CN1452352A - 通过互联网实现智能家用电器设备远程控制的系统和方法 - Google Patents

通过互联网实现智能家用电器设备远程控制的系统和方法 Download PDF

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黄则清
郭斯宏
李天臣
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Abstract

一种通过互联网实现智能家用电器设备远程控制的系统和方法，其特点是，包括多个家电设备、一家庭网络，多个家电设备的内部各装有一数据收发器，通过物理传输介质电气连接到家庭网络；家庭网络包括一家庭控制模块、一家庭网关，多个家电设备内部的数据收发器，通过物理传输介质电气连接家庭控制模块，由家庭控制模块连接到家庭网关，再通过接口网络实现网关与因特网的链接；用户从INTERNET登录到家庭的主控设备－家庭网关；家庭网关调用相关的应用程序，通过一定的介质读取各种家电设备目前的状态信息，进行相关的处理，产生接口数据，然后，通过INTERNET把这些接口数据传送给用户，用户通过浏览器可以看到自己家里各种家电设备的状态信息，并可以通过点击浏览器页面上的各种与家电设备相关联的按钮来控制家电设备。

Description

通过互联网实现智能家用电器设备远程控制的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种网络技术，具体涉及一种通过互联网(INTERNET)从家用电器设备读取信息和处理这些信息并控制这些家用电器设备的通过互联网实现对智能家用电器设备远程控制的方法。
背景技术
家用电器设备包括如视频/音频设备(象电视机、录音机、基顶盒、DVD等)，安防系统，各种电器设备(象微波炉、电冰箱、洗衣机、洗碗机等)。现有的家用电器设备常常通过单一的控制设备即遥控器来控制，使用遥控器来命令和控制家电设备的一个缺点是，遥控器提供用于控制和命令每个家电设备的命令码字和命令逻辑是固定的，各个厂家对命令码字的定义也是千差万别、不通用的。因此，特定厂家的遥控器只能控制和命令在遥控器中包含它们自己的命令码字和命令逻辑的那些家电设备。例如，如果一个遥控器包括用于控制电视(TV)的命令码字和命令逻辑，但没有用于磁带录像机(VCR)的命令码字和命令逻辑，则不能采用该遥控器来命令和控制该磁带录像机设备。此外，随着家电设备的发展，该遥控器将不能控制和命令新的家电设备，因为这些新的家电设备所要求的控制和命令逻辑在开发该遥控器时是未知的。一般遥控器使用距离是有限的，不能随心所欲的控制相关的家电设备。
发明内容
本发明目的是为了克服现有遥控家用电器的方法的缺点，而提供的一种通过INTERNET(互联网)连接到家里主控设备—家庭网关，使用户能够在任何可以上网的地方通过互联网实现对智能家用电器设备远程控制的方法。通过该方法，用户可以从网络上查找、下载所需的资源，同时提供一种友好的图形用户接口，使用户通过INTERNET访问当前连接到家庭网络上的家用电器设备，实现远程控制和命令这些家用电器设备并与之通信。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种通过互联网实现智能家用电器设备远程控制的系统，其特点是，包括多个家电设备、一家庭网络，所述的多个家电设备的内部各装有一个数据收发器，通过物理传输介质电气连接到家庭网络；所述的家庭网络包括一家庭控制模块、一家庭网关；多个家电设备内部的数据收发器，通过物理传输介质电气连接家庭控制模块，由家庭控制模块连接到家庭网关，再通过接口网络实现网关与因特网的链接；
所述的物理传输介质提供用于在各种连接的家电设备之间发送和接收数据；所述的家庭控制模块和家电设备内部的数据收发器完成各种协议层的交换；所述的家庭控制模块和家庭网关通过低速接口连接，传输家电的状态信息和家庭网关发送给家电设备的控制命令。
上述的一种通过互联网实现智能家用电器设备远程控制的系统，其中，所述的物理传输介质可以是双绞线、电力线或无线。
上述一种通过互联网实现智能家用电器设备远程控制的系统，其中，所述的网关与因特网的接口网络可以是ADSL(非对称数字用户环线)、CM(电缆调制解调器)、以太网等宽带网络，也可以是窄带的电话线上网。
采用上述系统通过互联网实现智能家用电器设备远程控制的方法，其特点是，包括以下步骤：
a、给用户建立由一家庭网关控制的、连接用户家中各家电设备的家庭网络；
b、给组成家庭网络的每个家电设备的内部按装一个数据收发器，各数据收发器与一家庭控制模块相连接，使各数据收发器与家庭控制模块之间实现对等层的通信功能；
c、家庭控制模块接收从控制网络传来的数据包中提取的各种家电控制信息，并把这些信息发送给家电的处理器，然后从家电的处理器中接收各种家电的状态信息，完成协议封装后转发给家庭网关；
d、用户从互联网登录到家庭网络的家庭网关；
e、由家庭网关读取各种家电设备目前的状态信息，并进行相关的处理，产生接口数据，通过互联网把这些接口数据传送给用户；
f、用户通过浏览器了解自己家里各种家电设备的状态信息，并通过点击浏览器页面上的各种与家电设备相关联的按钮来控制家电设备。
上述方法，其中，所述的家庭网关有一个对外的IP地址。
上述方法，其中，所述的家庭网关的IP地址可以是静态的IP地址，也可以是由ISP(INTERNET服务提供商)动态分配的IP地址。
上述方法，其中，所述的家庭网关是个服务器，能够接收用户浏览器发过来的各种请求，用户与家庭网关的之间通过TCP/IP协议和HTTP协议通信。
上述方法，其中，所述的家庭网关读取的信息为从组网的家电设备中读取的信息，包括：生产厂家、设备ID号、所需资源的路径或URL(统一资源定位标识)等等。
上述方法，其中，所述的家庭网关与家电设备之间的物理传输介质可以是电力线、双绞线或无线等其中的任何一种或多种组合。
上述方法，其中，所述的f步骤中的控制和显示是由网关来区分的，网关将读取的信息一部分通过低速接口传输给家庭控制模块，通过家庭控制网络实现对各种信息家电设备的控制；把另一部分信息直接生成HTML(超文本链接标示语言)文档，发送给用户显示相关的信息。
上述方法，其中，所述的家庭网关从家电设备中读取到信息进行相关的处理后，生成一个或多个HTML文件。
上述方法，其中，所述的家庭网关生成的每个HTML文件包含对其他HTML文件的链接引用、基于浏览器的用户接收和解释与家电设备有关的HTML文件、及图形化地显示各个控制和命令的信息。
上述方法，其中，所述的每个HTML文件定义了用于该特定家电设备的控制和命令功能，基于浏览器的用户可以接收和解释从家庭网关传送过来的与特定家电设备相关联的HTML文件，并利用GUI(图形用户接口)或JAVA SERVLET(JAVA服务器应用程序)在其显示器图形化显示HTML文件中包含的信息。
由于本发明采用了以上的技术措施，用户从INTERNET登录到家庭的主控设备—家庭网关；家庭网关调用相关的应用程序，通过一定的介质读取各种家电设备目前的状态信息，这些信息包括生产厂家、设备ID号、所需资源的路径或URL等等；并进行相关的处理，产生接口数据(例如HTML、XML(可扩展标示语言)、JAVA、JAVASCRIPT(JAVA描述语言)、GIF(图像文件)、JPEG(图像文件)等等)，然后，通过INTERNET把这些接口数据传送给用户，用户通过浏览器可以看到自己家里各种家电设备的状态信息，并可以通过点击浏览器页面上的各种与家电设备相关联的按钮来控制家电设备。
附图说明
本发明的具体特征和性能由以下的附图和实施例进一步加以说明。
图1是本发明构建的家庭网络的方框图。
图2是本发明一个实施例。
图3是本发明会话页的一个实施例。
图4是本发明会话页的另一个实施例。
具体实施方式
本发明通过互联网实现对智能家用电器设备远程控制的系统和方法，基于浏览器的家庭网络，采用因特网技术来控制和命令连接到家庭网络的家电设备。
请参阅图1。本发明一种一种通过互联网实现智能家用电器设备远程控制的系统，可以通过互联网远程检测和控制当前连接到家庭网络的分散的家电设备，该系统包括：家电设备部分1和家庭网络部分2。家电设备部分1包括多个家电设备11和在各家电设备11的内部安装的数据收发器12。家电设备部分1通过物理传输介质3电气连接到家庭网络部分2。家庭网络部分2包括一家庭控制模块21、一家庭网关22。所述的与多个家电设备11内部的数据收发器相连的家庭控制模块13，通过物理传输介质3电气连接到家庭控制模块21，由家庭控制模块21连接到家庭网关22，再通过接口网络4实现网关与因特网5的链接。
物理传输介质提供用于在各种连接的家电设备之间发送和接收数据，该物理传输介质可以是双绞线、电力线或无线(HOMERF(家庭无线射频)、BLUETOOTH(兰牙技术)等)。家庭控制模块和家电设备内部的数据收发器完成各种协议层的交换。家庭控制模块和家庭网关通过低速接口连接，传输家电的状态信息和家庭网关发送给家电设备的控制命令。
家庭网关为服务器，可以从不同的外部网络接收通讯信号，通过家庭网络传递信号给家庭内部的各种设备。因此家庭网关应具备两个主要功能：(1)作为所有外部接入网连接到家庭内部，同时将家庭内部网络连接到外部的一种物理接口；(2)使住宅用户可以获得各种家庭服务(包括现有的服务和未来可能出现的服务)的平台。其特点是：支持多协议的Internet功能和良好的Web性能，支持网络内部各种设备之间的数据通信、实时传输多媒体数据、多媒体交互式操作和即插即用，具有丰富的用户界面和图形控制功能，可以让用户方便直观地操作和控制各项应用，还可以显示清晰而生动的图形界面。能够实现家庭内部各种设备的管理，以及远程监控，各种智能管理：远程控制、远程查询、集中管理与监控、家庭安全防卫、故障的自诊断、自反馈、远程维护、家庭能源管理等等。
家庭控制模块是一种简便、可靠的可通过网关连接到互联网的智能家电设备控制器，它实质上是一个小的协议转换器，把网关低速接口发送过来的数据封装成控制网络上的协议数据包，从控制网络上的协议数据包中提取控制信息，通过低速接口发送给网关。而且家庭控制模块的应用不仅仅局限于家庭网关，它可以与所有具有跟它相匹配的低速接口的主机相连接，如计算机、手提电脑、嵌入式主机等等，从而扩展了控制网络的应用范围。它不仅可以通过物理传输介质远程控制智能家电设备的开关及调节模拟量，而且可以读取智能家电设备的状态及实现各种智能家用电器之间的联动，通过网关连接到互联网上就更能发挥其实时监控的优点，另外它结构简单、通用、可靠、组网方便，因此具有很强的实用性。
用户利用浏览器技术为家庭网络提供人机界面，以使用户能够通过因特网、家庭网关、控制模块和物理传输介质实现远程控制智能家电设备。家庭网关从每个家电设备中读取各种信息后，进行相关的处理，生成一个或多个HTML文件，这些HTML文件与相应的家电设备关联，HTML文件定义了与特定家电设备有关的控制和命令功能。每个HTML文件还可以包含对其他HTML文件的链接引用，基于浏览器的用户接收和解释与家电设备有关的HTML文件，并图形化地显示各个控制和命令信息。每个HTML文件包含用于相应家电设备的特定控制和命令信息，HTML文件使基于浏览器用户能够为特定家电设备的用户图形化的显示控制和命令信息。因此，由于每个家电设备都提供自己特有的家电设备信息给家庭网关，家庭网关根据这些特定的设备信息生成特定设备的GUI或JAVA SERVLET提供给基于浏览器的用户，使用基于浏览器的用户能够提供用于家电设备的命令和控制接口允许家庭网络能够包含来自多个不同制造商的家电设备。
本发明通过INTERNET进行远程检测和控制当前连接到家庭网络的分散的家电设备的方法，包括以下步骤：
a、给用户建立由一家庭网关控制的、连接用户家中各家电设备的家庭网络；家庭网关与家电设备之间的物理传输介质可以是电力线，双绞线或无线等任何一种或多种。每种物理传输介质都有与自己相对应的家庭控制模块与家庭网关连接，其任务是完成控制网络的协议数据与网关数据格式的转换。
b、给组成家庭网络的每个家电设备的内部按装一个数据收发器，各数据收发器与一家庭控制模块相连接，使它与家庭控制模块实现对等层的通信功能，它从控制网络传来的数据包中提取各种家电控制信息，把这些信息发送给家电的处理器，并从家电的处理器接收各种家电的状态信息，完成协议封装发送到家庭控制网络，由家庭控制模块接收，转发给家庭网关。
c、家庭控制模块接收从控制网络传来的数据包中提取的各种家电控制信息，并把这些信息发送给家电的处理器，然后从家电的处理器中接收各种家电的状态信息，完成协议封装后转发给家庭网关；
家庭网络遵从特殊的传输协议，该协议有别于TCP/IP协议，因为传输控制家电设备的数据量很小，不要求很宽的传输带宽，低速的传输协议的实现要比TCP/IP协议的实现要简单的多，所以成本要低的多。
家庭网络上的传输协议定义了实现低速传输的物理层、链路传输层、网络层等的数据格式。
d、用户从INTERNET登录到家庭的主控设备—家庭网关；该家庭网关是个服务器，能够接收用户浏览器发过来的各种请求。该家庭网关还要有一个对外的IP地址，该地址可以是静态的IP地址，也可以是由ISP动态分配的IP地址。用户与家庭网关是通过TCP/IP协议和HTTP协议通信的。家庭网关上运行的JAVA SERVLET BUNDLE接收用户浏览器发过来的请求，这些请求是通过HTML的FORM(表单)技术实现双向通信的，JAVA SERVLET BUNDLE从FORM中提取用户发送过来的各种参数，这些参数被提交给网关中BUNDLES(程序包)登记的各种服务，这些服务会产生相关结果。
网关会区分这些结果，一部分结果将通过低速接口传输给家庭控制模块，通过家庭控制网络实现对各种信息家电设备的控制。同时会把另一部分结果直接生成HTML文档，发送给用户显示相关的信息。
e、家庭网关调用相关的应用程序，通过一定的介质读取各种家电设备目前的状态信息，这些信息可以包括生产厂家、设备ID号、所需资源的路径或URL等等；并进行相关的处理，产生接口数据(例如HTML、XML、JAVA、JAVASCRIPT、GIF、JPEG等等)，然后，通过INTERNET把这些接口数据传送给用户；
家庭网关从家电设备中读取到信息，并进行相关的处理后，生成一个或多个HTML文件，这些HTML文件与相应的家电设备关联，并定义了与特定家电设备有关的控制和命令功能。
每个HTML文件还可以包含对其他HTML文件的链接引用，基于浏览器的用户接收和解释与家电设备有关的HTML文件，并图形化地显示各个控制和命令信息。
每个HTML文件定义了用于该特定家电设备的控制和命令功能，基于浏览器的用户可以接收和解释从家庭网关传送过来的与特定家电设备相关联的HTML文件，并利用GUI或JAVA SERVLET在其显示器图形化显示HTML文件中包含的信息。
HTML文件使基于浏览器用户能够为特定家电设备的用户图形化的显示控制和命令信息。使用基于浏览器的用户能够提供用于家电设备的命令和控制接口，而不必了解有关特定设备的具体细节，这一特征允许同一个家庭网络能够包含来自多个不同制造商的家电设备。
f、用户通过浏览器可以看到自己家里各种家电设备的状态信息，并可以通过点击浏览器页面上的各种与家电设备相关联的按钮来控制家电设备。
图2是本发明的一个实施例，其中基于浏览器的用户(客户机)经过因特网呈现家电设备各种控制和命令信息，家庭网关(服务器)提供一个或多个包含CGI或JAVA SERVLET的HTML文件，这些HTML文件包含了与特定家电设备有关的具体信息、以及使浏览器能够图形化显示该信息的数据。此外，通过利用FORM技术，使基于浏览器的用户能够将信息返回到家庭网关，从而提供双向通信。
在本发明中，每个连接到家庭网络的家电设备存储有与自己相关的信息，用于给家庭网关提供生成HTML文件所需的信息，该HTML文件定义了用于该特定家电设备的控制和命令功能。基于浏览器的用户可以接收和解释从家庭网关传送过来的与特定家电设备相关联的HTML文件，并利用GUI或JAVASERVLET在其显示器图形化显示HTML文件中包含的信息。例如，用户想通过INTERNET来改变电视机的频道，为了实现这一功能，用户可以点击HTML JAVASERVLET页上的“电视机”按钮，作为响应，会出现类似于电视机遥控器界面的(有各种按钮)另一个JAVA SERVLET。用户如果点击了这些按钮中的某一个，浏览器将把用户点击的信息通过超文本传输协议发送给家庭网关，家庭网关解释各种ACTION，调用相关的BUNDLE程序，即电视机的JAVA SERVLET。
用户与家庭网关的基本接口是各种JAVA SERVLET生成的HTML页面：会话页，这些HTML页面提供一接口以允许用户命令和控制连接到家庭网络的家电设备，以便执行各种功能或服务，这些会话页显示可提供的家庭网络服务，并在一个图形用户接口与JAVA SERVLET之间进行通信。
图3显示了本发明一个实施例的会话页，它包含用于当前连接到家庭网络的每个家电设备的设备连接按钮。当启动家庭网关各种JAVA BUNDLE时，在一些实施例中，各种JAVA BUNDLE提供的服务在家电设备动态加入家庭网络或从家庭网络中删除时会得到通知。而在另一些实施例中，各种JAVA BUNDLE提供的服务会周期性的轮询，以确定是否已经有新的家电设备加入家庭网络。
JAVA SERVLET生成的HTML页面的一个重要功能是使用户能够启动家庭网络上可提供的服务，为了使用户启动可提供的服务，当用户从图3所示的会话页中点击特定家电设备按钮时，家庭网关便接收相关的信息，进行各种处理。为了便于解释，假定用户选择了对应于“电视机”的设备按钮，家庭网关在获得相关的信息并进行处理后，将给用户提供另一个HTML文件，该HTML文件在用户端的浏览器上运行后，将会显示如图4的会话页。然而，在另一些实施例中，所选设备按钮将无效，因此对用户的进一步选择将没有响应。
图4会话页左边部分显示了电视机设备的控制和命令按钮，右边部分显示了从电视机反馈回来的状态信息。

Claims (13)

1、一种通过互联网实现智能家用电器设备远程控制的系统，其特征在于，包括多个家电设备、一家庭网络，所述的多个家电设备的内部各装有一个数据收发器，通过物理传输介质电气连接到家庭网络；所述的家庭网络包括一家庭控制模块、一家庭网关；多个家电设备内部的数据收发器，通过物理传输介质电气连接家庭控制模块，由家庭控制模块连接到家庭网关，再通过接口网络实现网关与因特网的链接；
所述的物理传输介质提供用于在各种连接的家电设备之间发送和接收数据；所述的家庭控制模块和家电设备内部的数据收发器完成各种协议层的交换；所述的家庭控制模块和家庭网关通过低速接口连接，传输家电的状态信息和家庭网关发送给家电设备的控制命令。
2、根据权利要求1所述的一种通过互联网实现智能家用电器设备远程控制的系统，其特征在于，所述的物理传输介质可以是双绞线、电力线或无线。
3、根据权利要求1所述的一种通过互联网实现智能家用电器设备远程控制的系统，其特征在于，所述的网关与因特网的接口网络可以是非对称数字用户环线、电缆调制解调器、以太网等宽带网络，也可以是窄带的电话线上网。
4、采用权利要求1的系统通过互联网实现智能家用电器设备远程控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、给用户建立由一家庭网关控制的、连接用户家中各家电设备的家庭网络；
b、给组成家庭网络的每个家电设备的内部按装一个数据收发器，各数据收发器与一家庭控制模块相连接，使各数据收发器与家庭控制模块之间实现对等层的通信功能；
c、家庭控制模块接收从控制网络传来的数据包中提取的各种家电控制信息，并把这些信息发送给家电的处理器，然后从家电的处理器中接收各种家电的状态信息，完成协议封装后转发给家庭网关；
d、用户从互联网登录到家庭网络的家庭网关；
e、由家庭网关读取各种家电设备目前的状态信息，并进行相关的处理，产生接口数据，通过互联网把这些接口数据传送给用户；
f、用户通过浏览器了解自己家里各种家电设备的状态信息，并通过点击浏览器页面上的各种与家电设备相关联的按钮来控制家电设备。
5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的家庭网关有一个对外的IP地址。
6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的家庭网关的IP地址可以是静态的IP地址，也可以是由互联网服务提供商动态分配的IP地址。
7、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的家庭网关是个服务器，能够接收用户浏览器发过来的各种请求，用户与家庭网关的之间通过TCP/IP协议和HTTP协议通信。
8、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的家庭网关读取的信息为从组网的家电设备中读取的信息，包括：生产厂家、设备ID号、所需资源的路径或统一资源定位标识等等。
9、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的家庭网关与家电设备之间的物理传输介质可以是电力线、双绞线或无线等其中的任何一种或多种组合。
10、根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述的f步骤中的控制和显示是由网关来区分的，网关将读取的信息一部分通过低速接口传输给家庭控制模块，通过家庭控制网络实现对各种信息家电设备的控制；把另一部分信息直接生成超文本链接标示语言文档，发送给用户显示相关的信息。
11、根据权利要求4或10所述的方法，其特征在于，所述的家庭网关从家电设备中读取到信息进行相关的处理后，生成一个或多个超文本链接标示语言文件。
12、根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述的家庭网关生成的每个超文本链接标示语言文件包含对其他超文本链接标示语言文件的链接引用、基于浏览器的用户接收和解释与家电设备有关的超文本链接标示语言文件、及图形化地显示各个控制和命令的信息。
13、根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述的每个超文本链接标示语言文件定义了用于该特定家电设备的控制和命令功能，基于浏览器的用户可以接收和解释从家庭网关传送过来的与特定家电设备相关联的超文本链接标示语言文件，并利用图形用户接口或JAVA服务器应用程序在其显示器图形化显示超文本链接标示语言文件中包含的信息。
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