CN107421060B - 基于NB-IoT网络的空调器通信方法以及空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于NB‑IoT网络的空调器通信方法，包括赋予每一台设置有NB‑IoT模块的空调器唯一身份标识；终端和服务器建立通信；终端识别空调器的身份标识，并通过服务器和对应的空调器建立绑定关系，服务器获取终端和空调器之间的绑定关系；绑定后的终端被配置为对应空调器的唯一主控制终端；空调器处于上电状态，空调器中的NB‑IoT模块通过基站连入NB‑IoT网络；服务器通过基站连入NB‑IoT网络；进入触发状态，主控制终端输出控制指令，控制指令通过服务器经过NB‑IoT网络传输至空调器，以控制空调器执行控制指令对应的动作。同时还公开一种空调器。本发明可以实现有序安全的数据传输和控制指令通信过程。

Description

基于NB-IoT网络的空调器通信方法以及空调器

技术领域

本发明涉及空气调节设备技术领域，尤其涉及一种基于NB-IoT网络的空调器通信方法以及一种空调器。

背景技术

近年来，IoT(物联网)发展迅速，通过传感器将人们身边各种物品、服务连接到互联网上。其中包括一些高速率业务，如视频类业务等，以及一些低速率业务，如智能查表等。由于低速率业务没有良好的蜂窝技术提供支持，所以，IoT通信技术迅速发展，其中广域网通信技术的发展尤其明显，广域网通信技术根据频谱是否授权分为非授权和授权两类，其中授权频谱下的一个子分类，即窄带物联网技术（NB-IoT）具有迫切的市场需求，同时也具备良好的通信网络支撑，因此拥有广阔的发展前景。

现有技术中公开了利用NB-IoT控制空调器的方法，如中国专利申请（申请号201611131700.X）所公开的技术内容，“用户可以在远程监控电脑和手机上下达命令，下达的命令通过NB-IoT无线通讯网络传送到NB-IoT模块，NB-IoT模块将命令经过解析传至中央处理器，从而实现了空调的远程控制。”现有技术中所公开的方法，通过终端和NB-IoT模块之间建立通信，下达空调器的控制命令。这忽略了数据安全和传输可靠性的问题。由于NB-IoT网络本身没有设定验证的步骤，这使得只要远程监控电脑或者手机处于上电状态，则自动通过基站和具有NB-IoT模块的空调器通信并传递控制信号。因此，现有技术中所公开的控制方式首先会造成网内控制信号的传递混乱，可能会出现多个终端同时拥有控制权限的情况，其次，如果NB-IoT网络受到了外部的攻击，或者网络内部的信号受到干扰，***无法自动保护，严重的影响用户的实际体验。而且，随着恶意攻击行为的增加，NB-IoT网络信息交互中的中断概率会随之上升，这将导致数据重传的次数增加，从而家中网络通信负荷，甚至可能会导致网络的瘫痪。

因此，现有技术所公开的利用NB-IoT控制空调器的方法存在控制指令传输方式安全性低的问题。

发明内容

本发明提供一种基于NB-IoT网络的空调器通信方法，旨在解决现有技术NB-IoT控制空调器的方法指令传输方式安全性低的问题。

本发明提供一种基于NB-IoT网络的空调器通信方法，包括：

赋予每一台设置有NB-IoT模块的空调器唯一身份标识；

终端和服务器建立通信；

所述终端识别空调器的所述身份标识，并通过所述服务器和对应的空调器建立绑定关系，所述服务器获取所述终端和空调器之间的绑定关系；

绑定后的终端被配置为对应空调器的唯一主控制终端；

空调器处于上电状态，空调器中的NB-IoT模块通过基站连入NB-IoT网络；

服务器通过基站连入NB-IoT网络；

进入触发状态，所述主控制终端输出控制指令，所述控制指令通过服务器经过NB-IoT网络传输至所述空调器，以控制所述空调器执行所述控制指令对应的动作。

进一步的，所述NB-IoT模块中设置有SIM卡，根据所述SIM卡的身份信息生成唯一身份标识；终端通过识别所述SIM卡对应的唯一身份标识和对应的空调器建立绑定关系。

优选的，所述唯一身份标识为二维码，所述唯一身份标识在空调器非上电状态下生成。

进一步的，所述主控制终端检测是否接收到分享指令；

如果接收到所述分享指令，则所述主控制终端生成唯一分享身份标识；所述主控制终端在第一周期内检测子控制终端的存在并在检测到子控制终端的存在时发起控制权限分享；

所述服务器响应所述控制权限分享，获取所述主控制终端和子控制终端的权限分享关系，开放所述子控制终端的控制权限。

更进一步的，如果所述主控制终端在第一周期内检测不存在子控制终端，则在第一周期结束时，所述主控制终端生成删除指令，删除唯一分享身份标识。

进一步的，所述服务器在获取所述主控制终端和子控制终端权限分享关系的同时，检测所述主控制终端是否输出主动干预指令，在所述主控制终端输出干预指令时，所述服务器禁止开放所述子控制终端的控制权限。

进一步的，所述服务器在开放所述子控制终端的控制权限后，检测所述主控制终端是否输出禁用指令，在所述主控制终端输出禁用指令时，所述服务器关闭所述子控制终端的控制权限。

进一步的，在所述触发状态中，所述服务器同步采集所述主控制终端是否输出解绑信号，如果所述主控制终端输出解绑信号，则进入复位过程，所述复位过程包括所述服务器中断通过NB-IoT网络传输控制指令，所述服务器同步清除所述主控制终端和对应空调器的唯一匹配关系。

进一步的，在所述触发过程中，所述服务器同步通过NB-IoT网络采集所述空调器是否输出强制复位信号，如果所述空调器输出强制复位信号，则进入所述复位过程。

本发明可以通过终端和空调身份标识的匹配优化现有技术中设置有NB-IoT模块的空调器的组网方式，使得空调器联网过程和控制终端的匹配过程同步，从而实现有序安全的数据传输和控制指令通信过程，用户可以方便、安全地使用和管理空调器。

本发明还公开一种空调器，采用基于NB-IoT网络的通信方法。基于NB-IoT网络的通信方法包括

赋予每一台设置有NB-IoT模块的空调器唯一身份标识；

终端和服务器建立通信；

所述终端识别空调器的所述身份标识，并通过所述服务器和对应的空调器建立绑定关系，所述服务器获取所述终端和空调器之间的绑定关系；

绑定后的终端被配置为对应空调器的唯一主控制终端；

空调器处于上电状态，空调器中的NB-IoT模块通过基站连入NB-IoT网络；

服务器通过基站连入NB-IoT网络；

进入触发状态，所述主控制终端输出控制指令，所述控制指令通过服务器经过NB-IoT网络传输至所述空调器，以控制所述空调器执行所述控制指令对应的动作。

本发明所提供的空调器，NB-IoT网络根据用户需求分设定唯一终端作为空调器的主控制终端，显著降低数据传输的频次，以及指令数据的输出量，同时可以有效地避免出现控制权限冲突，弱化NB-IoT本身造成的通信时延，同时可以发挥NB-IoT覆盖面积广的优点。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所公开的基于NB-IoT网络的空调器通信方法第一实施例的流程图；

图2为本发明所公开的基于NB-IoT网络的空调器通信方法第二实施例的流程图；

图3为本发明所公开的基于NB-IoT网络的空调器通信方法第三实施例的流程图；

图4为本发明所公开的基于NB-IoT网络的空调器通信方法第四实施例的流程图；

图5为本发明所公开的基于NB-IoT网络的空调器通信方法第五实施例的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

本发明涉及基于NB-IoT网络的空调器的信息数据以及控制指令的通信方法。在一个实施例中，通过采用这种方法可以通过终端和空调身份标识的匹配优化现有技术中设置有NB-IoT模块的空调器的组网方式，使得空调器联网过程和控制终端的匹配过程同步，从而实现有序安全的数据传输和控制指令通信过程，用户可以方便、安全地使用和管理空调器。

图1示出了基于NB-IoT网络的空调器通信方法第一种实施例的流程图。其中，用于输出控制指令的终端可以是移动电话、平板电脑、触摸板、便携式或台式计算机、便携式媒体播放器、可穿戴设备等等。终端本身具有一个独立的处理器且具有联网能力，还进一步具有一个可以和用户进行交互的交互界面。交互界面优选具有触摸传感器，当交互界面上有一个或多个节点被触摸或者被如触控笔等触控装置触控时，触摸传感器的检测信号发生改变，检测信号优选为电容值改变而产生的电压信号，检测信号进一步通过终端内部处理器的解析，生成不同的控制指令。当然，应当理解，触摸传感器的信号也有可能是由电阻值变化而产生的电信号，或者投影面积变化生成的电信号。检测信号还包括检测触摸传感器检测到的在一定时间内悬停的物体生成的悬停信号。在本实施例中，终端中所设置的处理器，至少具有一种解析上述任意一种电信号并生成对应的指令的能力，优选为一颗MCU。

另一方面，本实施例中所指的空调器中设置有NB-IoT模块，NB-IoT模块在上电状态下会自动根据设定的算法通过基站连入NB-IoT网络。NB-IoT模块可以选用现有技术中所开发的集成NB-IoT模块，故连入NB-IoT网络的设定算法不是本发明的保护重点，在此不再赘述。在本实施例中，每一台设置有NB-IoT模块的空调器均被赋予唯一身份标识。终端通过识别空调器的唯一身份标识识别对应的空调器。一方面，终端识别出空调器后和对应的空调器建立匹配关系。例如，终端可以通过短距离数据交换或者局域网得到空调器的唯一身份标识，如设备的物理地址，还可以通过其它方式得到空调器的唯一身份标识。另一方面，每一台设置有NB-IoT模块的空调器均在服务器中进行注册。终端和空调器建立匹配关系的具体过程优选为，首先终端被配置为开放模式，即未被任意一台设置有NB-IoT模块的空调器绑定，处于开放模式的终端和服务器建立通信并保持通信状态。终端尝试识别一台空调器的身份标识。终端将采集到的空调器身份标识上传至服务器，并与服务器中注册的空调器身份标识进行匹配。如果匹配成功，则判定为识别成功。识别成功后，服务器将终端本身的信息和识别成功的设置有NB-IoT模块的空调器的唯一身份标识关联，建立二者之间的唯一绑定关系，服务器开放终端的控制权限，终端被配置为对应空调器的唯一主控制终端。在服务器一端，建立权限数据库，存储空调器的终端的绑定关系。在上述的绑定过程中，空调器本身处于非上电状态，从而在不影响空调器运行的状态下完成整个绑定的过程。

终端优选通过移动应用程序和服务器建立通信，该种应用程序优选为根据不同***平台和不同终端进行开发，并可以在多种***平台下运行。配置为开放模式的终端的身份验证在首次绑定之前进行。优选的，在首次绑定之前，服务器首先通过特定的通信协议，如MQTT协议等，通过应用程序收到终端发出的开户请求，服务器响应终端的所述开户请求，判定终端输入的帐号密码是否符合开户条件，若符合，则完成终端的身份验证。进一步的，如果完成身份验证且处于开放状态的终端和一台空调器匹配成功，则服务器分配主控制令牌至该终端，建立终端、终端身份、空调器和主控制令牌的一一对应关系。服务器使用主控制令牌来执行主控制终端的各项验证。主控制令牌中即包含对终端控制权限的授权信息，标识该终端为该空调器的唯一主控制终端。服务器还可以使用如OTP(One Time Password)等其它通信模式来执行主控制终端的各项验证。

空调器电源通电，空调器处于上电状态，空调器中的NB-IoT模块自动通过基站连入NB-IoT网络，服务器也通过基站连入NB-IoT网络作为整个网络架构的垂直业务中心。在上述绑定匹配过程均完成且空调器处于上电条件下，空调器进入触发状态，主控制终端检测是否有检测信号存在，如果有检测信号存在，则解析检测信号并输出对应的控制指令，控制指令通过服务器经过NB-IoT网络传输至空调器，以控制空调器执行控制指令对应的动作。为了提高***的安全性，每一条控制指令中均包含用于标识主控制终端身份的主控制令牌信息。反向的，空调器的运行状态也通过NB-IoT网络传送至服务器，并在服务器端存储空调器的各项参数，作为进一步分析的大数据基础。服务器端存储的空调器各项参数根据用户的需求调用至主控制终端。

通过上述实施方式所具体介绍的空调器通信方法，NB-IoT网络根据用户需求分设定唯一终端作为空调器的主控制终端，显著降低数据传输的频次，以及指令数据的输出量，同时可以有效地避免出现控制权限冲突，弱化NB-IoT本身造成的通信时延，同时可以发挥NB-IoT覆盖面积广的优点。

除了采用物理地址作为空调器的唯一身份标识外，NB-IoT模块中设置有SIM卡，还可以根据SIM卡的身份信息生成唯一身份标识。在生成NB-IoT模块的身份标识时，优选为在出厂时根据SIM卡的身份信息经过离散算法生成二维码，并将二维码设置在空调器的机身上。带有摄像头的终端即可以通过扫描二维码的方式采样二维码，并识别空调器的身份标识。采用二维码作为身份标识可以进一步提高设备的安全性，降低网络安全风险。

可以理解的是，用户可能希望分享主控制终端的控制权限。以家庭来说，希望可以有多台终端均可以实现控制功能。因此，参见图2所示，在触发状态下，主控制终端被配置为主动不间断检测是否接收到分享指令，分享指令设定为由一种固定的触摸动作体现。如果主控制终端的处理器检测到通过触摸传感器生成的触摸信号符合特定的触摸动作，则判定接收到分享指令。接收到分享指令后，主控制终端生成唯一分享身份标识。所述主控制终端在第一周期内检测子控制终端的存在并在检测到子控制终端的存在时发起控制权限分享。具体来说，一种优选的方式为，当主控制终端处理器接收到分享指令后，主控制终端生成唯一分享二维码并通过主控制终端显示，分享二维码中包含主控制终端的身份信息和连接服务器的链接函数。在生成分享指令后的第一个第一周期中，唯一分享二维码设定为一次有效。第一周期的时长可以根据需要设定，优选设定为15分钟。如果在第一周期中，首次有一台子控制终端扫描处于有效状态的分享二维码，则该子控制终端通过解析分享二维码中的链接函数重新定向至服务器，服务器验证主控制终端的身份信息并接收子控制终端发送的分享请求，如果服务器判定该分享二维码来自于主控制终端，则开放子控制终端的控制权限。子控制终端同样可以输出控制指令，子控制终端输出的控制指令通过服务器经过NB-IoT网络传输至空调器，控制空调器执行控制指令对应的动作。开放控制权限的子控制终端和主控制终端具有相同的控制权限，但不具有分享权限。同时，在每一个第一周期中，设定最多开放一台子控制终端的控制权限，所以，分享二维码中的链接函数设定为一次有效。同时，服务器获取主控制终端和子控制终端的权限分享关系，并以列表或者其它格式的形式注册存储主控制终端和子控制终端的权限分享关系。

如果在生成分享指令后的第一个第一周期中检测不存在子控制终端，则主控制终端的处理器判定分享指令是用户的误操作。为了提高通信的安全性，在第一周期结束且不存在子控制终端的条件下，主控制终端自动生成删除指令，删除唯一分享身份标识。如果再次检测到分享指令，主控制终端则重新激活生成唯一分享身份标识。

参见图3所示，服务器在获取主控制终端和子控制终端权限分享关系的同时，保持持续检测主控制终端是否输出主动干预指令。主动干预指令优选为一组固定的触摸动作，或者某一特定按键动作。主控制终端的处理器检测到通过触摸传感器生成的触摸信号后，首先判定是否和特定的触摸动作，或者特定的按键动作生成的电信号所代表的主动干预指令匹配，如果匹配，则判定接收到主动干预指令。接收到主动干预指令之后，主控制终端向服务器发送干预请求，干预请求中包括主控制终端身份凭证的主控制令牌信息，服务器在接收到包括主控制终端身份凭证的干预请求后，服务器禁止开放所述子控制终端的控制权限。用户主动干预的理想时刻为与服务器获取子控制终端和子控制终端权限分享关系的同时，但是从硬件上来说，这很难实现。因此，一种优选的方式时，在服务器获取主控制终端和子控制终端的权限分享关系时，服务器反馈待分享信息并在主控制终端上显示，在一段设定的周期中，用户可以根据显示的内容判断是否确定分享，如果希望取消分享关系，则可以输出主动干预指令，中断分享过程。

参见图3所示，对于特定的应用场景，如常见的民宿中，客人可能在一段时间内会发生变化。为了在保证设备安全性的条件下实现权限的更迭和再分配，在服务器开放子控制终端的控制权限后，保持持续检测主控制终端是否输出禁用指令。如果检测到主控制终端输出禁用指令，则在主控制终端输出包含主控制终端身份信息的禁用指令时，服务器关闭子控制终端的控制权限，即可以实现对子控制终端的删除。当主控制终端再次检测到分享指令后，重复分享过程，则可以实现对另一台终端的权限分享。

参见图4所示，在所述触发状态中，服务器还同步采集主控制终端是否输出解绑信号。如果主控制终端输出包含主控制终端身份信息的解绑信号，则服务器响应解绑请求，进入复位过程。进入复位过程后，服务器首先中断通过NB-IoT网络传输控制指令，然后服务器同步清除主控制终端和对应空调器的唯一匹配关系。如果采用主控制令牌实现终端的身份验证，则在进入复位过程后，判定主控制令牌失效。主控制终端调用时，返回函数返回“error”结果。如果解绑前的主控制终端分享过权限至子控制终端，则对应的子控制终端同时失效。

参见图5所示，在触发过程中，服务器同步通过NB-IoT网络采集空调器是否输入强制复位信号。强制复位信号提供当主控制终端出现故障，或者账户密码失效无法验证主控制终端的身份时的解决方案。强制复位信号优选通过一组红外遥控器的编码信号和电平的跃阶信号组合实现，优选为空调器重新上电，并在电源信号跃变时，同时在红外遥控器上按下制冷模式键、低风模式键以及设定温度为30℃生成。空调器接收到强制复位信号，通过NB-IoT网络反馈强制复位信号至服务器。服务器在接收到强制复位信号后进入复位过程，服务器中断通过NB-IoT网路传输控制指令，服务器同步清除主控制终端和对应空调器的唯一匹配关系。强制复位信号也可以采用其它的形式，设置的原则是不易轻易触发，以提高设备的使用稳定性。

采用本发明上述多个实施例所提出的任一项基于NB-IoT网络的空调器通信方法，针对不同的境况提供不同的NB-IoT网络数据传输、分享和取消分享方案，提高了基于NB-IoT网络数据传输的安全性，优化了数据的传输路径，降低了数据传输量，具有安全性高且性能稳定的优点。

本发明同时还公开了一种采用上述基于NB-IoT网络的通信方法的空调器，通信方法具体参见上述实施例的详细描述和说明书附图的详细示例，在此不再赘述，采用上述通信方法的空调器可以达到同样的技术效果。

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 (9)

1.一种基于NB-IoT网络的空调器通信方法，其特征在于，包括：

赋予每一台设置有NB-IoT模块的空调器唯一身份标识；

终端和服务器建立通信；

所述终端识别空调器的所述身份标识，并通过所述服务器和对应的空调器建立绑定关系，所述服务器获取所述终端和空调器之间的绑定关系；

绑定后的终端被配置为对应空调器的唯一主控制终端；

空调器处于上电状态，空调器中的NB-IoT模块通过基站连入NB-IoT网络；

服务器通过基站连入NB-IoT网络；

进入触发状态，所述主控制终端输出控制指令，所述控制指令通过服务器经过NB-IoT网络传输至所述空调器，以控制所述空调器执行所述控制指令对应的动作;

所述主控制终端检测是否接收到分享指令；

如果接收到所述分享指令，则所述主控制终端生成唯一分享身份标识；所述主控制终端在第一周期内检测子控制终端的存在并在检测到子控制终端的存在时发起控制权限分享；

所述服务器响应所述控制权限分享，获取所述主控制终端和子控制终端的权限分享关系，开放所述子控制终端的控制权限。

2.根据权利要求1所述的基于NB-IoT网络的空调器通信方法，其特征在于，所述NB-IoT模块中设置有SIM卡，根据所述SIM卡的身份信息生成唯一身份标识；终端通过识别所述SIM卡对应的唯一身份标识和对应的空调器建立绑定关系。

3.根据权利要求2所述的基于NB-IoT网络的空调器通信方法，其特征在于，所述唯一身份标识为二维码，所述唯一身份标识在空调器非上电状态下生成。

4.根据权利要求3所述的基于NB-IoT网络的空调器通信方法，其特征在于：

如果所述主控制终端在第一周期内检测不存在子控制终端，则在第一周期结束时，所述主控制终端生成删除指令，删除唯一分享身份标识。

5.根据权利要求4所述的基于NB-IoT网络的空调器通信方法，其特征在于，

所述服务器在获取所述主控制终端和子控制终端权限分享关系的同时，检测所述主控制终端是否输出主动干预指令，在所述主控制终端输出干预指令时，所述服务器禁止开放所述子控制终端的控制权限。

6.根据权利要求5所述的基于NB-IoT网络的空调器通信方法，其特征在于，所述服务器在开放所述子控制终端的控制权限后，检测所述主控制终端是否输出禁用指令，在所述主控制终端输出禁用指令时，所述服务器关闭所述子控制终端的控制权限。

7.根据权利要求1至6任一项所述的基于NB-IoT网络的空调器通信方法，其特征在于，

在所述触发状态中，所述服务器同步采集所述主控制终端是否输出解绑信号，如果所述主控制终端输出解绑信号，则进入复位过程，所述复位过程包括所述服务器中断通过NB-IoT网络传输控制指令，所述服务器同步清除所述主控制终端和对应空调器的唯一匹配关系。

8.根据权利要求7所述的基于NB-IoT网络的空调器通信方法，其特征在于，在所述触发过程中，所述服务器同步通过NB-IoT网络采集所述空调器是否输出强制复位信号，如果所述空调器输出强制复位信号，则进入所述复位过程。

9.一种空调器，其特征在于，采用如权利要求1至8任一项所述的基于NB-IoT网络的通信方法。