一种跨平台的物联网与智能设备的通信系统及其通信方法技术方案

本发明专利技术是一种跨平台的物联网与智能设备的通信系统及其通信方法。本发明专利技术涉及物联网智能家居技术领域，本发明专利技术系统包括：智能音箱、家居设备、云平台、网关和web服务器；用户通过智能音箱控制家居设备，智能音箱通过无线网络将音频数据上传至云平台，云平台通过音频转文字解析用户意图，并将解析得到的参数传输至web服务器；家居设备对网关发起请求连接，网关将家居设备消息解析并发送至web服务器。本发明专利技术解决由于商用物联网定义的强封闭协议带来的两个平台之间数据难于进行交互的问题，通过实现一个能用且易用的跨平台智能家居联动服务的方式，降低信息共享的门槛，使消费者无需购买功能重复的不同云平台的系统。买功能重复的不同云平台的系统。买功能重复的不同云平台的系统。

【技术实现步骤摘要】
一种跨平台的物联网与智能设备的通信系统及其通信方法


[0001]本专利技术涉及物联网智能家居
，是一种跨平台的物联网与智能设备的通信系统及其通信方法。

技术介绍

[0002]最近几年，随着物联网与人工智能的深度融合技术的进步和市场的扩容需求，物联网开放平台日渐完善成熟，智能设备应用也得到了迅速发展。然而物联网这个新兴行业发展到现在，工业界的企业根据自身的发展情况和用户需求制定了不同的规范标准，许多智能家居平台都为开发者提供了规范接口用于控制设备完成业务逻辑。这些IoT平台之间的信息不能共享和重用，各自独立成为信息孤岛。导致不同的物联网智能家居云平台相互隔离，呈现一种竖井式的发展状态。异构物联网云平台间的资源互通因为严格的开放访问权限、不同的数据描述形式以及传输通信协议成为了一个较难解决的问题。
[0003]在这种需求下，目前的研究工作中提出了不同的解决办法，以实现跨平台物联网家居设备相互通信。
[0004]第一种办法是制定一个统一标准去实现跨平台智能设备的相互通信。最常见的是制定一个标准框架，所有物联网云平台需要按照其提出的标准完成构建。但是为了达成标准框架的要求，会使各种独立的物联网平台系统的功能趋于扁平化和降低使用的效率。国外很多平台初期按照标准框架构建自己的服务，之后为了更好的适用消费者的需求，平台方渐渐脱离了一个制定好的通用标准。此外这个方法的缺点是扩展性差，已经实现完备的第三方系统平台很难修改自己的体系架构来完成对标准框架的对接。
[0005]另一种解决方法基于面向服务的架构。将资源抽象成接口，虽然比起第一种方法相对提高了扩展性，但是由于没有定义统一的接口规范。在这种情况下，如果不同的平台的设备想要进行互相通信，需要双方都对标准接口进行适配，适配成功后利用标准接口通信。这就导致了如果平台个数较多时，需要对每一对互相通信的设备进行接口适配，效率会指数级下降。
[0006]目前可探寻的国内的解决办法是由中国家用电器协会制定的《智能家电云云互联互通标准》。该标准提出了异构的云平台如何进行交互的协议接口，为设备进行跨平台相互通信提供了一个规范。简单来说，首先需要进行跨平台通信的两对设备提供进行交互的接口，接口有关于交换信息、传输数据、进行设备管理控制和查询等功能信息，并且由另一方提供的开放接口实现应用层面的业务开发。这种研究方法也存在着不足之处，首先它仅仅是中国电商协会提出的意见征求稿。也就是说限于企业政策以及实现成本，还未投入应用。其次协议草案将翻译器工作下沉到云平台方实现，并未给出实现思路。
[0007]上述提到的几种如何实现跨平台物联网家居设备相互通信的方法，更多的是面向厂商层面。需要在产品出厂之前，或者完成对标准架构的对接，或者完成对异构平台接口的映射。设备上架后，一切成为定局，对于较小的单元如用户来说不可进行更改。本申请亟待解决的实际问题更多的是面向用户层面的消费者。
[0008]专利尝试将应用于人类语言的相似度计算映射到设备语言的对齐任务，实现对齐并翻译不同格式的物模型以及通信消息。建立跨平台的智能设备自动注册、自动验证、设备语言的自动翻译等机制的完整系统。最终建立跨平台的智能设备注册与验证、设备语言的自动翻译等机制为一体的智能服务，打破物联网行业封闭的生态。使消费者无需购买功能重复的不同云平台的系统。为用户使用智能家居设备提供便利，真正意义上能够实现万物互联互通。

技术实现思路

[0009]本专利技术为克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种跨平台的物联网与智能设备的通信系统及其通信方法，本专利技术提供了以下技术方案：
[0010]一种跨平台的物联网与智能设备的通信系统，所述系统包括：智能音箱、家居设备、云平台、网关和web服务器；
[0011]用户通过智能音箱控制家居设备，智能音箱通过无线网络将音频数据上传至云平台，云平台通过音频转文字解析用户意图，并将解析得到的参数传输至web服务器；
[0012]家居设备对网关发起请求连接，网关将家居设备消息解析并发送至web服务器。
[0013]优选地，所述web服务器包括用户交互系统、云平台虚拟设备和json翻译器：
[0014]所述用户交互系统采集用户设备功能信息，用户交互系统将传输的文本数据转换为对应平台的物模型，并将五模型自动注册到云平台，并在服务器中模拟形成云平台虚拟设备。
[0015]优选地，所述云平台虚拟设备接收解析得到的参数信息，并通过实时通信的方式将信息传输至json翻译器。
[0016]优选地，所述json翻译器对参数信息进行翻译，并将翻译后的信息传输至网关，网关发送至家居设备进行控制。
[0017]一种跨平台的物联网与智能设备的通信方法所述方法包括以下步骤：
[0018]步骤1：待用户发出指令后，确定家居设备的物模型并在服务器端模拟一个音箱所在平台的虚拟设备；
[0019]步骤2：在网关处上线家居设备，并且与web服务器端完成首次通信，由web服务器端将虚拟设备在云平台上线；
[0020]步骤3：用户通过云平台的智能音箱控制家居设备进行一次通信流程。
[0021]优选地，所述步骤1具体为：
[0022]服务器与客户端通过Fiddler进行通信连接抓取数据，云平台每隔几秒向居家设备发出请求，要求获得设备当前的状态，在这个通信过程中，所传递的json串恰好是项目需要的物模型，将获取到的物模型对齐为目标平台的物模型。
[0023]优选地，对齐为目标平台的物模型具体过程为：
[0024]将源平台物模型语料中待对齐的键值对集合以及目的平台键值对集合抽象为两个顶点集合sourceU、destinationV，语料中两组物模型的键值的相似度可以抽象为连接两个顶点子集的边的权值；为了计算相似度时不重不漏，依次连接两个顶点集的所有边，计算key的语义相似度：
[0025]确定语义网络中的两个单词所在的结点和的相似度为：
[0026][0027]两个节点中键值对的key值在WordNet语义网络中计算得到的相似度打分在0到1之间，对于找不到路径的情况函数返回
‑
1；
[0028]无需对找不到路径的情况进行惩罚，打分返回范围限定在闭区间，当词汇与自身进行计算时，返回的相似度为1；对左侧每个节点的边按边权排序，依次输出预测结果；
[0029]对key中的驼峰命名，尝试将驼峰命名拆解，重新计算二分图的边权；
[0030]计算value的字符近似比，使用用于比较序列间差异的difflib模块，difflib的核心是利用LCS算法计算字符级差异；
[0031]对于二分图中任意需要计算边权的两个节点v1、v2，分别对键值对中的key求解了字符近似比、语义相似度以及对value求解了文本相似度，并且根据不同的情况选择赋予不同的权值；
[0032]通过对多组云平台的通信时json消息的统计分析，可得跨平台通信时需要对齐的键值对对数均值不超过五对，同时考虑到设备间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种跨平台的物联网与智能设备的通信系统，其特征是：所述系统包括：智能音箱、家居设备、云平台、网关和web服务器；用户通过智能音箱控制家居设备，智能音箱通过无线网络将音频数据上传至云平台，云平台通过音频转文字解析用户意图，并将解析得到的参数传输至web服务器；家居设备对网关发起请求连接，网关将家居设备消息解析并发送至web服务器。2.根据权利要求1所述的一种跨平台的物联网与智能设备的通信系统，其特征是：所述web服务器包括用户交互系统、云平台虚拟设备和json翻译器：所述用户交互系统采集用户设备功能信息，用户交互系统将传输的文本数据转换为对应平台的物模型，并将五模型自动注册到云平台，并在服务器中模拟形成云平台虚拟设备。3.根据权利要求2所述的一种跨平台的物联网与智能设备的通信系统，其特征是：所述云平台虚拟设备接收解析得到的参数信息，并通过实时通信的方式将信息传输至json翻译器。4.根据权利要求3所述的一种跨平台的物联网与智能设备的通信系统，其特征是：所述json翻译器对参数信息进行翻译，并将翻译后的信息传输至网关，网关发送至家居设备进行控制。5.一种跨平台的物联网与智能设备的通信方法，所述方法基于如权利要求1所述的一种跨平台的物联网与智能设备的通信系统，其特征是：所述方法包括以下步骤：步骤1：待用户发出指令后，确定家居设备的物模型并在服务器端模拟一个音箱所在平台的虚拟设备；步骤2：在网关处上线家居设备，并且与web服务器端完成首次通信，由web服务器端将虚拟设备在云平台上线；步骤3：用户通过云平台的智能音箱控制家居设备进行一次通信流程。6.根据权利要求5所述的一种跨平台的物联网与智能设备的通信方法，其特征是：所述步骤1具体为：服务器与客户端通过Fiddler进行通信连接抓取数据，云平台每隔几秒向居家设备发出请求，要求获得设备当前的状态，在这个通信过程中，所传递的json串恰好是项目需要的物模型，将获取到的物模型对齐为目标平台的物模型。7.根据权利要求6所述的一种跨平台的物联网与智能设备的通信系统，其特征是：对齐为目标平台的物模型具体过程为：将源平台物模型语料中待对齐的键值对集合以及目的平台键值对集合抽象为两个顶点集合sourceU、dest...

【专利技术属性】
技术研发人员：程思瑶，王琦，刘劼，李峰，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：