基于局域网选举的自主组网方法、智能家居系统和存储介质与流程

专利2026-02-14  5


本发明涉及智能家居,特别是指一种基于局域网选举的自主组网方法、智能家居系统和存储介质。


背景技术:

1、在智能家居生态中,按照数据流的控制流程,一般是通过用户手机app将控制指令下发到云服务器,再由云服务器下发指令到家居中的网关,再由网关下发指令到具体的被控设备(如灯光、窗帘)。在这种模式下的智能家居,强依赖网络环境,必须要有外网加持才能完美实现智能家居的控制。当然,业界也有一些基于局域网的控制方案,但是由于控制系统的方法不成熟,导致设备控制异常或者局域网设备掉线等问题层出不穷。

2、当前的技术方案主要有三类:

3、一是没有选举概念、没有局域网控制概念的智能家居控制系统。该控制系统完全依赖外网环境,云端服务器与网关之间一一连接,若一个家居中存在多个网关,云端需要维护与多个网关之间的连接与控制;

4、二是实现主从网关概念的智能家居控制系统,但是需要由app手动指定某个网关设备是主网关、某个是从网关,无法实现自适应、自主组网;

5、三是实现局域网自治功能的智能家居控制系统,但是由于选举方法不合理导致无法选举出一个最佳设备作为主网关,进而导致通信效率较低,同时现有的该类控制系统没有异常恢复机制,设备若没有连接上局域网,没有自恢复手段。

6、以上,现有的技术方案普遍具有以下缺点:

7、1、功能缺失——无法实现局域网自组网、自动选举主从网关,无法实现脱离外网进行离线控制;

8、2、可适性差、可靠性差、没有异常恢复机制——无法实现选举最佳角色,或可配置性差,无法按照用户意愿设置选举等级等适应性差的问题,在局域网异常的情况下,例如有些路由器发生丢包或者隔离组播包、广播包的情况,影响局域网自组网,而没有恢复手段导致可能造成通信控制故障等问题。

9、为了使智能家居在本地局域网内实现互联互通,需要在通讯上实现设备之间的局域网互联互通、业务上优先走局域网,达到高可靠控制、响应快、外网离线亦可用的需求。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于局域网选举的自主组网方法、智能家居系统和存储介质,解决现有技术中存在的问题,在脱离外网的情况下能够自动组网,实现局域网内网关设备的可靠控制。

2、为了达成上述目的,本发明的解决方案之一是:

3、一种基于局域网选举的自主组网方法,包括以下步骤:

4、步骤1、建立本地局域网通道,对各网关设备进行能力level的配置;定义网关设备的角色为主网关、从网关和备网关,同一局域网内主网关是唯一的,由所述主网关维护自身所在局域网内的网关列表和主从关系并上报iot平台,所述从网关通过局域网通讯协议连接到所述主网关,所述备网关是与所述主网关能力level相同的从网关;

5、步骤2、当新的网关设备上电、主网关解绑或离线、从网关与主网关断开连接时,均在时长t内进行局域网内的设备发现,并通过自动选举的方式选出新的主网关;

6、2a.所述自动选举的依据包括能力level和权值,其中能力level为第一优先级、权值为第二优先级,所述权值的计算指标至少包括网关设备与路由器之间的ping值,ping值越低优先级越高;

7、2b.每当主网关发生变化时,其余网关设备自动标志为从网关并连接到新的主网关;

8、步骤3、局域网内的所有网关设备进行周期性地发起角色声明。

9、所述步骤1中,能力level的类型包括ai能力、中枢能力和转发能力,按照优先级依次是ai能力、中枢能力和转发能力,ai能力、中枢能力和转发能力这三种类型都不具有的网关设备不参与主网关的选举。

10、所述步骤2中,当新的网关设备上电并进行局域网内的设备发现后:

11、如果不存在主网关,则使局域网内的所有网关设备通过自动选举选出新的主网关;如果已存在主网关,则通过比较新的网关设备与该主网关的能力level高低判断将新的网关设备自动选举为新的主网关,或将新的网关设备自动标志为从网关;

12、当主网关解绑或离线并进行局域网内的设备发现后:

13、仍处于同一局域网中的所有从网关通过自动选举选出新的主网关,该局域网内的其余从网关连接到新的主网关;

14、当从网关与主网关断开连接并进行局域网内的设备发现后:

15、如果不存在主网关,自动选举成为新的主网关。

16、所述步骤2中,计算权值的指标还包括由用户对各网关设备预设的用户干预值,以及为后续添加新指标预留的其它值;权值=-(ping值)+用户干预值+其它值。

17、所述步骤2中,在所述网关设备上电后首次与所述路由器连接时获取其ping值,该ping值是网关设备与路由器之间进行每秒ping一次、总共三次而获得的均值。

18、所述主网关的上报网关列表的时机包括:

19、①主网关选举完成,收集30s,等待从网关/备网关连入局域网后上报一次;

20、②主网关上电,收集30s,等待从网关/备网关连入局域网后上报一次;

21、③主网关判定有新的从网关/备网关连入局域网时,收集30s后上报一次;

22、④主网关判定有从网关/备网关从局域网中断开超过30s时上报一次。

23、所述iot平台接收到上报的网关列表时收集10s,再向住家下的所有主网关发起一遍局域网网关列表查询。

24、所述的基于局域网选举的自主组网方法还包括步骤4控制转发策略:

25、4a.同一局域网内进行状态同步机制,由主网关在接收从网关的连接时发起批量查询,查询该从网关下所有被控设备的状态信息,缓存状态信息并根据其他被控设备的订阅状态进行通知;

26、4b.对于被控设备的控制指令,如果是由iot平台下发的,仍保持走iot通道,依据directdid直接发往该被控设备;如果是由与主网关连接的从网关/智能终端下方的控制指令,则统一优先走局域网通道,向主网关发送控制指令,并由主网关向局域网或iot平台转发;

27、4c.被控设备反馈状态信息时,由其所在网关走iot通道向iot平台发送状态信息,同时走局域网通道向主网关发送状态信息;主网关根据订阅状态转发状态信息;

28、4d.从网关、智能终端中双控绑定、快捷控制页面涉及的除自身外的子设备的状态信息统一均向主网关订阅和查询,未与主网关连接时则向iot平台订阅和查询。

29、本发明的解决方案之二是:

30、一种智能家居系统,包括路由器、iot平台、智能终端和若干网关设备,所述智能终端的内置app通过所述iot平台与所述路由器进行通讯连接,所述网关设备通过选举步骤选举出主网关并与所述路由器进行通讯连接;选举步骤具体执行所述自主组网方法。

31、本发明的解决方案之三是:

32、所述存储介质存储有计算机程序;所述计算机程序执行所述自主组网方法。

33、采用上述技术方案后,本发明具有以下技术效果:

34、本发明在整个组网系统脱离外网的情况下,同样能自动组网,实现在局域网内对网关设备进行高可靠性的控制,使用离线控制功能,保证系统的可靠性;本发明可以解决现有技术中选举不确定、不合理的问题,以一种完善的选举规则实现高效且高可靠地选举出一个最佳的主网关作为局域网中枢,有效提高通信效率,并且在该选举规则下,即使某一网关设备脱离了局域网,在有外网的情况下,也能保证该网关设备从局域网控制恢复到与iot平台之间的通信:本发明在选举完成后,iot平台的控制只需要与主网关进行通信即可,能够解决数据交互复杂性,有效提高设备管理的便捷性和效率;此外,当用户在局域网新增设备时,可以使该新设备自动加入局域网并自动选举,使用局域网控制效率更高、控制速度更快,用户体验也更佳。


技术特征:

1.一种基于局域网选举的自主组网方法,其特征在于包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的基于局域网选举的自主组网方法,其特征在于:

3.如权利要求1所述的基于局域网选举的自主组网方法,其特征在于:

4.如权利要求1所述的基于局域网选举的自主组网方法,其特征在于:

5.如权利要求1所述的基于局域网选举的自主组网方法,其特征在于:

6.如权利要求1所述的基于局域网选举的自主组网方法,其特征在于:

7.如权利要求1所述的基于局域网选举的自主组网方法,其特征在于:

8.如权利要求1至7任一所述的基于局域网选举的自主组网方法,其特征在于:

9.一种智能家居系统,其特征在于:

10.一种存储介质,其特征在于:


技术总结
本发明公开一种基于局域网选举的自主组网方法、智能家居系统和存储介质,在脱离外网的情况下能够自动组网,实现局域网内网关设备的可靠控制,其包括路由器、IoT平台、智能终端和若干网关设备,智能终端的内置APP通过IoT平台与路由器进行通讯连接,网关设备通过选举步骤选举出主网关并与路由器进行通讯连接;选举步骤包括:在建立本地局域网通道时,对各网关设备进行能力level的配置;定义网关设备的角色为主网关、从网关和备网关,由主网关维护自身所在局域网内的网关列表和主从关系并上报IoT平台用于APP展示,从网关通过局域网通讯协议连接到主网关;应对各种事件时,局域网内通过自动选举的方式选出新的主网关;局域网内的所有网关设备进行周期性地发起角色声明。

技术研发人员:叶林兴,杜慧超,陈庆灿,许哲
受保护的技术使用者:厦门立林科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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