CN108200541B - 基于物联网的蓝牙控制终端 - Google Patents

基于物联网的蓝牙控制终端 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的蓝牙控制终端，用于对多个集成有蓝牙通信功能的物联网终端设备进行集中控制，该蓝牙控制终端包括第一处理器，第一处理器连接有用于与物联网终端设备无线通信以传递数据的无线收发模块，无线收发模块为采用蓝牙广播方式接收数据及采用蓝牙广播方式传递数据的蓝牙广播模块。其实现了对各智能家居蓝牙电子设备的直接控制，无需通过蓝牙配对建立通信连接，从而加快了指令传递及控制效率，且多个物联网终端设备可以同时接收蓝牙控制终端发出的控制指令，从而实现一对多的控制，操作简单、便利，另较于通用的包含广播、连接、接收/发送的蓝牙通信芯片，芯片结构更为简单、成本低廉，利于在物联网领域的推广应用。

Description

基于物联网的蓝牙控制终端
技术领域
本发明涉及物联网和智能家居领域，特别地，涉及一种基于物联网的蓝牙控制终端。
背景技术
物联网(Internet of things,IOT)是一种物与物之间互联的网络，其通过传感器、射频识别技术、全球定位***等技术，采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，如采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物，物与人的泛在链接，对物品、过程的智能化感知、识别和管理。
智能家居作为物联网的一种典型应用，已在现实社会中得到推广应用。随着科技的发展及人民生活水平的提高，家电设备不再局限于传统的电视、洗衣机、冰箱，已有各种智能化的电子设备涌现，譬如，厨房内的微波炉、电烤箱、洗碗机、智能电饭煲等，还有室内空气净化器、加湿器、及各类智能控制灯、扫地机、智能锁、智能音响、智能窗帘等，且为了实现智能家居控制，提高生活品质，用户希望能够实现各种电子设备的集成控制的需求愈加迫切，故各智能终端与控制设备间的信息交互显得尤为重要。
随着无线通信技术的发展，已有多种无线通信方式供用户选择，如蓝牙、wifi、zigbee、4G等无线方式，其中，zigbee需要通过网关连接至互联网，不利于移动终端的直接连接及控制，而现有的蓝牙通信一般流程如下：从设备(智能家电终端或者传感器终端)发出广播信号→主设备(控制设备)搜索从设备广播信号→建立配对连接→主设备发出指令→从设备接收指令。因此，现有的蓝牙模块主要存在三个方面的问题：一是需要经配对建立通信连接后方能传递指令，导致数据传递存在时延，用户体验有待改善；二是需要配对通信的蓝牙模块硬件成本高的问题；三是蓝牙模块一般只能一对一配对连接，只能控制一个从设备，不能控制多个从设备。
此外，在物联网环境下，由于存在多个智能家电终端或者物联网射频芯片，若大量智能家电终端同时广播蓝牙信号，等待主设备搜索，将造成室内蓝牙广播信号堵塞，使得主设备对智能家电终端或者物联网终端的蓝牙搜索、配对延时严重，导致用户体验差。
发明内容
本发明提供了一种基于物联网的蓝牙控制终端，以解决现有的物联网终端控制成本高、且用户体验有待提升的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种基于物联网的蓝牙控制终端，用于对多个集成有蓝牙通信功能的物联网终端设备进行集中控制，该蓝牙控制终端包括第一处理器，第一处理器连接有用于与物联网终端设备无线通信以传递数据的无线收发模块，无线收发模块为采用蓝牙广播方式接收数据及采用蓝牙广播方式传递数据的蓝牙广播模块。
进一步地，蓝牙广播模块采用用于接收和发射蓝牙广播协议信号的蓝牙射频前端芯片，蓝牙射频前端芯片中没有微控制单元MCU；或者
蓝牙广播模块采用用于接收和发射蓝牙广播协议信号的蓝牙***级芯片SOC，蓝牙***级芯片SOC中带有微控制单元MCU；或者
蓝牙广播模块采用用于接收和发射蓝牙广播协议信号的蓝牙射频前端芯片和微控制单元MCU芯片；或者
蓝牙广播模块采用用于接收和发射蓝牙广播协议信号并能配对连接的蓝牙***级芯片SOC，蓝牙***级芯片SOC中带有微控制单元MCU，作为主从一体的蓝牙芯片。
进一步地，蓝牙射频前端芯片或者蓝牙***级芯片SOC直接连接第一处理器且受第一处理器控制或者经微控制单元MCU与第一处理器通信连接。
进一步地，本发明基于物联网的蓝牙控制终端还包括网络通讯模块，第一处理器通信连接网络通讯模块，网络通讯模块用于与云端服务器和/或智能移动终端无线通讯。
进一步地，网络通讯模块采用蓝牙、WiFi、2G、3G、4G、5G、以太网、NB-IOT、eMTC、LoRa、Sigfox中至少一种通讯方式。
进一步地，蓝牙广播模块包括用于采用循环点名方式对已注册的物联网终端设备发送查询指令的第一功能模块，查询指令为采用蓝牙广播方式发射的蓝牙信号。
进一步地，第一功能模块用于对于需要频繁查询状态的物联网终端设备采用常循环点名查询，并用于对不需要频繁查询状态的物联网终端设备根据预设的查询需求加入到循环点名中。
进一步地，第一处理器与网络通讯模块采用有线或无线连接，经网络通讯模块接收云端服务器或智能移动终端发送的查询或控制指令，将查询或控制指令采用蓝牙广播方式转发给相应的物联网终端设备，以控制物联网终端设备按照指令要求执行对应操作。
进一步地，蓝牙广播模块包括用于采用蓝牙广播方式对指定的物联网终端设备发出配对指令并进行配对连接，通过配对连接方式向物联网终端设备发送指令或接收数据信息的第二功能模块。
进一步地，蓝牙控制终端与网络通讯模块组装在一起形成蓝牙网关或蓝牙路由器；或者蓝牙控制终端组装在物联网终端设备上；或者蓝牙控制终端、网络通讯模块、物联网终端设备组装在一起。
本发明具有以下有益效果：
本发明基于物联网的蓝牙控制终端，通过在其上设置采用蓝牙广播方式收发指令的蓝牙广播模块，从而实现了对各物联网终端设备的直接控制，无需通过蓝牙配对建立通信连接，从而加快了指令传递及控制效率，且多个物联网终端设备可以同时接收蓝牙控制终端发出的控制指令，从而实现一对多的控制，操作简单、便利，另采用本发明的蓝牙控制终端，相较于通用的包含广播、连接、接收/发送的蓝牙通信芯片，芯片结构更为简单、成本低廉，利于在智能家居等物联网领域的推广应用。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例基于物联网的蓝牙控制终端的结构示意图；
图2是本发明优选实施例基于物联网的蓝牙控制终端的另一结构示意图；
图3是本发明优选实施例应用基于物联网的蓝牙控制终端的***结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参照图1，本发明的优选实施例提供了一种基于物联网的蓝牙控制终端，用于对多个集成有蓝牙通信功能的物联网终端设备进行集中控制，该蓝牙控制终端包括第一处理器100，第一处理器连接有用于与物联网终端设备无线通信以传递数据的无线收发模块，本实施例无线收发模块为采用蓝牙广播方式接收数据及采用蓝牙广播方式传递数据的蓝牙广播模块200。
本实施例基于物联网的蓝牙控制终端，通过在其上设置采用蓝牙广播方式传递数据的蓝牙广播模块，从而实现了对各物联网终端设备的直接控制，无需通过蓝牙配对建立通信连接，从而加快了指令传递及控制效率，且多个物联网终端设备可以同时接收蓝牙控制终端发出的控制指令，从而实现一对多的控制，操作简单、便利，另采用本发明的蓝牙控制终端，相较于通用的包含广播、连接、接收/发送的蓝牙通信芯片，芯片结构更为简单、成本低廉，利于在智能家居等物联网领域的推广应用。
本实施例中，蓝牙广播模块200采用用于接收和发射蓝牙广播协议信号的蓝牙射频前端芯片，蓝牙射频前端芯片中没有微控制单元MCU；或者蓝牙广播模块200采用用于接收和发射蓝牙广播协议信号的蓝牙***级芯片SOC，蓝牙***级芯片SOC中带有微控制单元MCU；或者蓝牙广播模块200采用用于接收和发射蓝牙广播协议信号的蓝牙射频前端芯片和微控制单元MCU芯片；或者蓝牙广播模块200采用用于接收和发射蓝牙广播协议信号并能配对连接的蓝牙***级芯片SOC，蓝牙***级芯片SOC中带有微控制单元MCU，作为主从一体的蓝牙芯片。优选地，蓝牙***级芯片SOC上集成微控制单元MCU、蓝牙收发单元、存储器单元。SOC芯片可以为德州仪器(Texas Instruments)生产的CC2540、CC2541、CC2543、CC2564等蓝牙SOC芯片。
优选地，蓝牙广播模块200采用不带微控制单元MCU的蓝牙射频前端芯片，从而节省硬件成本，如蓝牙射频前端芯片采用上海巨微集成电路有限公司的MG127蓝牙发射芯片或者类似芯片，在此不做具体限定。
本实施例中，优选地，基于物联网的蓝牙控制终端中蓝牙射频前端芯片或者蓝牙***级芯片SOC直接连接第一处理器且受第一处理器控制，即利用蓝牙控制终端的第一处理器来生成指令直接控制蓝牙射频前端芯片或者蓝牙***级芯片SOC，进一步降低硬件成本。在其他实施例中，为了考虑控制的可靠性，蓝牙射频前端芯片或者蓝牙***级芯片SOC配置有独立的微控制单元MCU，经对应的MCU与第一处理器通信连接，从而实现第一处理器工作时MCU的并行独立控制。
本实施例蓝牙控制终端上设置的蓝牙广播模块200与通用的蓝牙配对连接的方式相比较，其具有以下三大优势：
a、连接速度快；
由于传统的蓝牙方式需要在主从设备间通过配对建立蓝牙连接，导致数据传递存在时延，导致获取数据的时间长，本实施例蓝牙控制终端通过蓝牙广播模块周期性传递指令及接收数据，省去连接和传送，传递延时短，从而加快了指令传递速度，提升了用户体验。
b、硬件成本低；
在现有蓝牙连接方式中，传统蓝牙芯片因包含广播-扫描-连接-传送信息整个流程，蓝牙芯片结构复杂，成本高，6-8元/个，导致传统的整个蓝牙通讯模块成本需要10-15元/个；本实施例中，由于蓝牙广播模式无需连接过程，蓝牙芯片结构简单，成本很低，尤其是采用蓝牙射频前端芯片的方案时，蓝牙芯片的成本为1-2元/个，配套电路结构简单，成本很低，整个蓝牙广播模块成本为4-5元/个。
c、便于实现一对多的控制；
传统的蓝牙配对控制方式，若需要对另一蓝牙设备进行控制，需要手动连接另一蓝牙设备进行控制，即控制终端只能对一个蓝牙从设备进行控制。本实施例中，智能家居中的多个物联网终端设备由于无需与蓝牙控制终端建立通信连接，从而多个物联网终端设备可以同时被动接受该蓝牙控制终端发出的控制指令，从而实现对多个物联网终端设备的集中便捷式控制，实时性好，且操作便利、简单直观。
针对现有的蓝牙通信技术中，作为从设备的物联网终端设备需要采用蓝牙广播方式广播以与作为主设备的控制终端建立匹配连接，当家居环境中存在大量物联网终端设备同时广播蓝牙信号时，等待智能移动终端或蓝牙控制终端搜索，将造成信号堵塞。优选地，本实施例中，蓝牙控制终端侧的蓝牙广播模块包括用于采用循环点名方式对已注册的物联网终端设备发送查询指令的第一功能模块，该查询指令为采用蓝牙广播方式发射的蓝牙信号，即各物联网终端设备侧的蓝牙广播模块在通常情况下处于低功耗待机状态，不需要主动发出蓝牙广播信号与蓝牙控制终端建立蓝牙匹配连接关系，而是由蓝牙控制终端经第一功能模块以循环点名方式依次发送查询指令给各已注册的物联网终端设备，从而获取各物联网终端设备的工作状态信息等参数，本实施例中，各物联网终端设备对应的工作状态参数经蓝牙广播方式进行传递。优选地，蓝牙控制终端设有与第一处理器连接用于存储收集的工作状态参数等数据的存储模块。更优选地，当物联网终端设备侧的传感器检测到设定参数超过预设阈值时，开启主动广播模式，以对预警监测信息通过主动广播的方式发送给蓝牙控制终端，进而实现危险工况的主动预警，譬如，当紧急情况：如智能门锁被打开、煤气感应装置感应到煤气泄漏就会进行主动广播，从而及时排除安全隐患，避免或降低财产损失。优选地，第一功能模块用于对于需要频繁查询状态的物联网终端设备采用常循环点名查询，并用于对不需要频繁查询状态的物联网终端设备根据预设的查询需求加入到循环点名中。优选地，对于不同类型的电子设备设置不同的查询频率，譬如，对于涉及影响居家安全的烟感监测器、智能门锁等，将其录入常循环目录中，对于其他类型的物联网终端设备，如电视机、空调等，则根据预设的时段或者频率将其添加至循环目录中。本实施例蓝牙控制终端，可以根据需求和/或预设的监测频率对各种物联网终端设备进行智能化、动态化及全天候管理，从而既可以实现灵活的、有针对性的监测，又可以有效降低监测***的整体功耗。
优选地，各智能物联网终端设备在上电时实现在基于物联网的蓝牙控制终端侧的注册，具体包括，智能物联网终端设备上电时周期性发射蓝牙广播信号并搜索蓝牙控制终端绑定信号实现注册，各智能物联网终端设备注册后，处于搜索状态，从而等待蓝牙控制终端的查询或控制指令。优选地，可以经动态口令或者加密密钥的方式进行绑定注册，从而提升对物联网终端设备控制的安全性，避免外界的恶意攻击。
本实施例中，物联网终端设备可以为各种智能家居电子设备或者物联网无线芯片或者物联网传感器采集终端等。本实施例物联网终端设备可以应用至智能家居、车联网、智慧农业、智慧城市、智慧照明、智慧仓储、智慧医疗、智慧工业、智能安防等多个领域。
优选地，参见图2，本实施例基于物联网的蓝牙控制终端还包括网络通讯模块300，第一处理器100通信连接网络通讯模块300，网络通讯模块用于与云端服务器和/或智能移动终端无线通讯。参见图3，优选地，蓝牙控制终端20经网络通讯模块接收云端服务器30或智能手机、智能手表等智能移动终端40远程下发的查询或控制指令并将该查询或者控制指令经蓝牙广播方式传递至对应的物联网终端设备10，经将物联网终端设备10反馈的工作参数等数据上传至云端服务器30和/或智能移动终端40，从而实现远程的遥控控制和实时查询的功能。本实施例中，参见图3，智能移动终端40在室内，可以直接控制各物联网终端设备，实现交互控制及查询的功能；在远程端，智能移动终端40通过访问云端服务器30，并经室内侧的蓝牙控制终端20，可以实现远程遥控及远程查询的功能。
本实施例中，网络通讯模块采用蓝牙、WiFi、2G、3G、4G、5G、以太网、NB-IOT、eMTC、LoRa、Sigfox中至少一种通讯方式。
优选地，第一处理器100与网络通讯模块300之间采用有线或无线连接，经网络通讯模块接收云端服务器或智能移动终端发送的查询或控制指令，将查询或控制指令采用蓝牙广播方式转发给相应的物联网终端设备，以控制物联网终端设备按照指令要求执行对应操作。
优选地，蓝牙广播模块200包括用于采用蓝牙广播方式对指定的物联网终端设备发出配对指令并进行配对连接，通过配对连接方式向物联网终端设备发送指令或接收数据信息的第二功能模块。对于传递数据量大或者加密性要求高的情形，通过采用蓝牙广播模块200连续搜索或间歇性搜索方式搜索控制终端发出的配对指令并进行配对连接，从而可以与对应的物联网终端设备建立可靠地通信连接实现数据交互和传递。
优选地，在一个实施例中，蓝牙控制终端与网络通讯模块组装在一起形成蓝牙网关或蓝牙路由器，对各物联网终端设备进行集中控制的同时还经网络通讯模块访问互联网，为实现远程遥控和远程查询提供基础。在另一实施例中，蓝牙控制终端组装在物联网终端设备上；或者蓝牙控制终端、网络通讯模块、物联网终端设备组装在一起，使得整体结构紧凑、占用空间小。
本实施例基于物联网的蓝牙控制终端，通过在其上设置采用蓝牙广播方式收发指令的蓝牙广播模块，从而实现了对各智能家居蓝牙电子设备的直接控制，无需通过蓝牙配对建立通信连接，从而加快了指令传递及控制效率，且多个物联网终端设备可以同时接收蓝牙控制终端发出的控制指令，从而实现一对多的控制，操作简单、便利，另采用本发明的蓝牙控制终端，相较于通用的包含广播、连接、接收/发送的蓝牙通信芯片，芯片结构更为简单、成本低廉，利于在智能家居等物联网领域的推广应用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于物联网的蓝牙控制终端，用于对多个集成有蓝牙通信功能的物联网终端设备进行集中控制，其特征在于，所述蓝牙控制终端包括第一处理器，所述第一处理器连接有用于与所述物联网终端设备无线通信以传递数据的无线收发模块，所述无线收发模块为采用蓝牙广播方式接收数据及采用蓝牙广播方式传递数据的蓝牙广播模块；物联网终端设备上电时周期性发射蓝牙广播信号并搜索蓝牙控制终端绑定信号实现注册，各智能物联网终端设备注册后，处于搜索状态，即处于低功耗待机状态，从而等待蓝牙控制终端的查询或控制指令；所述蓝牙广播模块包括用于采用循环点名方式对已注册的所述物联网终端设备发送查询指令的第一功能模块，所述查询指令为采用蓝牙广播方式发射的蓝牙信号；所述第一功能模块用于对于需要频繁查询状态的所述物联网终端设备采用常循环点名查询，并用于对不需要频繁查询状态的所述物联网终端设备根据预设的查询需求加入到循环点名中。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的蓝牙控制终端，其特征在于，
所述蓝牙广播模块采用用于接收和发射蓝牙广播协议信号的蓝牙射频前端芯片，所述蓝牙射频前端芯片中没有微控制单元MCU；或者
所述蓝牙广播模块采用用于接收和发射蓝牙广播协议信号的蓝牙***级芯片SOC，所述蓝牙***级芯片SOC中带有微控制单元MCU；或者
所述蓝牙广播模块采用用于接收和发射蓝牙广播协议信号的蓝牙射频前端芯片和微控制单元MCU芯片；或者
所述蓝牙广播模块采用用于接收和发射蓝牙广播协议信号并能配对连接的蓝牙***级芯片SOC，所述蓝牙***级芯片SOC中带有微控制单元MCU，作为主从一体的蓝牙芯片。
3.根据权利要求2所述的基于物联网的蓝牙控制终端，其特征在于，
所述蓝牙射频前端芯片或者所述蓝牙***级芯片SOC直接连接所述第一处理器且受所述第一处理器控制或者经所述微控制单元MCU与所述第一处理器通信连接。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的蓝牙控制终端，其特征在于，
还包括网络通讯模块，所述第一处理器通信连接所述网络通讯模块，所述网络通讯模块用于与云端服务器和/或智能移动终端无线通讯。
5.根据权利要求4所述的基于物联网的蓝牙控制终端，其特征在于，
所述网络通讯模块采用蓝牙、WiFi、2G、3G、4G、5G、以太网、NB-IOT、eMTC、LoRa、Sigfox中至少一种通讯方式。
6.根据权利要求4所述的基于物联网的蓝牙控制终端，其特征在于，
所述第一处理器与所述网络通讯模块之间采用有线或无线连接，经所述网络通讯模块接收云端服务器或智能移动终端发送的查询或控制指令，将所述查询或控制指令采用蓝牙广播方式转发给相应的物联网终端设备，以控制所述物联网终端设备按照指令要求执行对应操作。
7.根据权利要求1所述的基于物联网的蓝牙控制终端，其特征在于，
所述蓝牙广播模块包括用于采用蓝牙广播方式对指定的物联网终端设备发出配对指令并进行配对连接，通过配对连接方式向所述物联网终端设备发送指令或接收数据信息的第二功能模块。
8.根据权利要求4所述的基于物联网的蓝牙控制终端，其特征在于，
所述蓝牙控制终端与所述网络通讯模块组装在一起形成蓝牙网关或蓝牙路由器；或者所述蓝牙控制终端组装在物联网终端设备上；或者所述蓝牙控制终端、所述网络通讯模块、所述物联网终端设备组装在一起。
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