CN113885349A - 一种局域网自治的分布式智能家居管理方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种局域网自治的分布式智能家居管理方法及***，通过将至少一个子网关连接到局域网中，并在一个或者多个子网关之中选举出一个主网关，将主网关作为用户控制端与多个子网关之间的连接媒介，使得控制端只需要和一个主网关连接即可在发送控制指令时，实现多个不同网关之间的智能家居设备联动，无需在控制端上针对多个网关进行分别设置，打破了不同网关之间的设备联动限制，使得多个不同网关之间的智能家居设备可以基于控制端的一个控制信息或指令，在经过主网关的统一管理下实现联动控制，便于用户对智能家居的管理和控制，也让不同网关之间的设备联动更具多样化、智能化。
Description
技术领域
本发明涉及智能家居控制技术领域，尤其涉及一种局域网自治的分布式智能家居管理方法及***。
背景技术
用户可以使用APP远程控制终端通过智能家居云端管理***控制住宅里的安防、照明、暖通、家电、门窗等设备，同时用户也可以使用家居控制网关直接在控制住宅里的各种智能设备。
对于比较大的住宅空间，比如别墅、办公楼，必须使用多个家居控制网关，每个网关下面连接相应区域的智能设备，利用Zigbee组网特性，增强子设备的信号质量，提高设备控制成功率。
用户可以使用APP远程控制终端通过智能家居云端管理***控制多个网关下的智能设备。如果APP与家居控制网关在相同的局域网，APP也可以通过局域网连接到家居控制网关，直接通过局域网控制网关下的智能设备。
引入多个网关后，业界常用做法是通过App获取各个网关的密钥，再通过密钥与各个网关直接通讯，网关与网关之间无法通讯。该种方式虽然能够达到将所有智能家居网关集中在用户的移动端设备上进行统一调配和控制，但是移动端设备进行统筹的方式无法打破不同种类型网关下多种智能家居设备的联动。
发明内容
本发明提供了一种局域网自治的分布式智能家居管理方法及***，旨在解决现有的智能家居***在局域网情况下的以下问题：
根据本申请实施例，提供了一种局域网自治的分布式智能家居管理方法，包括以下步骤：
步骤S1：添加智能家居设备的至少一个子网关，在局域网中将所有智能家居设备连接至该子网关中；
步骤S2：基于子网关中的区分数据，在子网关中选举出主网关，主网关与其他子网关在同一个局域网中通信连接；
步骤S3：控制端在云端登陆，获取局域网的密钥及认证字符串；
步骤S4：控制端进入到指定局域网中，并在局域网中发送广播消息；
步骤S5：主网关响应广播消息并验证认证字符串，建立与控制端的连接；
步骤S6：控制端上发起创建场景规则，场景规则包括至少一个子网关中的至少一个智能家居设备的控制信息；
步骤S7：控制端基于认证字符串，给主网关发送控制信息，主网关基于场景规则将控制信息发送至指定的子网关中执行。
优选地，在步骤S2中，当接入的子网关数量为1个时，步骤S2具体包括：
步骤S21：接入的子网关发出指定次数的广播消息；
步骤S22：判断是否收到回应，若是，则进入步骤S23，若否，则进入步骤S24；
步骤S23：向主网关发送网关信息；
步骤S24：标记发出广播的子网关为主网关。
优选地，在步骤S2中，当接入的子网关数量为大于1个时，步骤S2具体包括：
步骤S201：获取所有子网关中对应的区分数据；
步骤S202：根据多种类型的区分数据，依照先后顺序分别进行对比，选出指定范围的数据，定位该数据的子网关为主网关。
优选地，步骤S202后还包括：
步骤S203：每一子网关与主网关保持连接，并在预设时间内检测连接情况；
步骤S204：每一子网关按照规则给主网关发出广播消息，判断是否收到回应，若是，则进入步骤S205，若否，则进入步骤S206；
步骤S205：主网关处于正常连接状态，设备运行稳定；
步骤S206：主网关处于断开连接状态，并回到步骤S201。
优选地，步骤S203具体包括以下步骤：
步骤S211：主网关分别与每一子网关独立连接；
步骤S212：在预设时间间隔内不断检测连接情况，判断连接是否正常，若是，则进入步骤S213，若否，则进入步骤S214；
步骤S213：继续维持在预设时间间隔内不断检测连接情况；
步骤S214：判断主网关是否异常，若是，则进入步骤S215，若否，则进入步骤S216；
步骤S215：回到步骤S201，继续进行新的主网关选举；
步骤S216：记录当前子网关异常，并发出警报。
优选地，当需要新增信息时，所述新增信息包括智能家居设备、子网关或场景规则的一个或多个，具体包括以下步骤：
步骤S100：在指定区域中新增信息并上报至主网关；
步骤S101：主网关更新新增信息，所有子网关同步更新新增信息；
步骤S102：更新完成后的子网关通知主网关。
本发明还提供一种局域网自治的分布式智能家居管理***，包括：
子网关组建单元，用于添加智能家居设备的至少一个子网关，在局域网中将所有智能家居设备连接至该子网关中；
主网关选举单元，用于基于子网关中的区分数据，在子网关中选举出主网关，主网关与其他子网关在同一个局域网中通信连接；
用户登陆单元，用于控制端在云端登陆，获取局域网的密钥及认证字符串；
用户入网单元，用于控制端进入到指定局域网中，并在局域网中发送广播消息；
响应单元，用于主网关响应广播消息并验证认证字符串，建立与控制端的连接；
场景创建单元，用于控制端上发起创建场景规则，场景规则包括至少一个子网关中的至少一个智能家居设备的控制信息
控制发布单元，用于控制端基于认证字符串，给主网关发送控制信息，主网关基于场景规则将控制信息发送至指定的子网关中执行。
与现有技术相比，本发明提供的一种局域网自治的分布式智能家居管理方法及***具有以下有益效果：
1、通过将至少一个子网关连接到局域网中，并在一个或者多个子网关之中选举出一个主网关，将主网关作为用户控制端与多个子网关之间的连接媒介，使得控制端只需要和一个主网关连接即可在发送控制指令时，实现多个不同网关之间的智能家居设备联动，无需在控制端上针对多个网关进行分别设置，打破了不同网关之间的设备联动限制，使得多个不同网关之间的智能家居设备可以基于控制端的一个控制信息或指令，在经过主网关的统一管理下实现联动控制，便于用户对智能家居的管理和控制，也让不同网关之间的设备联动更具多样化、智能化。
2、通过添加智能家居的网关，在局域网中将所有子网关连接，基于所有子网关中的区分数据，在多个子网关之中选举主网关，每一子网关按照规则给主网关发出广播消息，当发出的广播未收到回应，判断主网关处于断开连接状态，回滚进行主网关的重新选举，可以避免在主网关出现问题断开连接时，***可以自动开启新的主网关的选举，并将所有子网关进行重连，确保其他智能家居的稳定运行，不影响用户的日常使用。
3、通过预设时间的连接情况检测，以及接入的子网关主动发送广播消息的两种方式来监控网关中所有子网关的连接，可以快速地找出断开连接的子网关，进一步确保在主网关断开连接时其他子网关的正常运行，便于用户的统一管理。
4、同一个家庭内的所有网关和App在局域网内使用同一套密钥做认证，大大简化了***研发复杂度，提升了***稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例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是本发明第一实施例提供的一种局域网自治的分布式智能家居管理方法的流程图。
图2是本发明第一实施例提供的一种局域网自治的分布式智能家居管理方法中步骤S2的一种实施方式流程图。
图3是本发明第一实施例提供的一种局域网自治的分布式智能家居管理方法中步骤S2的又一实施方式流程图。
图4是本发明第一实施例提供的一种局域网自治的分布式智能家居管理方法中步骤S202之后的流程图。
图5是本发明第一实施例提供的一种局域网自治的分布式智能家居管理方法中步骤S203的流程图。
图6是本发明第一实施例提供的一种局域网自治的分布式智能家居管理方法中新增信息时的步骤流程图。
图7是本发明第二实施例提供的一种局域网自治的分布式智能家居管理***的模块图。
标号说明：
1、子网关创建单元；2、主网关选举单元；3、用户登陆单元；4、用户入网单元；5、响应单元；6、场景创建单元；7、控制发布单元。
具体实施方式
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做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。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参阅图1，本发明公开了一种局域网自治的分布式智能家居管理方法，包括以下步骤：
步骤S1：添加智能家居设备的至少一个子网关，在局域网中将所有智能家居设备连接至该子网关中；
步骤S2：基于子网关中的区分数据，在子网关中选举出主网关，主网关与其他子网关在同一个局域网中通信连接；
步骤S3：控制端在云端登陆，获取局域网的密钥及认证字符串；
步骤S4：控制端进入到指定局域网中，并在局域网中发送广播消息；
步骤S5：主网关响应广播消息并验证认证字符串，建立与控制端的连接；
步骤S6：控制端上发起创建场景规则，场景规则包括至少一个子网关中的至少一个智能家居设备的控制信息；
步骤S7：控制端基于认证字符串，给主网关发送控制信息，主网关基于场景规则将控制信息发送至指定的子网关中执行。
可以理解，在步骤S1中，用户购买家居控制网关(即子网关)，需要首先把这个添加到自己的账户下。添加后，家居控制网关和APP会从云端管理***获取网关的鉴权信息，包含jwt_token_key，用于局域网控制时，网关校验App的Token合法性。
可以理解，在步骤S1中，子网关为一个或者多个智能家居设备的控制网关，用于在局域网环境下连接一个或者多个智能家居设备进行通信，不同类型的子网关连接有不同类型或者数量的智能家居设备。
可以理解，在步骤S2中，每个子网关包含有一个或者多个智能家居设备，每个智能家居设备上都有自身出厂设定的区分数据，例如设备的能力等级、设备ID、移动自由度、控制方式等。用户可以根据需求来设定区分数据的选取，只要能通过区分数据自动筛选出一个设备作为主网关即可，在此不做限定，例如，在本实施例中，可以优先选取设备能力等级高的子网关选举为主网关，当设备能力等级相同时，选取设备ID较小的子网关为主网关。
可以理解，在步骤S3中，控制端为用户使用的控制设备(移动设备如手机等)上的APP软件，进入云端登陆，在看云端中获取局域网的密钥，并基于密钥生成认证字符串，密钥为网关获取时的信息，例如购买网关后从商户处得到的密钥信息，认证字符串用于后续在对智能家居设备进行控制时的身份认证。
可以理解，在步骤S4中，控制端进入到对应的家庭组网中的局域网内，当进入时，给每个网关发送广播信息。
可以理解，在步骤S5中，主网关响应控制端的广播消息，并根据密钥来校验控制端的认证字符串，当校验合法无误时，建立主网关与控制端的连接。
可以理解，在步骤S6中，控制端发起创建场景规则，所述场景规则为预设的联动控制规划，其包括场景开启的触发条件以及联动规则，例如，场景规则设置为：当打开住户门时(触发条件)，打开大厅灯(控制子网关A中设备)，同时打开空调(控制子网关B中设备)。当然，场景规则可以设置为一个子网关中的一个或者多个智能家居设备的控制，也可以设置为多个子网关中一个或者多个智能家居设备的控制。
可以理解，在步骤S7中，当控制端需要发送控制信息时，该控制信息是基于选择不同的场景规则发起的，控制信息基于不同的场景规则，会包括不同的控制信息，该控制信息可以包含多个不同子网关下多个智能家居设备的控制指令，此时主网关基于认证字符串识别控制端的合法性后，通过选择的场景规则，将对应子网关下的控制指令进行分发，以将控制信息下发到对应的智能家居设备中进行控制，使得多个子网关均能够接收主网关的指令并实现联动控制。
可选地，请参阅图2，作为一种实施例，当接入的子网关数量为1个时，步骤S2具体包括：
步骤S21：接入的子网关发出指定次数的广播消息；
步骤S22：判断是否收到回应，若是，则进入步骤S23，若否，则进入步骤S24；
步骤S23：向主网关发送网关信息；
步骤S24：标记发出广播的子网关为主网关。
可以理解，在步骤S23中，能够收到回应即为当前网关中存在主网关，如向主网关发送网关信息后即可接入完成，所述网关信息即为网关中的区分数据。
可以理解，在步骤S24中，如果发出的广播消息没有收到回应，则发出该广播消息的子网关则自动成为主网关，进行控制管理。
可选地，请参阅图3，作为又一种实施例，在步骤S2中，当接入的子网关数量为大于1个时，步骤S2具体包括：
步骤S201：获取所有子网关中对应的区分数据；
步骤S202：根据多种类型的区分数据，依照先后顺序分别进行对比，选出指定范围的数据，定位该数据的子网关为主网关。
可以理解，当接入的子网关数量为大于1个时，根据区分数据进行筛选，而区分数据的选取则由用户指定，多种类型的区分数据按次序进行，例如，首先选取能力等级高的作为主网关，如果能力等级均相等，则进入到下一个区分数据，例如到设备ID，选取设备ID较短的作为主网关，其目的是为了选出主网关即可。
可选地，请参阅图4，作为又一种实施例，步骤S202后还包括：
步骤S203：每一子网关与主网关保持连接，并在预设时间内检测连接情况；
步骤S204：每一子网关按照规则给主网关发出广播消息，判断是否收到回应，若是，则进入步骤S205，若否，则进入步骤S206；
步骤S205：主网关处于正常连接状态，设备运行稳定；
步骤S206：主网关处于断开连接状态，并回到步骤S201。
可以理解，在步骤S203中，选举出主网关后，在局域网中保持每个子网关与主网关的连接，同时基于用户预设的时间间隔，对连接进行状态监控，以确保二者的连接正常。
可以理解，在步骤S204中，在接入子网关后，子网关主动发送广播消息给主网关，所述广播消息包括智能家居的设备ID、IP地址、端口及能力等级等设备标识信息，以向主网关汇报当前接入设备的情况。而主网关用于接收广播消息后，如果主网关连接正常，则返回接收消息，形成接入子网关的呼应动作，完成子网关接入。当主网关异常时，无法给子网关反馈信号，在子网关多次发送广播消息而无法接收到回应时，则判定主网关断开连接，此时启动选举步骤，重新回到步骤S2进行主网关的选举。
请参阅图5，步骤S203具体包括以下步骤：
步骤S211：主网关分别与每一子网关独立连接；
步骤S212：在预设时间间隔内不断检测连接情况，判断连接是否正常，若是，则进入步骤S213，若否，则进入步骤S214；
步骤S213：继续维持在预设时间间隔内不断检测连接情况；
步骤S214：判断主网关是否异常，若是，则进入步骤S215，若否，则进入步骤S216；
步骤S215：回到步骤S201，继续进行新的主网关选举；
步骤S216：记录当前子网关异常，并发出警报。
可以理解，在步骤S212中，预设时间间隔可以根据用户需求进行设置，在本实施例中，时间间隔为10秒检测一次，以确保主网关与其他智能家居的连接稳定性。
可以理解，在步骤S214中，当出现异常时，可能是主网关或者子网关二者之一出现了断开情况，需要进行二次判断。
可以理解，在步骤S35中，通过判断其他子网关与主网关的连接情况皆可反推出当前主网关是否断开连接，如果其他子网关与主网关的连接正常，则可判断当前断开连接的是子网关，如果不正常，则判断是主网关断开连接，则可进入到步骤S201中重新进行主网关的选举。
可选地，请参阅图6，作为一种实施例，当需要新增信息时，所述新增信息包括智能家居设备、子网关或场景规则的一个或多个，也即用户需要给家庭群组中增加新的子网关，或者是在某些子网关下面新增新的智能家居设备，或者是需要添加新的场景规则，具体包括以下步骤：
步骤S100：在指定区域中新增信息并上报至主网关；
步骤S101：主网关更新新增信息，所有子网关同步更新新增信息；
步骤S102：更新完成后的子网关通知主网关。
可以理解，在步骤S100中，新增信息可以为智能家居设备、子网关或场景规则的一个或多个，故当新增信息为智能家居设备时，指定区域为在子网关中新增，当新增信息为子网关时，指定区域为家庭群组，当新增信息为场景规则时，指定区域为云端或局域网环境。
请参阅图7，本发明第二实施例提供一种局域网自治的分布式智能家居管理***，其采用上述第一实施例提供的局域网自治的分布式智能家居管理方法，该***主要包括：
子网关组建单元，用于执行上述步骤S1，用于添加智能家居设备的至少一个子网关，在局域网中将所有智能家居设备连接至该子网关中；
主网关选举单元，用于执行上述步骤S2，用于基于子网关中的区分数据，在子网关中选举出主网关，主网关与其他子网关在同一个局域网中通信连接；
用户登陆单元，用于执行上述步骤S3，用于控制端在云端登陆，获取局域网的密钥及认证字符串；
用户入网单元，用于执行上述步骤S4，用于控制端进入到指定局域网中，并在局域网中发送广播消息；
响应单元，用于执行上述步骤S5，用于主网关响应广播消息并验证认证字符串，建立与控制端的连接；
场景创建单元，用于执行上述步骤S6，用于控制端上发起创建场景规则，场景规则包括至少一个子网关中的至少一个智能家居设备的控制信息
控制发布单元，用于执行上述步骤S7，用于控制端基于认证字符串，给主网关发送控制信息，主网关基于场景规则将控制信息发送至指定的子网关中执行。
与现有技术相比，本发明提供的一种局域网自治的分布式智能家居管理方法及***具有以下有益效果：
1、通过将至少一个子网关连接到局域网中，并在一个或者多个子网关之中选举出一个主网关，将主网关作为用户控制端与多个子网关之间的连接媒介，使得控制端只需要和一个主网关连接即可在发送控制指令时，实现多个不同网关之间的智能家居设备联动，无需在控制端上针对多个网关进行分别设置，打破了不同网关之间的设备联动限制，使得多个不同网关之间的智能家居设备可以基于控制端的一个控制信息或指令，在经过主网关的统一管理下实现联动控制，便于用户对智能家居的管理和控制，也让不同网关之间的设备联动更具多样化、智能化。
2、通过添加智能家居的网关，在局域网中将所有子网关连接，基于所有子网关中的区分数据，在多个子网关之中选举主网关，每一子网关按照规则给主网关发出广播消息，当发出的广播未收到回应，判断主网关处于断开连接状态，回滚进行主网关的重新选举，可以避免在主网关出现问题断开连接时，***可以自动开启新的主网关的选举，并将所有子网关进行重连，确保其他智能家居的稳定运行，不影响用户的日常使用。
3、通过预设时间的连接情况检测，以及接入的子网关主动发送广播消息的两种方式来监控网关中所有子网关的连接，可以快速地找出断开连接的子网关，进一步确保在主网关断开连接时其他子网关的正常运行，便于用户的统一管理。
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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改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以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种局域网自治的分布式智能家居管理方法，其特征在于:包括以下步骤：
步骤S1：添加智能家居设备的至少一个子网关，在局域网中将所有智能家居设备连接至该子网关中；
步骤S2：基于子网关中的区分数据，在子网关中选举出主网关，主网关与其他子网关在同一个局域网中通信连接；
步骤S3：控制端在云端登陆，获取局域网的密钥及认证字符串；
步骤S4：控制端进入到指定局域网中，并在局域网中发送广播消息；
步骤S5：主网关响应广播消息并验证认证字符串，建立与控制端的连接；
步骤S6：控制端上发起创建场景规则，场景规则包括至少一个子网关中的至少一个智能家居设备的控制信息；
步骤S7：控制端基于认证字符串，给主网关发送控制信息，主网关基于场景规则将控制信息发送至指定的子网关中执行。
2.根据权利要求1所述的局域网自治的分布式智能家居管理方法，其特征在于：在步骤S2中，当接入的子网关数量为1个时，步骤S2具体包括：
步骤S21：接入的子网关发出指定次数的广播消息；
步骤S22：判断是否收到回应，若是，则进入步骤S23，若否，则进入步骤S24；
步骤S23：向主网关发送网关信息；
步骤S24：标记发出广播的子网关为主网关。
3.根据权利要求1所述的局域网自治的分布式智能家居管理方法，其特征在于：在步骤S2中，当接入的子网关数量为大于1个时，步骤S2具体包括：
步骤S201：获取所有子网关中对应的区分数据；
步骤S202：根据多种类型的区分数据，依照先后顺序分别进行对比，选出指定范围的数据，定位该数据的子网关为主网关。
4.根据权利要求3所述的局域网自治的分布式智能家居管理方法，其特征在于：步骤S202后还包括：
步骤S203：每一子网关与主网关保持连接，并在预设时间内检测连接情况；
步骤S204：每一子网关按照规则给主网关发出广播消息，判断是否收到回应，若是，则进入步骤S205，若否，则进入步骤S206；
步骤S205：主网关处于正常连接状态，设备运行稳定；
步骤S206：主网关处于断开连接状态，并回到步骤S201。
5.根据权利要求4所述的局域网自治的分布式智能家居管理方法，其特征在于：步骤S203具体包括以下步骤：
步骤S211：主网关分别与每一子网关独立连接；
步骤S212：在预设时间间隔内不断检测连接情况，判断连接是否正常，若是，则进入步骤S213，若否，则进入步骤S214；
步骤S213：继续维持在预设时间间隔内不断检测连接情况；
步骤S214：判断主网关是否异常，若是，则进入步骤S215，若否，则进入步骤S216；
步骤S215：回到步骤S201，继续进行新的主网关选举；
步骤S216：记录当前子网关异常，并发出警报。
6.根据权利要求1所述的局域网自治的分布式智能家居管理方法，其特征在于：当需要新增信息时，所述新增信息包括智能家居设备、子网关或场景规则的一个或多个，具体包括以下步骤：
步骤S100：在指定区域中新增信息并上报至主网关；
步骤S101：主网关更新新增信息，所有子网关同步更新新增信息；
步骤S102：更新完成后的子网关通知主网关。
7.一种局域网自治的分布式智能家居管理***，其特征在于：包括：
子网关组建单元，用于添加智能家居设备的至少一个子网关，在局域网中将所有智能家居设备连接至该子网关中；
主网关选举单元，用于基于子网关中的区分数据，在子网关中选举出主网关，主网关与其他子网关在同一个局域网中通信连接；
用户登陆单元，用于控制端在云端登陆，获取局域网的密钥及认证字符串；
用户入网单元，用于控制端进入到指定局域网中，并在局域网中发送广播消息；
响应单元，用于主网关响应广播消息并验证认证字符串，建立与控制端的连接；
场景创建单元，用于控制端上发起创建场景规则，场景规则包括至少一个子网关中的至少一个智能家居设备的控制信息
控制发布单元，用于控制端基于认证字符串，给主网关发送控制信息，主网关基于场景规则将控制信息发送至指定的子网关中执行。
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