CN102255869A - 基于zigbee无线技术的综合多媒体平台应用系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于因特网为传输平台，电子商务网站为服务载体，运用zigbee无线技术采集(物联网前端应用之一)，发送，控制，管理的终端设备，并且能够提供各种服务以及电子商务的方案。使用本发明里终端产品的用户只需花费低廉的设备购置费用，利用现有的网络环境以及根据实际的地理环境，灵活的安放以及使用本产品的常用功能(例如：时钟，电子图像，监控管理，门禁，视频监控等)以外，还能享受到即时的信息咨询(例如：天气预报，商品购物和打折信息等)，交互，以及延展为控制管理其它支持zigbee无线协议设备的整体解决方法。

Description

基于zigbee无线技术的综合多媒体平台应用系统

技术领域

本发明涉及网络信息及嵌入式终端领域，特别涉及一种民用，商用的图像声音呈现，信息服务及相应联接设备的管理控制的无线应用系统。

背景技术

依托于各种芯片成本大幅降低以及产品开发模块化从而使得原本只有工业或高端商用领域才被消费的电子产品如今也成为普通民众的家用设备。监控，安防，门禁，能源管理等系统都逐步普及。而这一切目前仍处于一个各自工作管理受限于户的地域模式中。除此之外各种数码终端产品，电子产品更是比比皆是，功能各有侧重。在加上因特网已经融入了整个城市，从而使得一个整合各种数码电子产品，从功能上进行扩展，从地域管理进行扩展，从使用灵活性进行扩展，从即时性进行扩展的应用方案有了实施的可能性和大量的客户群。

2010年是一个物联网的时代，温家宝总理提出了“将着力培育发展物联网等新兴产业”的口号。有此可见，以传感器加网络模式的产业经济将会被大力扶持。传感器的应用将不会只局限与以往的工业应用上，民用产品上将会成为巨大的产业发展方向。预计不久基于智能家庭的温度湿度，瓦斯天然气，远程控制的家电(例如：空调，加湿器，电饭煲等)，电力等传感器都将被集成于相关的应用方案进行推广，各种家电设备也将会被集成各种功能的传感器，最终利用网络进行更有效的管理及使用。

基于ZigBee协议的无线技术是近年来新衍生的无线技术。2005年全球ZigBee器件的出货量达到100万个，2006年超过8000万个，2008年超过1.5亿个。由此可见，在未来其应用可以涉及到人类日常生活和社会生产活动的所有领域。其典型应用领域如下：数字家庭领域，工业领域，智能交通。其中数字家庭领域在国外是zigbee产品的主攻领域并形成一定的市场规模，例如：韩国第三大移动手持设备制造商Curitel Communications公司已经开始研制世界上第一款Zigbee手机，该手机将可通过无线的方式将家中或是办公室内的个人电脑、家用设备和电动开关连接起来。这种手机融入了“Zigbee”技术，能够使手机用户在短距离内操纵电动开关和控制其他电子设备。但是在国内zigbee融合家庭智能设备还属刚起步阶段，国内的zigbee研发生产厂商还把目光集中在zigbee传统领域上。这也正是发明基于zigbee终端的互联网和物联网的综合多媒体平台应用的初衷和目的所在。

基于zigbee协议的无线技术以其功耗低，无线频道和协议免费，组网灵活，传输安全的特性，从而透过其将各种电子产品整合在一起溶入现有的网络，并衍生出各种相关的服务，将会是一个完美的低成本解决方案。

发明内容

本发明提供了以用户已有网络为平台，电子商务网站提供信息服务及定制服务，无线终端设备提供时间、图像、监控和信息交互功能的家用、商用的多领域应用的解决方法及其终端设备。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

提供一种基于因特网的咨询和管理系统，包括信息交互及设备管理平台及其用户终端。用户终端通过用户已有的网络接口接入因特网从而连接到信息交互及设备管理平台，该用户终端通过zigbee协议无线网络和用户处理控制模块及第三方产品进行通讯。该信息交互及设备管理平台以网站模式呈现。平台主要分为用户服务接口模块，数据管理模块，信息处理模块，业务管理模块。用户终端的私有信息及共用信息由数据管理模块负责储存检索，管理。业务管理模块负责向用户终端提供由用户定制的服务功能及发布公共服务。信息处理模块负责处理用户信息，业务信息。用户服务接口模块为以上模块和用户终端交互提供连接和传输。

提供一种用户终端。该终端可划为两大功能模块。以太网/无线转换模块，用户服务模块。

以太网/无线转换模块具有10M/100M自适应网络接口，通过该接口和用户已有网络的路由器，调制解调器连接上网从而可以连接到信息交互及设备管理平台的网站，该转换模块提供zigbee协议无线接口，可以和指定的用户区域内的其它zigbee设备通讯，该模块把以太网格式信息和zigbee协议格式信息根据实际需要进行相应的转换后发送到信息交互及设备管理平台或指定的设备。

处理控制模块通过zigbee无线接口和其它设备的zigbee无线接口进行通讯。然后由数据分析子模块解析数据后分发给相应的各个子模块做处理。图像音频处理子模块负责处理用户终端的LCD，摄像头，麦克风，喇叭的设备功能。用户常用应用程序子模块负责处理用户终端时钟对时，门禁监控管理，咨询管理的功能。用户触摸控制子模块负责处理与用户通过触摸屏进行人家交互的控制功能。设备管理子模块负责通过zigbee无线接口或其它通信协议接口与第三方设备信息交互后而实现对第三方设备进行管理的功能。

信息交互及设备管理平台的方法是建立一个具有大型数据库的网站。用户登陆网站后注册自己终端设备的信息。网站为该用户建立一个私有的管理账户。用户可以在此账户下定制所需的服务。用户终端连接上因特网后会和该网站建立连接，验证为合法用户后，管理平台会在数据库中检索其定制的服务，并由平台的相应服务模块提供服务。此外，该平台和用户终端为B/S架构，因此，除了用户终端以外其它第三方具有zigbee无线接口的设备如向管理平台开放其管理协议，则用户可以通过该平台远程控制，管理，监控相应的第三方设备。

与现有技术相比，本发明实施的基于互联网和物联网的综合多媒体平台应用和实现方法通过用户现有的网络作为信息接入平台，无线收发的方式作为控制交互的手段。这种用户区域内采用无线传输，用户区域外采用有线网络的方法，除了满足用户产品基本功能的需求以外，还补充了用户获得咨询的途径，成为手机，电脑，广播电视等媒体外又一种即时信息交互的方法，同时使得用户在设备区域以外也能通过网络进行管理监控，最大化提升设备的智能化，并且成本低廉。

同时，本发明应用zigbee技术的无线+有线的物联解决方法和现有技术无线WIFI网络或有线网络的物联解决方法相比，克服了

1)有线网络布线繁琐，设备使用安放不灵活，增加用户区域内的冗余物的缺点。

2)WIFI无线网络需要接入点，功耗大，组网成本高，辐射大的缺点。

zigbee技术的无线+有线的物联解决方法和现有的有线网络+无线路由器的解决方法比，克服了无线路由器网络传输距离短的缺点，无线路由器传输距离一般是30-50米，但如果中间有障碍物，信号衰减的将十分厉害，如果是远距离就需要安装增益天线了，而本发明中的有线+zigbee无线网络解决方法覆盖范围为75米-100米，穿墙性也比普通无线路由器好。

zigbee技术的无线+有线的物联解决方法和其它物联方法相比，其还可以解决定位问题。使用这种有线+zigbee无线方法组网在配合用户区域内的zigbee终端设备就可以测算出zigbee终端设备的位置，从而可以应用在需要人员定位和物体定位的应用场合中，配合有线网络的远程传输功能从而实现了一个低成本的远程定位功能。而其它的有线或无线网络只能实现数据传输的功能而无法实现定位功能。

附图说明

图1是基于互联网和物联网的综合多媒体平台应用和实现方法的应用功能图；

图2是基于互联网和物联网的综合多媒体平台应用和实现方法的原理图；

图3是用户终端登陆信息管理平台流程图；

图4是信息管理平台添加用户终端流程图；

图5是信息管理平台发布信息流程图；

图6是用户终端接收处理信息流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实例进行详细的说明。

如图1所示，为综合多媒体平台应用系统基本架构由Web服务器，以太网/无线转换模块，处理控制模块组成。以太网/无线转换模块通过用户自身已开通的广域网服务(电信，有线通，光纤，3G等)连接到Web服务器。Web服务器为用户终端提供各种信息服务。Web服务器提供服务的方式为：通过面向服务(Service-oriented architecture，SOA)架构，把各类信息进行封装配合服务器后台管理程序，终端数据库信息，以广播，多播，单播的方式通过TCP/IP协议和用户终端中以太网/无线转换模块建立连接，从而进行信息交互。以太网/无线转换模块完成把以太网信息帧转换成zigbee协议信息帧并通无线连接发送至与其配对成功的用户模块，或者以太网/无线转换模块把zigbee协议信息帧转换成以太网信息帧发送至Web服务器。用户模块上运行智能嵌入式操作系统(例如：Windows CE)，运行在操作系统上的数据解析处理子模块，图像音频处理子模块，应用程序子模块，触摸控制子模块，设备管理子模块通过设备驱动程序控制连接在用户模块上的摄像头，显示屏，麦克风，触摸屏，控制器为用户提供时间，图像音频，门禁监控等基本功能服务，通过zigbee无线接口和以太网/无线转换模块信息交互从而达成Web服务器发布的信息服务及设备管理服务。此外，如果有第三方设备具有zigbee无线接口同时开放其管理通讯协议或使用本系统方案提供的zigbee无线接口管理通讯API程序库，用户模块将会成为这些设备的一个管理终端，用户可以直接通过用户模块或通过Web服务器管理第三方设备，从而实现远程抄表，天热气/煤气泄漏侦测，空气质量侦测管理，智能家电，老人/幼儿监护，贵重物品监管等物联网服务功能。

如图2所示，信息交互及设备管理平台1即是建立在Web服务器上。平台主要有用户服务接口模块11，数据管理模块12，业务管理模块13，信息处理模块14构成。服务接口模块11处理和用户终端的连接及信息传输，根据服务的需要和用户终端建立TCP/IP连接或UDP连接。数据管理模块12负责平台内大型数据库的日常管理维护，其它模块请求的数据检索，查找，删减，比对。业务管理模块13负责执行处理平台向用户开放的各种服务，所有的公共业务，私人业务及第三方设备业务的管理，执行，发布都由其完成。信息处理模块14负责处理来自Web服务器前台用户提交的信息，平台管理人员提交的业务信息，解析信息类型，要求后做出相应的处理或提交其它模块处理。

如图2所示，用户终端2由以太网/无线转换模块21和处理控制模块22构成。

如图2所示，以太网/无线转换模块21由10/100M网络接口211，以太网/无线转换子模块212，zigbee协议无线接口213组成。10/100M网络接口211为用户终端2和信息交互及设备管理平台1之间的广域网连接提供物理层连接服务。zigbee协议无线接口213实现以太网/无线转换模块21和处理控制模块22之间的无线数据交互。以太网/无线转换子模块212把来自10/100M网络接口211的以太网封包或来自zigbee协议无线接口213的无线封包做相应的转换后在递交到10/100M网络接口211或zigbee协议无线接口213后由它们发送至信息交互及设备管理平台1或处理控制模块22。以太网/无线转换模块21由一颗ARM7MPU作为处理器，操作系统为uClinux。

如图2所示，处理控制模块22由zigbee无线协议接口221，数据分析子模块222，图像音频处理子模块223，应用程序子模块224，触摸控制子模块225，设备管理子模块226组成。

如图2所示，zigbee无线协议接口221负责接收来自zigbee协议无线接口213的无线数据包，接收完成后将数据包递交至数据分析子模块222进行分析处理，或者将由处理控制模块22下的其它的子模块递交过来的数据包发送至zigbee无线协议接口213。

如图2所示，数据分析子模块222将接收到的数据包进行解析，分析其类型，信息，包含的请求后，在递交至其它子模块做相应的处理。

如图2所示，图像音频处理子模块223通过管理连接在其之上的显示屏，摄像头，麦克风，喇叭等外设向用户提供图像，声音方面的功能以及有必要时将接收到来自信息交互及设备管理平台1或第三方设备3的信息以图像，文字或声音形式通知用户。

如图2所示，常用应用程序子模块224负责完成用户终端2为用户提供的基本服务。可以为用户提供时钟闹钟，数码图片显示管理，门禁监控服务。

如图2所示，用户触摸控制子模块225负责处理来自用户点击触摸屏后下达的用户指令，接收解析指令后，封装指令数据后递交至处理控制模块22下相应的子模块处理。

如图2所示，设备管理子模块226负责处理通过其它接口如RS232，SPI，USB等其它接口连接在处理控制模块22上的其它外设。根据用户来自触摸屏或者网站服务器的命令而对这些外设进行操控。此外，如果第三方设备3开放其通讯管理协议，设备管理子模块226也将负责对这些设备的操控。根据用户指令封装成指令数据包递交给zigbee无线协议接口221发送至第三方设备3。

如图2所示，用户终端2是一个使用高性能处理器的嵌入式设备，具有丰富的外设接口，容量适宜的内存和存储器。运行Windows CE操作系统。

如图2所示，第三方设备3是能提供zigbee无线协议接口的任何设备。只需设备厂方开放其设备通讯管理协议或采用本系统提供API程序库，就能将其设备集成进本方案进行统一管理以及实现远程监控。

下面结合具体的实施对本发明的工作原理及使用方法进一步说明

如图3所示，是本发明中用户终端连接信息交互及设备管理平台的流程图，包括如下步骤。

步骤1以太网/无线转换模块连接上因特网。实施方式以太网/无线转换模块提供标准的RJ45接口用于使用网线把以太网/无线转换模块和用户已有的上网设备(ADSL，路由器，交换机)连接在一起。同时以太网/无线转换模块被用户分配了一个用户区域内的网络地址。

步骤2连接信息管理平台。实施方式以太网/无线转换模块预存了信息管理平台的服务器网络地址。从而使用网络套接字对服务器发起TCP/IP连接请求，一旦服务器响应则绑定连接，准备开始数据交换。

步骤3登陆服务器。以太网/无线转换模块向服务器发送验证信息(用户帐号，密码)，并等待服务器返回验证结果。

步骤4如果服务器返回登陆成功信息，以太网/无线转换模块将继续绑定和服务器的TCP/IP连接，等待接收服务器数据或者传送用户数据至服务器。

步骤5如果登陆服务器不成功，以太网/无线转换模块断开和服务器的TCP/IP连接，并通过zigbee无线接口向处理控制模块发送登陆失败的信息。

步骤6处理控制模块接收到登陆失败信息后通过图像音频处理子模块将登陆服务器失败及失败原因显示在显示屏上供用户为后续处理作参考。

如图4所示为信息交互及设备管理平台验证用户终端登陆服务器的流程图，包括如下步骤。

步骤1信息管理平台用户服务程序，数据库，管理程序都已准备就绪等待用户终端连接请求。

步骤2响应用户终端的请求建立TCP/IP连接。

步骤3验证用户终端登陆信息是否合法，实施方法是将用户终端提交的用户帐号，密码提交给信息管理平台的数据管理模块在数据库中进行检索和比对，并向用户终端返回验证信息。

步骤4如果为非法用户则断开和该用户终端的TCP/IP连接。如果为合法用户将用户终端的用户信息，网络地址，硬件地址，用户已开通的服务信息登记到信息设备管理平台数据库中的在线用户终端数据表中。

如图5所示为信息交互及设备管理平台向用户终端发送信息的流程图，包括如下步骤。

步骤1信息发布。实施方式为信息管理平台的工作人员手工在平台的信息库中添加信息，用户在信息管理平台的网站页面里输入请求信息，及信息管理平台后台的业务处理模块自动获取业务信息。

步骤2根据信息发布的对象，信息管理平台检索数据库中在线用户终端数据表。

步骤3判断对象是否存在数据表中。

步骤4如果被要求接收信息的用户终端存在于数据表中，如果之前已经和该用户终端建立TCP/IP连接则使用此连接发送信息，如果连接已失效则根据数据表中记录的用户终端信息重新发起连接后发送信息。

步骤5如果被要求接收信息的用户终端不在数据表中，向提出请求检索数据的模块返回失败信息。

如图6所示为用户终端接收到信息后的处理流程图，包括如下步骤。

步骤1用户终端通过TCP/IP连接已经和信息交互及设备管理平台绑定，等待来自信息管理平台传送过来的信息或者用户区域内其它zigbee协议接口设备发过来的信息。

步骤2接收到信息经校验无差错后，递交给数据分析子模块处理。

步骤3数据分析子模块收到数据进行解析后，有些数据直接进行处理有些需要分发给其它子模块做进一步处理。

步骤4用户终端中其它子模块接收到数据后根据信息的要求分别控制模块所属的外设，接口，程序做出执行动作，从而达成信息要求的服务。

步骤5信息被执行完成后执行该信息的子模块判断该信息执行情况是否需要返回信息发送方。

步骤6如果需返回执行情况，则该执行模块把需返回的信息封装后传递给zigbee协议无线接口由它负责发送返回信息。

以上对本发明所提供的一种基于互联网和物联网的综合多媒体平台应用和实现方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于互联网和物联网的综合多媒体系统，包括信息交互设备管理平台和用户终端，其特征在于：用户终端通过用户已有的网络接口接入因特网从而连接到信息交互及设备管理平台，该用户终端通过基于zigbee协议的无线网络和用户处理控制模块及第三方产品进行通讯，该信息交互及设备管理平台以网站模式呈现。

2.如权利要求1所述的综合多媒体系统，其特征在于：综合多媒体系统的信息交互及设备管理平台包括用户服务接口模块，数据管理模块，业务管理模块，信息处理模块：

该数据管理模块提供用户终端的数据管理功能；

该业务管理模块向该用户终端提供业务管理功能；

信息处理模块向该用户终端提供信息处理服务；

以上模块通过该用户服务接口与该用户终端进行数据交互。

3.如权利要求1所述的综合多媒体系统，其特征在于：该用户服务接口模块通过面向服务架构，将各类信息进行引用封装，以统一的Web service接口方式发布，提供给该用户终端使用，同时该用户终端也以Web service的接口和该信息交互及设备管理平台进行数据交互；同时该用户服务接口模块还用于根据该业务管理模块的指示向外围信息系统调用外围信息，此时由该用户服务接口模块提供外围接口的再次引用封装。

4.如权利要求2所述的综合多媒体系统，其特征在于：其信息交互及设备管理平台向第三方智能设备提供了一个自定义的通讯管理协议，第三方设备可以把自身信息按通讯管理协议格式封装后递交给信息管理平台，信息管理平台根据通讯管理协议解析数据后，掌握该设备的信息及用户可控的管理命令格式，从而达成利用网络平台对第三方设备也能进行远程控制；用户可通过登陆其信息交互及设备管理平台的私有帐户后进入其私有管理界面，可以在其私有管理界面下远程管理其设备区域内的用户终端及支持本平台开放的通讯管理协议的第三方设备。

5.如权利要求2所述的综合多媒体系统，其特征在于：该数据管理服务包括如下各种管理功能：用户数据的登记，用户数据删除，用户数据的增加和删减，用户数据的检索，用户数据的比对，上述管理功能由该信息交互及管理平台根据该用户服务接口模块从该用户终端接收到数据或者用户及系统维护人员从该系统的信息管理平台的人机交互界面输入后向该数据管理模块提供。

6.如权利要求2所述的综合多媒体系统，其特征在于：该业务管理模块包括如下多种管理功能：信息服务管理，远程控制管理，设备管理，上述管理功能通过该用户服务接口和该用户终端信息交互后实现。

7.如权利要求2所述的综合多媒体系统，其特征在于：该信息处理模块包括如下多种管理功能：信息采集，信息分析，信息处理，上述管理功能通过该用户服务接口和该用户终端信息交互后或用户及工作人员通过人机交互界面输入信息后实现。

8.如权利要求2所述的综合多媒体系统，其特征在于：该用户终端包括以太网/无线转换模块和处理控制模块，该用户终端通过以太网/无线转换模块和该用户服务接口模块进行数据交换。

9.如权利要求8所述的以太网/无线转换模块，其特征在于：该模块还包括10/100M网络接口，以太网/无线转换子模块，zigbee协议无线接口，由10/100M网络接口通过有线网络与信息交互及设备管理平台通过Web service接口进行数据交互，由zigbee协议无线接口与处理控制模块通过无线网络进行数据交换。

10.如权利要求8所述的处理控制模块，其特征在于：处理控制模块还包括zigbee协议无线接口，数据分析子模块，图像音频处理子模块，常用应用程序子模块，用户触摸控制子模块，设备管理子模块：

图像音频处理子该子模块由显示屏，摄像头，喇叭，麦克风及其驱动程序组成，其功能根据接收到的信息指令或者系统预设的指令通过驱动程序控制相应的图像音频设备从而完成服务；

常用应用程序子模块为一组系统预设的应用程序集合，不需要依赖于外部信息的触发即能自动实现系统为用户提供的基本服务如时钟服务，对时服务，监控服务，信息获取服务；

用户触摸控制子模块由触摸屏及其驱动程序组成，用户可以通过直接操控触摸屏和该用户终端进行信息交互从而实现用户的要求达成；

设备管理子模块由USB接口，以太网接口，RS232/485接口，SPI接口及其驱动程序组成，可以根据接收到的信息后通过管理控制连接在这些接口上的各种设备，从而满足用户需求或信息命令；

该处理控制模块的功能是根据接收到的信息实现各种业务，由zigbee协议无线接口与和以太网/无线转换模块或第三方设备的zigbee协议无线接口交互数据后获得信息或者是用户直接通过触摸控制模块下达命令信息，该模块获得信息后由数据分析子模块进行解析，根据分析结果递交给该模块中的其它子模块实现信息要求达成的功能。

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