设备群无线实时控制系统及方法

申请号 CN201580000394.3 申请日 2015-01-08 公开(公告)号 CN105519082A 公开(公告)日 2016-04-20
申请人 深圳极驱科技有限公司; 发明人 高哲宇;
摘要 本 发明 提供一种设备群无线实时控制方法,其特征在于,包括:由 服务器 通过网关设备向多个终端设备分配控制协议的控制码;由服务器根据控制码对多个终端设备进行校准,使多个终端设备进行调频;以及当多个终端设备校准完毕后,由调频发射终端以关系型 数据库 服务的形式发送控制协议,如果控制协议的地址与控制码的地址一致,则多个终端设备读取有效负荷进行控制。本发明的控制方法控制空间跨度广,实时度高,控制成本及功耗低。
权利要求

1.一种设备群无线实时控制方法,其特征在于,包括:
服务器通过网关设备向多个终端设备分配控制协议的控制码;
由所述服务器根据所述控制码对所述多个终端设备进行校准,使所述多个终端设备进行调频;以及
当所述多个终端设备校准完毕后,由调频发射终端以关系型数据库的形式发送所述控制协议,如果所述控制协议的地址与所述控制码的地址一致,则所述多个终端设备读取有效负荷进行控制。
2.如权利要求1所述的设备群无线实时控制方法,其特征在于,所述关系型数据库包括所述多个终端设备的识别码、所述多个终端设备的地址、调频频道、所述多个终端设备的校准状态以及所述控制协议。
3.如权利要求2所述的设备群无线实时控制方法,其特征在于,所述服务器根据所述多个终端设备的识别码进行所述控制码的分配及管理,由服务器通过网关设备向多个终端设备分配控制协议的控制码的所述步骤包括:
由所述服务器通过所述网关设备与所述多个终端设备通信,根据所述多个终端设备的所述识别码判断所述多个终端设备是否在数据库注册;
如果所述多个终端设备在所述数据库注册并且没有与其他终端设备的所述识别码冲突,所述服务器将与所述多个终端设备的所述识别码对应的所述控制码分配到所述多个终端设备,并将所述控制码通过所述网关设备发到所述多个终端设备;以及所述多个终端设备收到所述控制码后将控制确认信息返回到服务器。
4.如权利要求1所述的设备群无线实时控制方法,其特征在于,所述控制码包括调频频道信息和地址,所述多个终端设备根据所述调频频道信息进行调频。
5.如权利要求1所述的设备群无线实时控制方法,其特征在于,由所述服务器根据所述控制码对所述多个终端设备进行校准,使所述多个终端设备进行调频的所述步骤包括:
当所述服务器将所述控制码分配到所述多个终端设备后,通过所述网关设备将校准数据发送到所述多个终端设备使所述多个终端设备进入校准模式,同时命令调频发射终端广播所述校准数据;
当进入所述校准模式后,所述多个终端设备根据所述控制码中的调频频道信息进行调频,接收所述调频发射终端广播的所述校准数据;
如果在第一时间内所述多个终端设备将校准确认信息返回到所述服务器,则所述服务器收到所述校准确认信息后将所述数据库中的设备校准结果更新为已校准;以及如果在所述第一时间内所述多个终端设备未能将所述校准确认信息返回到所述服务器,则所述服务器将所述数据库中的所述设备校准结果更新为未校准。
6.如权利要求1所述的设备群无线实时控制方法,其特征在于,所述控制协议包括地址和所述有效负荷,所述地址包括地址长度和地址内容,所述有效负荷包括有效负荷长度和有效负荷内容。
7.如权利要求1所述的设备群无线实时控制方法,其特征在于,采用加密策略自定义并扩展所述控制码和所述控制协议的内容长度。
8.一种设备群无线实时控制系统,其特征在于,包括:
多个终端设备,用于通过网关设备连接到服务器获得控制协议的控制码,根据所述控制码中的调频频道信息进行调频,接收校准数据,并将校准确认信息返回到所述服务器,以及在所述控制协议的地址与所述控制码的地址一致时读取有效负荷进行控制;
所述网关设备,耦合于所述多个设备终端;
所述服务器,耦合于所述网关设备,用于通过所述网关设备向所述多个终端设备分配所述控制协议的所述控制码,根据所述控制码对所述多个终端设备进行校准;以及调频发射终端,用于广播所述校准数据,并以关系型数据库服务的形式发送所述控制协议。
9.如权利要求8所述的设备群无线实时控制系统,其特征在于,所述关系型数据库包括所述多个终端设备的识别码、所述多个终端设备的地址、调频频道、所述多个终端设备的校准状态以及所述控制协议,所述服务器根据所述多个终端设备的识别码进行所述控制码的分配及管理。
10.如权利要求8所述的设备群无线实时控制系统,其特征在于,所述控制协议包括地址和所述有效负荷,所述地址包括地址长度和地址内容,所述有效负荷包括有效负荷长度和有效负荷内容。

说明书全文

设备群无线实时控制系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及无线通信技术领域,并且特别涉及一种设备群无线实时控制系统及方法。

背景技术

[0002] 随着物联网技术的不断普及,在未来将会出现大量具有无线连接及信息收发能的设备。在一些应用场合,会需要在高密度而又有大量用户的情况下实时控制大量无线设备。
[0003] 目前,在物联网中应用的典型的无线设备主要分为蓝牙个人局域网(Bluetooth PAN)、WiFi局域网(Local Area Network,LAN)、GSM/3G/LTE网络。其中PAN/WLAN网络的穿透能力相对较弱(2.4Ghz频带),面对复杂建筑障碍物或50m以上的距离会出现联网困难的问题。对于Bluetooth PAN网络来说,由于蓝牙网络没有IP地址的概念,设备只能通过手机或其他具有Bluetooth连接的IP网关来与端通信,因此一个无线网络(同一地址空间)对于Bluetooth无线设备来说,往往难以实现。对于WiFi WLAN网络来说,对于有IP地址的WiFi无线网络,其有效距离和无线访问接入点(AP)的连接承载数有限,对于高密度而又有大量用户的场景(例如,体育竞技场、演唱会等),很多设备会因WiFi频道过于拥挤而无法连接到网络。对于GSM/3G/LTE来说,其数据的通信延迟较高而且有时会信息(IP packet)丢失,所以对于实时控制系统来说是无法实现的。
[0004] 因此,需要如何在一个实时无线网络中(任意设备密度且任意控制距离范围的场景中)实时控制无线设备,是物联网技术的研究领域方向之一。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种设备群无线实时控制系统及方法。
[0006] 本发明实施例提供一种设备群无线实时控制方法,其特征在于,包括:由服务器通过网关设备向多个终端设备分配控制协议的控制码;由所述服务器根据所述控制码对所述多个终端设备进行校准,使所述多个终端设备进行调频;以及当所述多个终端设备校准完毕后,由调频发射终端以关系型数据库服务的形式发送所述控制协议,如果所述控制协议的地址与所述控制码的地址一致,则所述多个终端设备读取有效负荷进行控制。
[0007] 优选地,所述关系型数据库包括所述多个终端设备的识别码、所述多个终端设备的地址、调频频道、所述多个终端设备的校准状态以及所述控制协议。
[0008] 优选地,所述服务器根据所述多个终端设备的识别码进行所述控制码的分配及管理,由服务器通过网关设备向多个终端设备分配控制协议的控制码的所述步骤包括:由所述服务器通过所述网关设备与所述多个终端设备通信,根据所述多个终端设备的所述识别码判断所述多个终端设备是否在数据库注册;如果所述多个终端设备在所述数据库注册并且没有与其他终端设备的所述识别码冲突,所述服务器将与所述多个终端设备的所述识别码对应的所述控制码分配到所述多个终端设备,并将所述控制码通过所述网关设备发到所述多个终端设备;以及所述多个终端设备收到所述控制码后将控制确认信息返回到服务器。
[0009] 优选地,所述控制码包括调频频道信息和地址,所述多个终端设备根据所述调频频道信息进行调频。
[0010] 优选地,由所述服务器根据所述控制码对所述多个终端设备进行校准,使所述多个终端设备进行调频的所述步骤包括:当所述服务器将所述控制码分配到所述多个终端设备后,通过所述网关设备将校准数据发送到所述多个终端设备使所述多个终端设备进入校准模式,同时命令调频发射终端广播所述校准数据;当进入所述校准模式后,所述多个终端设备根据所述控制码中的调频频道信息进行调频,接收所述调频发射终端广播的所述校准数据;如果在第一时间内所述多个终端设备将校准确认信息返回到所述服务器,则所述服务器收到所述校准确认信息后将所述数据库中的设备校准结果更新为已校准;以及如果在所述第一时间内所述多个终端设备未能将所述校准确认信息返回到所述服务器,则所述服务器将所述数据库中的所述设备校准结果更新为未校准。
[0011] 优选地,所述控制协议包括地址和所述有效负荷,所述地址包括地址长度和地址内容,所述有效负荷包括有效负荷长度和有效负荷内容。
[0012] 优选地,采用加密策略自定义并扩展所述控制码和所述控制协议的内容长度。
[0013] 本发明实施例提供一种设备群无线实时控制系统,其特征在于,包括:多个终端设备,用于通过网关设备连接到服务器获得控制协议的控制码,根据所述控制码中的调频频道信息进行调频,接收校准数据,并将校准确认信息返回到所述服务器,以及在所述控制协议的地址与所述控制码的地址一致时读取有效负荷进行控制;所述网关设备,耦合于所述多个设备终端;所述服务器,耦合于所述网关设备,用于通过所述网关设备向所述多个终端设备分配所述控制协议的所述控制码,根据所述控制码对所述多个终端设备进行校准;以及调频发射终端,用于广播所述校准数据,并以关系型数据库服务的形式发送所述控制协议。
[0014] 优选地,所述关系型数据库包括所述多个终端设备的识别码、所述多个终端设备的地址、调频频道、所述多个终端设备的校准状态以及所述控制协议,所述服务器根据所述多个终端设备的识别码进行所述控制码的分配及管理。
[0015] 优选地,所述控制协议包括地址和所述有效负荷,所述地址包括地址长度和地址内容,所述有效负荷包括有效负荷长度和有效负荷内容。
[0016] 本发明的设备群无线实时控制方法的控制空间跨度广;实时度高;对于灯光或机械系统的同步控制有绝对优势。相对与GSM/3G/LTE系统、WIFI或其他Mesh网络系统,本方法的控制成本及功耗更低。附图说明
[0017] 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简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅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。
[0018] 图1是本发明一实施例提供的设备群无线实时控制系统的结构示意图。
[0019] 图2是本发明一实施例提供的设备群无线实时控制方法的具体流程图

具体实施方式

[0020] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0021] 图1是本发明一实施例提供的设备群无线实时控制系统的结构示意图。如图1所示,控制系统100包括多个终端设备110(终端设备110-1~终端设备110-N)、耦合于多个终端设备110的网关设备120、耦合于网关设备120的服务器130以及耦合于服务器130的调频发射终端140。
[0022] 在本发明一实施例中,多个终端设备110用于通过网关设备120连接到服务器130获得控制协议的控制码,根据控制码中的调频频道信息进行调频,接收校准数据,并将校准确认信息返回到服务器130,以及在控制协议的地址与控制码的地址一致时读取有效负荷(payload)进行控制。优选地,在本发明一实施例中,在不包含网关设备120的特定设备群中,可将控制码预先固定分配并写入多个终端设备110,本发明并不以此为限。
[0023] 在本发明一实施例中,网关设备120可以是手机网关或蓝牙网关。
[0024] 在本发明一实施例中,服务器130用于通过网关设备120向多个终端设备110分配控制协议的控制码,根据控制码对多个终端设备110进行校准,其中,服务器130根据多个终端设备110的识别码进行控制码的分配及管理。
[0025] 具体而言,在本发明一实施例中,当控制系统100启动时,服务器130通过网关设备120与终端设备110-k(k小于等于N)通信,根据终端设备110-k的识别码判断终端设备110-k是否已经在数据库注册,如果终端设备110-k已经在数据库注册并没有与其他终端设备的识别码冲突,服务器130将与终端设备110-k的识别码对应的控制码分配到对应的终端设备110-k,并将控制码的信息通过网关设备120发到对应的终端设备110-k,终端设备110-k收到控制码后返回控制确认信息给服务器,当多个终端设备(终端设备110-1~终端设备110-k)都已被分配控制码并返回控制确认信息给服务器130后,控制系统100的初始化完成。
[0026] 具体而言,在本发明一实施例中,当服务器130将控制码分配到多个终端设备110后,通过网关设备120将校准数据发送到多个终端设备110使多个终端设备110进入校准模式,同时命令调频发射终端140广播校准数据(同一功率半径范围内不能有多个相同频道的发射终端)。当进入校准模式后,多个终端设备110根据控制码中的调频频道信息进行调频,接收调频发射终端140广播的校准数据,如果在第一时间内多个终端设备110将校准确认信息返回到服务器130,则服务器130收到校准确认信息后将数据库中的设备校准结果更新为“已校准”;如果在第一时间内多个终端设备110未能将校准确认信息返回到服务器130,则服务器130将数据库中的设备校准结果更新为“未校准”。其中,用户可根据不同长度的第一时间来进行校准,如果延长第一时间仍然无法得到校准确认信息,则可考虑维修该终端设备或关闭其功能。
[0027] 在本发明一实施例中,调频发射终端140用于广播校准数据,并以关系型数据库的形式发送控制协议,其中,关系型数据库包括多个终端设备的识别码、多个终端设备的地址、调频频道、多个终端设备的校准状态以及控制协议。
[0028] 在本发明一实施例中,控制码包括调频频道信息和地址。其中,地址包括地址长度和地址数值,控制码的调频频道自动避开广播电台的固有频道资源。根据应用情况,可通过划分控制码的地址空间以及终端设备的地址空间归属计算来实现设备群及其子群,以便于对设备群及其子群广播信息。
[0029] 在本发明一实施例中,控制协议包括地址和有效负荷。其中,地址包括地址长度和地址内容,有效负荷包括有效负荷长度和有效负荷内容。针对不同的控制对象群(例如,灯光或机械设备),通过自定义有效负荷满足控制需求,以适应具体的应用场景。
[0030] 在本发明一实施例中,采用加密策略自定义并扩展控制码和控制协议的内容长度,以保证系统不受非法攻击,其中,加密策略包括地址加密以及协议内容加密。
[0031] 有利地,本发明的设备群无线实时控制系统的控制空间跨度广(例如,几米到几十公里,根据调频发射终端的功率);实时度高(基于FM RDS体系,理论响应速度可以达到毫秒级);对于灯光或机械系统的同步控制有绝对优势。相对与GSM/3G/LTE系统、WIFI或其他Mesh网络系统,本系统的控制成本及功耗更低。
[0032] 图2是本发明一实施例提供的设备群无线实时控制方法200的具体流程图。如图2所示,控制方法200包括以下步骤。
[0033] 步骤S202:由服务器130通过网关设备120向多个终端设备110分配控制协议的控制码,其中,服务器130根据多个终端设备110的识别码进行控制码的分配及管理。优选地,在本发明一实施例中,在不包含网关设备120的特定设备群中,可将控制码预先固定分配并写入多个终端设备110,本发明并不以此为限。
[0034] 具体而言,在本发明一实施例中,当控制系统100启动时,服务器130通过网关设备120与终端设备110-k(k小于等于N)通信,根据终端设备110-k的识别码判断终端设备110-k是否已经在数据库注册,如果终端设备110-k已经在数据库注册并没有与其他终端设备的识别码冲突,服务器130将与终端设备110-k的识别码对应的控制码分配到对应的终端设备110-k,并将控制码的信息通过网关设备120发到对应的终端设备110-k,终端设备110-k收到控制码后返回控制确认信息给服务器,当多个终端设备(终端设备110-1~终端设备110-k)都已被分配控制码并返回控制确认信息给服务器130后,控制系统100的初始化完成。
[0035] 在本发明一实施例中,控制码包括调频频道信息和地址。其中,地址包括地址长度和地址数值,控制码的调频频道自动避开广播电台的固有频道资源。根据应用情况,可通过划分控制码的地址空间以及终端设备的地址空间归属计算来实现设备群及其子群,以便于对设备群及其子群广播信息。
[0036] 步骤S204:由服务器130根据控制码对多个终端设备110进行校准,使多个终端设备110进行调频。
[0037] 具体而言,在本发明一实施例中,当服务器130将控制码分配到多个终端设备110后,通过网关设备120将校准数据发送到多个终端设备110使多个终端设备110进入校准模式,同时命令调频发射终端140广播校准数据(同一功率半径范围内不能有多个相同频道的发射终端)。当进入校准模式后,多个终端设备110根据控制码中的调频频道信息进行调频,接收调频发射终端140广播的校准数据,如果在第一时间内多个终端设备110将校准确认信息返回到服务器130,则服务器130收到校准确认信息后将数据库中的设备校准结果更新为“已校准”;如果在第一时间内多个终端设备110未能将校准确认信息返回到服务器130,则服务器130将数据库中的设备校准结果更新为“未校准”。其中,用户可根据不同长度的第一时间来进行校准,如果延长第一时间仍然无法得到校准确认信息,则可考虑维修该终端设备或关闭其功能。
[0038] 步骤S206:当多个终端设备110校准完毕后,调频发射终端140以关系型数据库的形式发送控制协议,如果控制协议的地址与控制码的地址一致,则多个终端设备110读取有效负荷(payload)进行控制。其中,服务器130通过调频广播、手机或蓝牙网关(手机用户或云端)等方式控制多个终端设备110,且其中,关系型数据库包括多个终端设备的识别码、多个终端设备的地址、调频频道、多个终端设备的校准状态以及控制协议。
[0039] 在本发明一实施例中,控制协议包括地址和有效负荷。其中,地址包括地址长度和地址内容,有效负荷包括有效负荷长度和有效负荷内容。针对不同的控制对象群(例如,灯光或机械设备),通过自定义有效负荷满足控制需求。
[0040] 在本发明一实施例中,采用加密策略自定义并扩展控制码和控制协议的内容长度,以保证系统不受非法攻击,其中,加密策略包括地址加密以及协议内容加密。
[0041] 有利地,本发明的设备群无线实时控制方法的控制空间跨度广(例如,几米到几十公里,根据调频发射终端的功率);实时度高(基于FM RDS体系,理论响应速度可以达到毫秒级);对于灯光或机械系统的同步控制有绝对优势。相对与GSM/3G/LTE系统、WIFI或其他Mesh网络系统,本方法的控制成本及功耗更低。
[0042] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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