智能家居系统网关与服务器连接方案

在新式智能家居系统系统中，家庭网关将替代PC机做为家中控制管理中心。传统式客户端/服务器方式不可以维持家庭网关与远程控制服务器即时连接。基于上百万级的家庭网关与服务器维持长连接的目地，选用主从关系服务器架构进行web服务，心率体制保障网关ip与服务器即时连接的方案。

1、新式智能家居系统系统总体架构

基于传统式C/S构架的智能家居系统系统需要维持一台PC机运作分布式数据库才可以做到随时随地控制的目地，这与智能家居系统翠绿色环保节能的核心理念相违反。在光纤线到户的促进下，PON上行下行家庭网关在全国各地获得普及化，而且有功耗低维持长期工作中的特性，适合用以智能家居系统系统中。

本方案设计方案一种新式智能家居系统系统，由家庭网关取代PC变成家中网络控制管理中心。紧紧围绕家庭网关与远程控制服务器互连难题进行，讨论一种适合家庭网关与远程控制服务器的连接方案。基于家庭网关的智能家居系统系统总体架构如图所示1所显示。智能家居系统系统由感应器网络，家中控制管理中心，远程控制服务器，移动终端构成。在其中感应器网络根据ZigBee、Wi-Fi等无线通讯技术建立。

传统式的智能家居系统系统中控制管理中心选用家庭用PC和融洽器等机器设备，新式的智能家居系统系统如图所示1所显示，选用家庭网关当做家中控制管理中心的人物角色。

2、新式智能家居系统系统中家庭网关与服务器连接的设计方案与完成

2.1远程控制服务器方案设计方案

传统式的服务器方案通常使用单一服务器方式，传统式业务流程不需要客户端与服务器维持长连接，客户端读取数据时推送一个连接就可以。而且客户端运作在PC机上，客户端对服务器进行连接后，服务器可储存客户端的IP详细地址和端口号，当服务器需要给客户端传送数据时直接用客户端的IP详细地址和端口就可以。因此 用单一服务器即能达到传统式业务流程的要求。

当订单量大的情况下，传统式服务器选用服务器群集技术来确保服务器不因业务流程过多而偏瘫。伴随着智能家居网关客户逐渐升高，客户将做到上百万级。每一个网关ip都需要与服务器维持长连接，与此同时服务器还需要与移动端通讯。为了更好地确保服务器的负荷会做到上百万级时，其仍能一切正常其一切正常工作中，本方案选用主从关系服务器架构来完成web服务。主服务器承担网关ip与服务器初次创建连接，随后依据所在位置等要素为网关ip分派一个从服务器并告之其IP等信息内容，网关ip再依据从服务器信息内容对从服务器进行连接，创建连接后网关ip与从服务器维持长连接并断掉与主服务器的连接。

主服务器对移动终端也是这般，只承担初次创建连接，分辨该手机号码控制的网关ip分派到哪一个从服务器，随后让其对从服务器进行连接。

本方案设计方案的服务器架构如图2所显示，由主服务器和从服务器构成，网关ip第一次连接或是与服务器连接终断后重新连接全是对主服务器进行，主服务器接到网关ip进行的连接信息内容后进行验证，查询是不是在服务项目网关ip目录，验证取得成功后分派从服务器IP和微信服务号给网关ip。从服务器用以维持与网关ip的长连接，一方面可以对网关ip推送控制指令，一方面可接受网关ip汇报的监管信息内容。预留主服务器用以主服务器常见故障时转换使用。

2.2家庭网关与远程控制服务器连接方案的设计方案

家庭网关隶属的网络自然环境为电信运营商的子网掩码自然环境，IP动态性变更，而且历经了双层NAT变换，服务器没法对网关ip进行积极连接。而客户需要随时随地对家庭设备进行控制，服务器务必随时随地可以对网关ip进行连接。为了更好地完成家庭网关与远程控制服务器相互之间通讯。

本方案选用socket长连接方式完成，服务器配置固定不动IP，网关ip通电后进行对服务器的socket连接，连接取得成功后维持连接不终断，服务器可根据此socket连接收取和发送网关ip的信息内容。

2.2.1网关ip与服务器长连接及出现意外终断修复的设计方案完成

客户需要随时随地实时监控家中信息内容，比如回家的路上开启中央空调，离去的道上关闭开关电源等，网关ip也需要随时随地向用户满意度家中异常，比如浓烟警报信息内容，因此 家庭网关务必与服务器随时随地维持连接。

本方案选用心跳包监管网关ip与服务器中间的长连接，当网关ip与服务器连接取得成功后，服务器每过一段时间（临时设定为15s）向网关ip推送心跳包，网关ip接受到心跳包后需马上回复心跳包给服务器。若超出5次无回复，则判断为连接断。

服务器会将次网关ip线上标示部位为0，一样家庭网关发布后会出现监管心率进程，若持续75s内无心率信息内容，则会判断已与服务器断掉连接，网关ip会自动关机连接服务器进程。

2.2.2家庭网关控制权安全系数的设计方案

家庭网关的控制权务必是确保是家庭主要成员，不可以让路人获得控制权，不然会带来无法估量的不良影响。家庭网关储存有一个可控性手机号码目录，务必根据当地web连接后才可以变更，不可以远程控制变更（避免网络黑客等运用系统漏洞远程控制加上控制权）。网关ip连接服务器后会汇报可控性手机号码目录，只有在目录中的号才可以远程登陆服务器，而且手机上远程登陆服务器还需要手机验证码相互配合，避免别人掩藏登陆。手机登录服务器后，推送控制家庭网关的指令的时候会在信息头顶部提升手机号码信息内容，网关ip接到信息内容后会核查该手机号码是不是在当地可控性手机号码目录中（避免服务器的手机号码目录与网关ip当地手机号码目录不一致）。

2.3家庭网关连接控制控制模块工作内容

家庭网关的软件步骤如图4所显示，通电后复位，随后向主服务器推送连接信息内容，若没法连接主服务器则向预留主服务器推送连接信息内容。连接上主服务器后会汇报本身的一些信息内容，包含可控性手机号码目录，主服务器会依据所在位置等信息内容回到一个近期的从服务器编号和IP详细地址等信息内容，随后网关ip连接从服务器。

若连接从服务器连接不上，则会意见反馈给主服务器，主服务器会回到另一个从服务器的编号和IP详细地址信息内容用以连接。连接好从服务器后，家庭网关就可以完成实时监控，但务必与从服务器维持心率连接，才可以确保其是可控性情况。

2.4仿真模拟测试的测试流程和結果

本仿真模拟测试方案中，为使数据库浏览高效率达到特性规定，且PC远程控制控制可直接用电脑浏览器完成，主服务器选用PHP的YII架构构建的web服务器，手机上等终端设备和家庭网关连接主服务器则需要创建一个socket连接并把数据信息封裝为http协议书。主服务器承担储存网关ip信息内容，可控性手机号码目录等信息内容，并承担派发从服务器编号和IP给网关ip，搜索与手机号码匹配的网关ip所属的从服务器编号和IP并发给验证后的手机上。

从服务器则选用PHP的Workerman架构来构建，此架构是一个基于PHP的socket服务项目架构。网关ip与从服务器连接后维持心率，手机上获得从服务器编号和IP后连接从服务器，依据网关ip微信服务号关联与网关ip在同一个微信服务号里，在一个微信服务号里可包括好几个手机上，但只有一个网关ip，手机上和网关ip中间可以相互之间通讯。服务器端开启workerman的过程，打开服务项目，如图所示5所显示。

网关ip远程登陆到服务器，id为67，微信服务号为1，与服务器维持心率连接，如图所示6所显示。电脑浏览器远程登陆，服务器验证后分派其id为68，配对到网关ip所属微信服务号为1，向网关ip（id为67）传出命令“light1turnon”，服务器将命令发送给网关ip。

总结

仿真模拟完成结果显示，根据心率维持家庭网关与远程控制服务器长连接，分派微信服务号确保手机上与家庭网关关联的方案行得通。用家庭网关替代传统式PC做为智能家居系统系统中家中的控制管理中心，能充分运用现有家庭网关資源。

文中来自《电子设计工程》，由微云网络小编梳理！

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