仍能够运行。

在利用中央管理器存储转发操作指令时，中央管理器接收的是物联网装置与控制设备之间加密的通信数据，中央管理器对操作数据的处理只能是转发或者丢弃，无法解析和利用。也就是控制设备对物联网装置的操作数据对于中央管理器仍然是透明的，这保证了用户的数据安全。

另外，由于物联网控制平台使用面向非连接的用户数据报协议，单台中央管理器能够连接更多的物联网装置与控制装置，这为平台扩容提供了便利。

可选地，控制设备也可以通过操作指令查询物联网装置的状态。在此情况下，物联网装置可以将自身的状态封装成数据，发送到网络中的点对点通信的控制设备。

在根据本发明的实施例中，可以应用的物联网装置包括但不限于智能家居设备、智能医疗设备、车载设备、智能安防、智能医疗设备。控制设备包括手机、平板电脑、台式机等联网装置。

通过本发明的上述技术方案，使得控制设备通过网络操作物联网装置更安全和高效，响应速度更快。

图6示出根据本发明的一个实施例提供的控制方法的流程图。利用上述物联网控制平台，通过控制设备操作物联网装置的方法一般包括如下步骤：

S101：为物联网控制平台上的每个控制设备和物联网装置产生在物联网控制平台上的唯一的PeerID。出厂时，每个物联网装置产生自身的PeerID及初始操作密码，控制设备在注册到物联网控制平台时获得PeerID；

S102：在同一局域网中将控制设备与物联网装置进行配对。配对方法如前所述：

控制设备通过局域网向物联网装置发送配对请求；

物联网装置接收到该配对请求，可以选择接受或拒绝。若物联网装置选择“接受”，则接受配对，物联网装置将自身的操作密码传送给手机，手机将其存储备用。若“物联网装置”选择“拒绝”，则配对失败。配对成功后，物联网装置和控制设备在各自的存储装置中存储对方的PeerID，即白名单，以备下次操作不再需要请求配对。同时控制设备获取物联网装置的操作密码。

S103：控制设备与物联网之间建立点对点的连接。

控制设备与物联网在同一局域网中时，可以在二者之间建立点对点的直接连接。控制设备与物联网不在同一局域网中时，可以借助中央管理器协助在控制设备与物联网之间建立连接；

S104：控制设备通过网络操作配对的物联网装置。具体为：

控制设备向物联网装置发送使用操作密码加密的操作指令物联网装置使用操作密码解密判断指令是否合法。

物联网装置有选择地响应操作请求。物联网装置可以选择接受或拒绝操作请求。若选择接受，则执行控制设备的操作。根据操作需要，物联网装置可以将自身的状况加密向控制设备发送报告。

在上述过程中，用户可以根据需要初始化操作密码。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (30)

1.一种物联网控制平台，其特征在于，所述物联网控制平台包括物联网装置、网络、控制设备，所述物联网装置和所述控制设备均连接到所述网络，并且所述物联网装置和所述控制设备在所述网络中具有唯一识别码，二者通过所述网络进行点对点通信，从而所述控制设备控制所述物联网装置的操作。

2.根据权利要求1所述的物联网控制平台，其特征在于，所述点对点通信基于用户数据报协议。

3.根据权利要求1或2所述的物联网控制平台，其特征在于，所述物联网控制平台还包括至少一个中央管理器，所述中央管理器连接到所述网络，用于协助在所述物联网装置与所述控制设备之间建立点对点通信。

4.根据权利要求3所述的物联网控制平台，其特征在于，所述至少一个中央管理器能够根据需要存储转发所述点对点通信的数据。

5.根据权利要求1或2所述的物联网控制平台，其特征在于，所述物联网装置和控制设备之间的所有通信被加密。

6.根据权利要求5所述的物联网控制平台，其特征在于，所述物联网装置和控制设备之间的所有通信通过AES或RSA算法被加密。

7.根据权利要求1或2所述的物联网控制平台，其特征在于，所述控制设备通过配对获取对所述物联网装置的操作控制，在所述配对过程中，所述控制设备获取所述物联网装置的操作密钥。

8.根据权利要求1或2所述的物联网控制平台，其特征在于，所述物联网装置能够选择接受或拒绝所述控制设备的配对请求。

9.根据权利要求1或2所述的物联网控制平台，其特征在于，所述控制设备是以下中的任意之一：手机、平板电脑、其它智能设备。

10.根据权利要求1或2所述的物联网控制平台，其特征在于，所述网络是因特网或局域网。

11.根据权利要求1所述的物联网控制平台，其特征在于，所述物联网装置是智能家居设备、车载设备、智能安防设备、智能医疗设备、其它联网设备。

12.一种物联网装置，其特征在于，所述物联网装置包括物识别码装置、数据封装和解析装置、存储装置、执行装置，物识别码装置用于生成物联网装置在网络上唯一的识别码并使物联网装置联接到网络发送和接收数据，数据封装和解析装置用于将物联网装置的状态封装成数据发送到网络中的已配对的控制设备和将接收的数据解析为物联网装置的操作指令，存储装置用于存储与该物联网装置的配对的控制设备的识别码。执行装置用于执行解析的操作指令。

13.根据权利要求12所述的物联网装置，其特征在于，所述点对点通信基于用户数据报协议。

14.根据权利要求12或13所述的物联网装置，其特征在于，所述物联网装置与所述网络中的点对点通信的控制设备之间的通信通过AES或RSA算法被加密。

15.根据权利要求12或13所述的物联网装置，其特征在于，所述物联网装置通过配对接受所述点对点控制设备的操作控制，在所述配对过程中，所述物联网装置的操作密钥被获取。

16.根据权利要求12或13所述的物联网装置，其特征在于，所述网络是因特网或局域网。

17.根据权利要求12或13所述的物联网装置，其特征在于，所述物联网装置是智能家居设备、车载设备、智能安防设备、智能医疗设备、其它联网设备。

18.一种控制设备，其特征在于，所述控制设备包括设备识别码装置、指令装置和存储装置，所述设备识别码装置使控制设备获取在网络上唯一的识别码并且能够连接到所述网络，从而控制设备能够通过所述网络与物联网装置进行点对点通信，所述指令装置用于控制所述物联网装置的操作，存储装置用于存储与该控制设备配对的物联网装置的识别码。

19.根据权利要求18所述的控制设备，其特征在于，所述点对点通信基于用户数据报协议。

20.根据权利要求18或19所述的控制设备，其特征在于，所述控制设备与所述物联网装置之间的通信通过AES或RSA算法被加密。

21.根据权利要求18或19所述的控制设备，其特征在于，所述控制装置通过配对控制所述物联网装置的操作，在所述配对过程中，所述控制设备能够获取所述物联网装置的操作密钥。

22.根据权利要求18或19所述的控制设备，其特征在于，所述网络是因特网或局域网。

23.根据权利要求18或19所述的控制设备，其特征在于，所述控制设备是智能手机、平板电脑、其它智能设备。

24.根据权利要求18或19所述的控制设备，其特征在于，所述指令装置是运行在所述控制设备上的应用程序。

25.一种控制方法，用于使控制设备通过网络控制连接到所述网络的物联网装置的操作，其特征在于，包括以下步骤：

A.为物联网控制平台上的控制设备和物联网装置产生在网络上的唯一的识别码；

B.所述控制设备与所述物联网装置进行配对，获取所述物联网装置的操作密钥；并且在所述配对过程中，所述控制设备与所述物联网装置之间交换并存储对方的唯一识别码；

C.在所述控制设备与所述物联网装置之间建立点对点的网络通信连接；

D.所述控制设备通过所述网络操作所述物联网装置。

26.根据权利要求25所述的控制方法，其特征在于，所述点对点的网络通信基于用户数据报协议。

27.根据权利要求25或26所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：通过至少一个中央管理器，协助建立所述控制设备与所述物联网装置之间的点对点通信。

28.根据权利要求27所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：所述中央管理器根据需要存储转发所述控制设备与所述物联网装置之间的通信数据。

29.根据权利要求25或26所述的控制方法，其特征在于，所述控制设备与所述物联网装置之间的通信通过AES或RSA算法被加密。

30.根据权利要求25或26所述的控制方法，其特征在于，所述网络是因特网或局域网。