基于分布式存储的照明系统实时同步机制.pdf

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1、第３７卷第１期杭州电子科技大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．３７Ｎｏ．１２０１７年１月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｎｇｚｈｏｕＤｉａｎｚｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ）Ｊａｎ．２０１７ＤＯＩ：１０．１３９５４／ｊ．ｃｎｋｉ．ｈｄｕ．２０１７．０１．００７基于分布式存储的照明系统实时同步机制孟欣，游彬，陈科明（杭州电子科技大学电子信息学院，浙江杭州３１００１８）摘要：以服务器为中心的集中式信息同步机制已无法满足现代智能照明系统多用户、内外网同时操作的需求，提出了一种基于分布式存储的照明系统实时信息同步机制，实现了多用户之间信息的实时同步，同时也实现了多用户局域网或互联

2、网的同时操控．实际应用测试表明，系统的同步良好．关键词：分布式；信息同步；智能照明系统中图分类号：ＴＰ２７３＋．５文献标识码：Ａ文章编号：１００１－９１４６（２０１７）０１－００２９－０３０引言近年来，智能技术与ＬＥＤ照明技术的结合创造了崭新的照明文化．智能照明系统向多平台、多用户、多网络的方向发展．目前典型的室内智能照明系统中，照明灯具通过ＷｉＦｉ、ＺｉｇＢｅｅ、私有协议等与网［１－２］［３］关互联互通，网关统一接入互联网，与服务器、手机等进行通信．基于此架构，系统满足多终端（微［４］信、苹果、安卓）对照明灯具的操作，并实现了多用户局域网或互联网的同时操控．但是，系统的机制无法

3、实现信息的实时同步．智能系统的实时信息同步机制已经有大量的研究成果，文献［５－６］结合云计算和消息队列遥测传输（ＭｅｓｓａｇｅＱｕｅｕｉｎｇＴｅｌｅｍｅｔｒｙＴｒａｎｓｐｏｒｔ，ＭＱＴＴ）技术，订阅者通过订阅特定话题，得到话题的所有消息，从而实现了信息的实时同步．文献［７］采用ＨＴＴＰ协议，客户端通过对云端数据库的查询获得系统的实时信息．以上机制都是将系统信息存储于服务器，用户所需信息必须通过互联网从服务器获取，不能在局域网内运行，无法满足用户内外网同时操作的需求．为此，本文提出了基于分布式存储的照明系统，实现了多用户之间的信息实时同步，在没有互联网的情况下，系统也能正常工作．１

4、基于分布式存储的信息实时同步机制目前，在家庭智能照明系统中，用户主要通过手机ＡＰＰ来控制灯具的状态．系统的信息同步主要指手机ＡＰＰ上的用户信息和系统实际状态的同步．在系统运行中，信息同步主要包括两个方面：ＡＰＰ在开启时，通过查询方式获得系统的实时状态，实现信息同步；灯具状态变化时，系统主动向多个用户通知状态的改变，从而实现信息同步．１．１信息的分布式存储方案传统的集中式信息存储如图１所示，用户通过互联网从服务器获得系统信息．本文提出的分布式信息存储如图２所示．在用户家庭中，手机与网关处于同一个局域网内，不需要服务器和互联网的参与就能直接进行信息的交互，交互速度更快，运行成本更低．

5、本文将用户控制所需的系统信息分成３部分：服务器存储灯具与房间的逻辑关系；网关保存无线网络的状态信息；智能灯具保留灯具的状态．灯具与房间的逻辑关系可由用户设置，用户ＡＰＰ通过互联网与服务器进行同步．当用户无法连接互联网时，用户先在本地保存相关信息，等待下次互联网网络质量良好时再进行信息的同步．无线网络的状态信息包括收稿日期：２０１６－０９－１４作者简介：孟欣（１９９１－），女，江苏徐州人，硕士研究生，物联网技术．通信作者：游彬副教授，Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｏｕｂｉｎ＠ｈｄｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．３０杭州电子科技大学学报（自然科学版）２０１７年集中器地址、节点地址等，可直接通过局域网获得．由于受

6、到多个用户的操控，用户通过局域网访问网关得到灯具状态的实时信息，灯具的状态包括开关、亮度、颜色等．图１集中式信息存储图２分布式信息存储１．２信息同步的实现用户信息的同步实现主要包括两个方面．一方面，在ＡＰＰ开启时，进行网络检测，同步灯具与房间的逻辑关系，向网关查询无线网络的状态信息后，向智能灯具读取灯具的最新状态，实现用户开启ＡＰＰ时的系统信息的实时同步；另一方面，当ＡＰＰ对智能灯具进行操作时，发送命令帧到灯具，灯具进行反馈，网关主动广播给同一网关的其他用户，从而实现多用户的信息实时同步．１．２．１ＡＰＰ开启时信息的同步当ＡＰＰ被用户打开后，整个系统信息同步的流程图如图３所示．１

7、）通过与服务器的信息交互，完成灯具与房间的逻辑关系更新．用户完成登录后，软件后台判断是否能够连入互联网，若不能，使用本地数据库的信息，直接跳到步骤２．若可以连接，发送当前网关的版本号请求，请求成功后，与本地数据库版本号进行比较，若版本号一致，则本地数据库的逻辑关系为最新信息，直接跳到步骤２．否则将发送网关信息请求，将云端返回的ＪＳＯＮ数据进行解析，覆盖本地数据库信息，如图４所示．２）与网关进行通信，完成无线网络的状态信息更新．ＡＰＰ后台发送查询命令到网关，网关返回无线网络信息．返