CN102202016A - 一种基于家庭网关的体征感知中间件系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于家庭网关的体征感知中间件系统。本发明的方法包括：提出了该感知中间件系统的总体设计图，描述了反映体征的自身因素与环境因素，并且该系统是一个可以自身学习与预测的系统，从而增加了系统的健壮性。在该系统总体设计中，清楚的描述了设备控制器、命令操作器、浏览显示器、感知代理器之间的功能与工作方式。在描述感知代理器时，同时提出了一种用于管理用户数据的方式。本发明技术方案能够使得家庭网络内的设备更加高效，更加人性化的工作，并且能够及时便捷的给身处智能家居中的用户提供更简单、更舒适、更健康的生活方式。

Description

一种基于家庭网关的体征感知中间件系统

技术领域

本发明涉及数字家庭网关的中间件技术领域，具体涉及到家庭网关，中间件系统以及其他一些嵌入式系统中的体征感知中间件系统的实现方法。

背景技术

随着计算机产品越来越便宜和微型化，我们正在进入普适计算时代。以前对智能家居的理解大部分都关注于家庭网络内部的互联互通问题。在现阶段的研究表明，智能家居将把智能化系统带入一个更加广阔的领域，包括：能源管理智能化，警报监控智能化，医疗急诊智能化，设备操控智能化，甚至互动游戏的智能化等。

在智能家居中家庭网关将家庭范畴里的信息设备、通信设备、娱乐设备、家用电器、水电气暖计量表、健康保健设备、照明系统和安全系统等连接在一起组成一种局域网，各种终端设备通过家庭网络实现网络化，实现各种网络化的管理和服务，实现资源和服务的共享，实现家庭内部网络和外部网络的连接，将家庭网络系统扩展至社区和互联网等外部网络，使智能家居成为智能住宅小区和智能社会的基本单元。

中间件作为家庭网关的核心设备，负责管理家庭网络内部设备的所有软硬件资源。本发明作者在长期从事家庭网关中间件产品的研究与开发中提出了一种体征感知中间件系统，该中间件系统在智能家居的基础上提供了一种自动化的服务，该自动化服务可以用于控制室内灯光，空调温度，音响音量等。同时，该中间件系统可以通过传感器获取人体的脉搏、体温、表情等特征，然后根据获取的这些参数进行一定量的学习与猜测，从而感知到用户当前偏爱的家庭环境。最后，通过自动化服务设置该家庭环境。

发明内容

本发明提供一种基于家庭网关的体征感知中间件系统，该方案能够使得家庭网络内的设备更加高效，更加人性化的工作，并且能够检测到用户的当前体征，能够及时便捷的给身处智能家居中的用户提供更简单、更舒适、更健康的生活方式。

一种基于家庭网关的体征感知中间件系统，包括：设备控制器、命令操作器、感知代理器以及浏览显示器；整个感知中间件系统是基于家庭网络的OSGi框架的，OSGi服务平台提供在多种网络设备上无需重启的动态改变构造功能，从而能够支持在多个平台之间的可移植性；设备控制器工作于中间件系统和设备之间，用来向设备发送感知中间件的指令来控制设备，从而达到使该设备提供某项服务的功能；命令操作器用来获取用户输入命令，当获取到用户的输入命令后负责传送给设备控制器或者家庭网络内的其他设备，包括PDA、移动电话等；感知代理器用于获取用户的体征信息和当前环境信息，该感知代理器使用了6个基本的数据来对用户环境偏好进行学习和预测，6个数据分别是：脉搏、体温、脸部表情、室温、时间、目前所处位置，这6个数据构成了该感知代理器的体征管理模块用户基本数据以及历史记录的管理则由用户数据管理模块来完成；浏览显示器主要用来向不同的渲染器显示用户界面，为了屏蔽不同的显示设备，使不同的设备都能自动的适应显示屏幕的大小，该浏览显示器使用UIML语言来操纵设备的渲染。

家庭网关主要由四部分组成：OS，Java虚拟机，OSGi框架，以及上层应用；OS用来提供设备管理，内存管理进程管理等功能，Java虚拟机是基于OS的，主要用来屏蔽不同平台的差异性，使得各个平台之间开发的应用很容易移植；OSGi规范是为蓝牙、HAVi、电力线通信等协议设计的，它同时也支持像家庭网关和个人电脑等一些嵌入式设备；OSGI的任务是创建一套开放的规范，以便在广域网和局域网设备间进行多种数据的通信；基于OSGi服务平台的上层应用主要包括有：服务入口、SSL服务、用户管理服务、控制台管理服务、Web管理、设备管理、日志、HTTP等服务。

为了准确获取用户的体征，该中间件系统必须要处理与用户相关的的环境数据，用户的脉搏和体温可以通过随身携带的PDA设备来探测，用户的面部表情同样可以通过PDA中的摄像机获取，把获取的数据通过无线传输到相应的计算设备上；室内温度可以通过室内的温度计传感器获得，用户所处的位置可以通过安装在不同方位的摄像机来探测到；面部表情可以通过对面部图像的采集然后通过一定的算法分析出用户当前的心情；室温是根据人体最佳适宜温度是在23-24摄氏度之间来划分的，时间是基于24小时制的；用户所处的位置是该智能家居中预先设置的一些位置。

该中间件中用户偏好学习和预测的功能模块包括两个部分：学习部分和预测部分；当该中间件学习时，会根据用户对当前家庭设备设置的值以及所采样的6个用来反映体征的值来对用户在当前环境下的偏好进行一定的判断；判断完毕后就把该环境下的权重值进行更新后存入数据库中，以备在设备预测阶段使用；当该中间件预测时，会根据当前的环境以及用户本身的体征数据进行归一化，然后再把归一化后的数据传送给用户偏好预测模块，该模块会根据以前的学习情况来选择一个用户最喜好的设置来执行。

上述技术方案可以看出，发明技术方案能够使得家庭网络内的设备更加高效，更加人性化的工作，并且能够及时便捷的给身处智能家居中的用户提供更简单、更舒适、更健康的生活方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明系统的总体设计图；

图2是本发明的家庭网关架构图；

图3是本发明中用户偏好学习和预测的功能模块图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种基于家庭网关的体征感知中间件系统，该中间件系统在智能家居的基础服务上能够通过自身的学习和预测，感知当前用户的偏好，从而给用户提供一个自动化的家居服务。以下分别进行详细说明。

如图1所示本发明系统的总体设计图，该感知中间件系统包括：设备控制器、命令操作器、感知代理器以及浏览显示器。整个感知中间件系统是基于家庭网络的OSGi框架的，OSGi服务平台提供在多种网络设备上无需重启的动态改变构造功能，从而能够支持在多个平台之间的可移植性。设备控制器工作于中间件系统和设备之间，用来向设备发送感知中间件的指令来控制设备，从而达到使该设备提供某项服务的功能。命令操作器用来获取用户输入命令，当获取到用户的输入命令后负责传送给设备控制器或者家庭网络内的其他设备，比如PDA、移动电话等。感知代理器用于获取用户的体征信息和当前环境信息，该代理器使用了6个基本的元素来对用户环境偏好进行学习和预测，这些数据分别是：脉搏、体温、脸部表情、室温、时间、目前所处位置。这6个数据构成了该感知代理器的体征管理模块。用户基本数据以及历史记录的管理则由用户数据管理模块来完成。在该用户管理模块中，用户的数据可以采用xml模式结构来定义，可以采用如下方式：

浏览显示器主要用来向不同的渲染器显示用户界面，为了屏蔽不同的显示设备，使不同的设备都能自动的适应显示屏幕的大小，该浏览显示器使用UIML语言来操纵设备的渲染。

如图2所示是本发明的家庭网关架构图。该家庭网关主要由四部分组成：OS，Java虚拟机，OSGi框架，以及上层应用。OS用来提供设备管理，内存管理进程管理等功能，Java虚拟机是基于OS的，主要用来屏蔽不同平台的差异性，使得各个平台之间开发的应用很容易移植。OSGi规范是为蓝牙、HAVi、电力线通信等协议设计的，它同时也支持像家庭网关和个人电脑等一些嵌入式设备。OSGI的任务是创建一套开放的规范，以便在广域网和局域网设备间进行多种数据的通信。基于OSGi服务平台的上层应用主要包括有：服务入口、SSL服务、用户管理服务、控制台管理服务、Web管理、设备管理、日志、HTTP等服务。

如表1，表2所示是用户体征和室内环境所对应的权重，用来反映用户体征所采集的数据对感知代理器来说是很重要的，为了准确获取用户的体征，该中间件系统必须要处理与用户相关的的环境数据，用户的脉搏和体温可以通过随身携带的PDA设备来探测，用户的面部表情同样可以通过PDA中的摄像机获取，把获取的数据通过无线传输到相应的计算设备上。室内温度可以通过室内的温度计传感器获得，用户所处的位置可以通过安装在不同方位的摄像机来探测到。  两表表明，反映用户体征的6个基本元素都被归一化到0.1-0.9之间。脉搏低于40或者高于180表明的是一个非正常人类的状态，这里予以忽略。同样，体温低于34或者高于40的状态也忽略掉。面部表情可以通过对面部图像的采集然后通过一定的算法分析出用户当前的心情。室温是根据人体最佳适宜温度是在23-24摄氏度之间来划分的，时间是基于24小时制的。用户所处的位置是该智能家居中预先设置的一些位置。

表1

表2

如图3是本发明中用户偏好学习和预测的功能模块图。该模块包括两个部分：学习部分和预测部分。当该中间件学习时，会根据用户对当前家庭设备设置的值以及所采样的6个用来反映体征的值来对用户在当前环境下的偏好进行一定的判断。判断完毕后就把该环境下的权重值进行更新后存入数据库中，以备在设备预测阶段使用。当该中间件预测时，会根据当前的环境以及用户本身的体征数据进行归一化，然后再把归一化后的数据传送给用户偏好预测模块，该模块会根据以前的学习情况来选择一个用户最喜好的设置来执行。

需要说明的是，上述装置和系统内的各单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁盘或光盘等。

以上对本发明实施例所提供的一种基于基于家庭网关的体征感知中间件系统，进行了详细介绍，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，以上实施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 (4)

1.一种基于家庭网关的体征感知中间件系统，其特征在于，该中间件系统包括：设备控制器、命令操作器、感知代理器以及浏览显示器；整个感知中间件系统是基于家庭网络的OSGi框架的，OSGi服务平台提供在多种网络设备上无需重启的动态改变构造功能，从而能够支持在多个平台之间的可移植性；设备控制器工作于中间件系统和设备之间，用来向设备发送感知中间件的指令来控制设备，从而达到使该设备提供某项服务的功能；命令操作器用来获取用户输入命令，当获取到用户的输入命令后负责传送给设备控制器或者家庭网络内的其他设备，包括PDA、移动电话等；感知代理器用于获取用户的体征信息和当前环境信息，该感知代理器使用了6个基本的数据来对用户环境偏好进行学习和预测，6个数据分别是：脉搏、体温、脸部表情、室温、时间、目前所处位置，这6个数据构成了该感知代理器的体征管理模块用户基本数据以及历史记录的管理则由用户数据管理模块来完成；浏览显示器主要用来向不同的渲染器显示用户界面，为了屏蔽不同的显示设备，使不同的设备都能自动的适应显示屏幕的大小，该浏览显示器使用UIML语言来操纵设备的渲染。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，家庭网关主要由四部分组成：OS，Java虚拟机，OSGi框架，以及上层应用；OS用来提供设备管理，内存管理进程管理等功能，Java虚拟机是基于OS的，主要用来屏蔽不同平台的差异性，使得各个平台之间开发的应用很容易移植；OSGi规范是为蓝牙、HAVi、电力线通信等协议设计的，它同时也支持像家庭网关和个人电脑等一些嵌入式设备；OSGI的任务是创建一套开放的规范，以便在广域网和局域网设备间进行多种数据的通信；基于OSGi服务平台的上层应用主要包括有：服务入口、SSL服务、用户管理服务、控制台管理服务、Web管理、设备管理、日志、HTTP等服务。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，为了准确获取用户的体征，该中间件系统必须要处理与用户相关的的环境数据，用户的脉搏和体温可以通过随身携带的PDA设备来探测，用户的面部表情同样可以通过PDA中的摄像机获取，把获取的数据通过无线传输到相应的计算设备上；室内温度可以通过室内的温度计传感器获得，用户所处的位置可以通过安装在不同方位的摄像机来探测到；面部表情可以通过对面部图像的采集然后通过一定的算法分析出用户当前的心情；室温是根据人体最佳适宜温度是在23-24摄氏度之间来划分的，时间是基于24小时制的；用户所处的位置是该智能家居中预先设置的一些位置。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该中间件中用户偏好学习和预测的功能模块包括两个部分：学习部分和预测部分；当该中间件学习时，会根据用户对当前家庭设备设置的值以及所采样的6个用来反映体征的值来对用户在当前环境下的偏好进行一定的判断；判断完毕后就把该环境下的权重值进行更新后存入数据库中，以备在设备预测阶段使用；当该中间件预测时，会根据当前的环境以及用户本身的体征数据进行归一化，然后再把归一化后的数据传送给用户偏好预测模块，该模块会根据以前的学习情况来选择一个用户最喜好的设置来执行。

Images