[發(fā)明專利]基于Thread協(xié)議棧的建筑設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)及終端管理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810529541.1
• 申請(qǐng)日: 2018-05-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108737554B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 申斌;張桂青;李成棟;汪明;王少林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東建筑大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L29/08
• 分類號(hào): H04L29/08;H04L12/707;H04W84/18
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于Thread協(xié)議棧的建筑設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)及終端管理方法。該系統(tǒng)主要包括若干個(gè)終端設(shè)備、至少兩個(gè)Thread路由器、至少兩個(gè)Thread邊界路由器及通信服務(wù)器，這種結(jié)構(gòu)可以有效避免內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)以及內(nèi)網(wǎng)到互聯(lián)網(wǎng)之間出現(xiàn)單點(diǎn)故障，并且從終端到通信服務(wù)器的整個(gè)通信過(guò)程均支持IP和UDP，無(wú)需網(wǎng)關(guān)進(jìn)行應(yīng)用層協(xié)議轉(zhuǎn)換。本發(fā)明還提出了一種終端和服務(wù)器之間的雙向通信鏈路管理辦法，通過(guò)讓終端周期性地向服務(wù)器發(fā)送心跳數(shù)據(jù)包以維持其到服務(wù)器的通信鏈路，服務(wù)器也可以隨時(shí)向終端發(fā)送控制命令。本發(fā)明還基于終端之間的直接通信能力提出了一種終端設(shè)備的優(yōu)化控制方法，用以實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的節(jié)能，或者提高用戶的舒適性及安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于Thread協(xié)議棧的建筑設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)及終端管理方法。

背景技術(shù)

建筑設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)(BEIoT)系統(tǒng)的工作原理是：通過(guò)安裝各種終端來(lái)采集建筑內(nèi)的環(huán)境、電氣設(shè)備及人員信息，或者控制電氣設(shè)備的運(yùn)行，利用各種局域網(wǎng)技術(shù)將上述終端接入物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，再由網(wǎng)關(guān)將這些信息轉(zhuǎn)發(fā)至互聯(lián)網(wǎng)中的服務(wù)器，用戶通過(guò)手機(jī)APP或PC瀏覽器登錄服務(wù)器便可以實(shí)時(shí)查看各個(gè)子系統(tǒng)的信息，或控制其運(yùn)行狀態(tài)。

從構(gòu)成BEIoT的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)類型來(lái)看，雖然可以采用電力線載波、現(xiàn)場(chǎng)總線或以太網(wǎng)等有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，但卻帶來(lái)了額外的布線困難，尤其是對(duì)于既有建筑來(lái)說(shuō)更是如此，而且全部采用以太網(wǎng)技術(shù)還會(huì)增加終端的設(shè)計(jì)制造成本。又由于BEIoT內(nèi)部各終端之間經(jīng)常需要相互通信，且其安裝位置相對(duì)固定，也不需要直接與服務(wù)器進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信，因此也不適合采用諸如LoRa、NB-IoT、eMTC等低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)(LPWAN)技術(shù)。

隨著短距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，采用Wi-Fi、藍(lán)牙、ZigBee及Thread等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)作為BEIoT內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)逐漸增多。Wi-Fi是無(wú)線局域網(wǎng)中傳輸音頻、視頻和數(shù)據(jù)的骨干無(wú)線技術(shù)，它支持高數(shù)據(jù)率和輸出功率，然而功耗較大，因此其在電池供電的應(yīng)用中受到限制。藍(lán)牙適合于智能手機(jī)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)解決方案，也適合在電池供電的設(shè)備上批量傳輸數(shù)據(jù)，但Bluetooth4.0以前的標(biāo)準(zhǔn)并不支持IP和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。ZigBee則支持可靠、安全和可擴(kuò)展的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，最多支持超過(guò)250個(gè)節(jié)點(diǎn)，也廣泛支持電池供電操作的可休眠的終端節(jié)點(diǎn)，因此在BEIoT和其它工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較多，但目前的ZigBee 3.0標(biāo)準(zhǔn)中的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議為自定義協(xié)議，尚不能支持IP。

各種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)意識(shí)到物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代中基于IP的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的巨大優(yōu)勢(shì)，紛紛在其新版本的標(biāo)準(zhǔn)中考慮對(duì)IP的支持。盡管新的ZigBee IP標(biāo)準(zhǔn)和Bluetooth 4.2標(biāo)準(zhǔn)可以支持IP，但原有的協(xié)議棧架構(gòu)會(huì)有明顯的變動(dòng)，勢(shì)必會(huì)造成芯片成本增加。同時(shí)由于ZigBee和藍(lán)牙在各自的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)已有大量的既有產(chǎn)品，為保證向下兼容舊產(chǎn)品而升級(jí)到最新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也將增加額外的部署和測(cè)試成本。目前藍(lán)牙和ZigBee還在不斷改進(jìn)自身的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以便兼?zhèn)渚W(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)和IP的支持能力，而同時(shí)兼具上述兩種能力的Wi-Fi技術(shù)因功耗較高而在電池供電的應(yīng)用中受到限制。

綜上所述，目前BEIoT所采用的終端通信技術(shù)或者存在功耗高，或者不兼?zhèn)渚W(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和支持IP的能力，以及過(guò)于依賴網(wǎng)關(guān)所帶來(lái)的單點(diǎn)故障問(wèn)題繼而影響終端設(shè)備之間以及終端和服務(wù)器之間的通信問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有建筑設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中存在功耗高，以及過(guò)于依賴網(wǎng)關(guān)所帶來(lái)的單點(diǎn)故障問(wèn)題繼而影響終端設(shè)備之間以及終端和服務(wù)器之間的通信問(wèn)題，本發(fā)明的第一目的是提供一種基于Thread協(xié)議棧的建筑設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其兼?zhèn)渚W(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)和IP的支持能力，能夠解決單點(diǎn)故障問(wèn)題，也能實(shí)現(xiàn)從終端到通信服務(wù)器的整個(gè)通信過(guò)程均支持IP協(xié)議。

本發(fā)明的一種基于Thread協(xié)議棧的建筑設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的技術(shù)方案為：

一種基于Thread協(xié)議棧的建筑設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，包括：

若干個(gè)具有Thread通信接口的終端設(shè)備，其作用是監(jiān)測(cè)與控制相應(yīng)的建筑設(shè)備的工作狀態(tài)；及