CN1996919A - 利用手机实现可视化家电智能控制的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用手机实现可视化家电智能控制的系统和方法，由家庭控制中心装置、手机、网络服务器组成，它们之间通过internet连接和TCP/IP通信，服务器通过宽带网络连接，手机通过移动通信网络提供的数据业务实现与Internet的连接，家庭控制中心装置通过宽带网络连接或通过移动通信网络提供的数据业务实现与Internet的连接，系统之间用UDP和TCP方式通信。本发明主要特点在于方便地实现远距离家电控制(比如上班的时候、走在路上的时候、出差在外地的时候等)；被控场所与用户终端之间进行视频可视信息的实时反馈，及时看到控制的图像和视频结果；家庭防盗监控报警与远程家电控制的有机结合。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能家居系统，尤其是一种可视化家电智能控制的系统和方法。
背景技术
目前在全世界范围内，特别是中国，手机已经成为人们生活的必需品，是一种随身携带的多媒体处理终端。它的无线和移动特性更给人们带来极大的方便。因此，若手机作为家庭生活的控制平台，使用起来将非常方便。
智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间；还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。
家用电器的智能控制是智能家居的一个重要方面。目前，只能家居控制信号的传输主要有两种方式，即有线控制方式(电力线载波、计算机局域网等)和无线控制方式(红外、兰牙、WLAN等)。另外，国际上已经存在了一些被泛采用的智能家居控制协议，如X-10、PLCBUS等。
这些技术提供了一种近距离的家电智能控制方式，但是无法直接实现远程的控制。为了实现远程控制，有人采用了电话方式，即通过拨打家中的电话，接通以后即如一个语音交互过程，由语音提示引导实现远程控制。或者通过WAP移动终端以及FTP服务器实现家电的控制(专利00130887.4)，这种方式采用文件的方式来发送命令，很不方便。
也有采用手机进行家电控制的(专利200510002042.X，一种基于手机的电视遥控器)。它提供一种基于手机的电视遥控器，采用了兰牙技术，即在手机上安装兰牙控制程序，从而把手即变成一只电视遥控器，在手机上实现对电视节目的选择。或者采用程序的方式来驱动手机的红外接口，使之变成一只红外遥控器，达到对(支持红外功能的)家电的控制(专利200510001869.9)
目前，现有的这些技术和设备无法实现以下功能：
1.无法方便地实现远距离家电控制(比如上班的时候、走在路上的时候、出差在外地的时候等)，
2.无法实现被控场所与用户终端之间进行视频可视信息的实时反馈，及时看到控制的图像和视频结果，
3.不能使家庭防盗监控报警与远程家电控制得到有机结合。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用手机实现可视化家电智能控制的系统和方法。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：一种利用手机实现可视化家电智能控制的系统，由家庭控制中心装置、手机、网络服务器三部分组成，三部分之间通过internet连接在一起：服务器通过宽带网络连接，手机通过移动通信网络提供的数据业务实现与Internet的连接，家庭控制中心装置通过宽带网络连接或通过移动通信网络提供的数据业务实现与Internet的连接，三部分之间通过TCP/IP通信，系统之间用UDP和TCP方式通信。
一.家庭控制中心装置由中央控制模块，电力线载波控制模块，视频音频及其他报警信号处理模块，网络通信模块组成。其中：
1.中央控制模块
用于完成对其他模块的初始化、网络命令的分发、指示灯状态控制，系统状态变量的管理及本地数据库管理。
2.电力线载波控制模块
用于接收中央控制模块的指令，并转换成电力线载波控制指令格式，发送到电力线上，完成对家电的控制；同时从电力线上接收电力线载波指令，并转换成网络数据格式、发送给中央控制模块。
3.视频音频及其他报警信号处理模块
用于负责视频采集、压缩，音频采集、压缩，视频运动监测报警、音频异常监测报警，负责红外报警、烟雾报警信号的采集和处理。
4.网络通信模块
用于负责登陆服务器完成鉴权过程、网络线路的监测、数据/命令包的组中发送以及接收、解析；并接受来自手机和服务器的控制指令，以及向服务器和手机发送反馈信息。
二.手机
本发明所用手机是指移动通信系统中的使用的普通手机，不需要对手机作任何硬件改造，只需要安装软件即可，利用所述手机实现：
1.网络通信，连接到Internet；利用手机通过移动通信网络数据业务GPRS或CDMA-1X连接到Internet
2.用户I/O操作；
3.登陆服务器、完成鉴权工作；
4.控制命令的生成和发送、接收与解析；
5.视频数据的接收、解压缩，以及显示；
6.家庭控制中心装置报警命令的处理；
7.本地软件参数设置、远端家庭控制中心装置参数设置；
三.服务器
服务器采用专用服务器或高档个人电脑，并安装服务器软件，用于：
1.网络通信功能，宽带连接到Internet；
2.用户信息管理。包括用户基本信息、用户账户计费；
3.用户的登陆管理，实现多用户管理，支持每个用户多个手机、每个用户多个家庭控制中心装置的管理；
4.数据中转，或地址信息交换，支持直接中转数据，或为家庭控制中心装置与手机之间进行P2P通信连接服务；
5.报警信息或报警视频音频数据的暂存、回放；
6.短信息发送，必要时发送报警信息给手机，或发送增值服务短信息给手机和家庭控制中心装置。
电力线载波控制模块采用X10规范或PLCBUS规范，家庭控制中心装置具备X10或PLCBUS电力线控制信号接口，从而发送和接收X10/PLCBUS标准的控制信号，成为家用电器控制中心，直接插在电源上即可工作；用户通过手机，可以在任意时间、任意地点对家用电器实现远距离控制。
网络通信模块物理实现采用Internet网络接口，通过监控场点提供的宽带网络接入互联网，实现与服务器以及手机的通信或者采用CDMA或GPRS无线模块，通过移动通信运营商提供的数据业务与Internet实现互连。
本发明的具体使用方法如下：
(1)服务器启动；
(2)家庭控制中心装置登陆服务器，并完鉴权过程；
(3)手机软件启动，登陆服务器，并完鉴权过程；
(4)服务器与手机和家庭控制中心装置的进行信息交换，手机得到家庭控制中心装置的状态信息、完成界面初始化；
(5)用户通过手机界面提供的操作按钮或菜单进行操作，将命令发送给家庭控制中心装置；
(6)家庭控制中心装置通过电力线载波单元完成对家电的控制；
(7)家庭控制中心装置通过视频音频及其他报警信号处理模块完成视频/音频以及报警信号的处理和控制；
(8)具体控制包括：
e)家电的开启和关闭，以及X10/PLCBUS支持的其他操作；
f)在手机上对家庭情景进行实时的视频察看；
g)当家庭中出现异常情况时(视频入侵监测、声音异常检测、其他传感器报警检测)，手机将得到HCC发送来的报警信息；
h)服务器发现家庭控制中心装置断线时，服务器发送给手机的网络断线报警；
(9)数据传输过程中，实施加密措施，保证数据安全。本发明主要特点在于以下三个方面：
(1)方便地实现远距离家电控制(比如上班的时候、走在路上的时候、出差在外地的时候等)；
(2)被空场所与用户终端之间进行视频可视信息的实时反馈，及时看到控制的图像和视频结果；
(3)家庭防盗监控报警与远程家电控制的有机结合。
附图说明
图1是本发明的系统图；
图2是家庭控制中心装置模块集成示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明一种利用手机实现可视化家电智能控制的系统，由家庭控制中心装置HCC、手机、网络服务器三部分组成，三部分之间通过internet连接在一起：服务器通过宽带网络连接，手机通过移动通信网络提供的数据业务实现与Internet的连接，家庭控制中心装置HCC通过宽带网络连接或通过移动通信网络提供的数据业务实现与Internet的连接，三部分之间通过TCP/IP通信，系统之间用UDP和TCP方式通信。
本发明系统中所用的手机亦可用个人电脑或PDA等监控终端替代。
本系统的实施例子中服务器用1个，它可以支持多个用户。用户数量较大时服务器可扩展为多个，采用分级管理。每一个用户可以拥有多个HCC和多个手机或个人电脑或PDA等监控终端。系统中的用户按照“用户ID”进行组织，同一个家庭的HCC以及监控终端拥有相同的“用户ID”。不同的“用户ID”之间不能互相访问和控制。如图2所示，家庭控制中心装置HCC
家庭控制中心装置HCC是放置于控制场所(家庭)的中心设备。它包括硬件和软件，可分为以下功能模块(软件在中央处理单元中运行，其功能分散在各个模块中)。
1.中央控制模块
其硬件由一个DSP或微型处理器及外围电路构成，其中运行用于控制处理的程序。该功能模块完成对其他模块的初始化、网络命令的分发、指示灯状态控制，系统状态变量的管理及本地数据库管理。
2.电力线载波控制模块
他接收中央控制模块的指令，并转换成电力线载波控制指令格式，发送到电力线上，完成对家电的控制。同时从电力线上接收电力线载波指令，并转换成网络数据格式、发送给中央控制模块。
该模块独立设计，采用串口与主处理器连接，从而具备较大的灵活性，以适应不同类型的电力线载波智能家居协议和标准。
作为一个例子，该模块采用X10规范。
作为一个例子，该模块也可以采用PLCBUS规范，或其他智能家居控制系统规范。
3.视频音频及其他报警信号处理模块
该模块负责视频采集、压缩，音频采集、压缩，视频运动监测报警、音频异常监测报警。视频的压缩可以采用Mpeg4算法，或者H.264算法，或其他自主研发的压缩算法。
该模块同时负责其他报警信号的采集和处理(如红外报警、烟雾报警等)，这些信号的输入采用通用的IO接口，可以对报警信号的数量和种类方便地进行扩充。
报警模块可以通过配置，使之处于报警状态，或者撤防状态。报警状态下，软件将随时监测报警信息，一旦发生报警，将随时发送报警数据到手机以及服务器。撤防状态下不监测报警。报警灵敏度可以设置为四个级别：高度、中度和轻度和撤防。设置可以通过手机远程完成，也可以可选地在HCC上操作完成。
4.网络通信模块
负责登陆服务器完成鉴权过程、网络线路的监测、数据/命令包的组中发送以及接收、解析。
该模块物理实现采用Internet网络接口，通过监控场点提供的宽带网络接入互联网，实现与服务器以及手机的通信。
*该模块物理实现也可以采用CDMA或GPRS无线模块，通过移动通信运营商提供的数据业务与Internet实现互连。
手机或个人电脑或PDA等监控终端软件具备如下功能：
1.网络通信功能，能够连接到Internet。利用手机通过移动通信网络数据业务(GPRS或CDMA-1X等)连接到Internet，或电脑通过宽带网络连接到Internet。
2.用户I/O操作(按钮和菜单等可视化操作界面)；
3.登陆服务器、完成鉴权工作；
4.控制命令的生成和发送、接收与解析；
5.视频数据的接收、解压缩，以及显示；
6.家庭控制中心装置HCC报警命令的处理。
7.本地软件参数设置、远端家庭控制中心装置HCC参数设置。
8.电脑软件还可以完成录像、回放等功能。
9.其它扩充功能。
需特别说明的是：本发明主要描述利用手机和手机软件来实现远程可视化监控的系统结构和技术方法，但该专利中的用户监控终端并不局限于手机，该专利所述的软件同样可以应用于个人电脑或PDA等设备。
服务器
服务器采用专用服务器或高档个人电脑，并安装服务器软件。服务器软件具备如下功能：
1.网络通信功能，能够宽带连接到Internet。
2.用户信息管理。包括用户基本信息、用户账户计费等。
3.用户的登陆管理。实现多用户管理。支持一个用户多个终端、一个用户多个家庭控制中心装置HCC的管理。
4.数据中转，或地址信息交换。支持直接中转数据，或为家庭控制中心装置HCC与监控终端MT之间进行P2P通信连接服务。
5.报警信息或报警视频音频数据的暂存、回放功能。
6.短信息发送功能。必要时发送报警信息给MT，或发送增值服务短信息给MT和家庭控制中心装置HCC。
7.其它扩充功能。
本发明的工作流程：
1.服务器启动。(长期处于工作状态，可以采用运营商的方式，提供集中服务)。
2.家庭控制中心装置HCC登陆服务器，并完鉴权过程。
3.手机软件启动，登陆服务器，并完鉴权过程。
4.服务器与手机和HCC的进行信息交换，手机得到HCC的状态信息、完成界面初始化。
5.用户通过手机界面提供的操作按钮或菜单进行操作，将命令发送给家庭控制中心装置HCC。
6.家庭控制中心装置HCC通过电力线载波单元完成对家电的控制。
7.家庭控制中心装置HCC通过视频音频及其他报警信号处理模块完成视频/音频以及报警信号的处理和控制。
8.具体控制包括：
(1)家电的开启和关闭，以及X10/PLCBUS支持的其他操作；
(2)在手机上对家庭情景进行实时的视频察看；
(3)当家庭中出现异常情况时(视频入侵监测、声音异常检测、其他传感器报警检测)，手机将得到HCC发送来的报警信息；
(4)服务器发现家庭控制中心装置HCC断线时，服务器发送给手机网络断线报警。
9.数据传输过程中，实施一定的加密措施，保证数据安全。
说明：
(1)手机、家庭控制中心装置HCC的启动登陆顺序不需要先后约束，可以任意次序。
(2)手机与家庭控制中心装置HCC的之间数据交换可以采用服务器中转，也可以在服务器提供信息交换后进行P2P通信。
本发明的应用举例：
家中安装专利所述家庭控制中心装置HCC设备，以及摄像头、符合X10/PLCBUS标准的接收器，电动窗帘、空调等。
在您出家门前开启HCC。然后您在任意时间打开手机，并启动专利所述的智能家居手机软件，软件界面提供家电操作按钮和菜单以及视频浏览操作按钮。通过手机将家庭控制中心装置HCC设为防备状态。
这时无论你在路上、办公室、甚至在另外一个城市，都可以随时对您家中的电器发出控制命令，比如关闭和开启窗帘。同时，你可以通过视频浏览功能，实时地看到窗帘关闭的情况，是不是真的正确关闭或正确打开，一目了然，安全放心。
当然，如果家中有保姆和孩子在玩耍、或者老人做在沙发上在看电视，你也可以在手机上看到他们活动的情景，多么亲切！
如果您在忙于工作，手机在口袋中，这是当家里出现了外人的侵入，你的手机将发出警报声，您打开手机就可以看到入侵者的活动行踪，同时这一切情景都在服务器中记录在案，以备破案查用。
同样您也可以在回家的路上，预先打开空调，打开电饭煲。
如果你已经回到家里，您可以将通过手机将HCC视频关闭，将报警设为撤防状态。
即使你躺在了床上，您依然可以在手机上点两下，就方便地打开了窗帘、关闭了客厅的灯光，不必下床。
手机成了一只万用遥控器，而且这个距离可以真的很“遥”远，只要有手机信号覆盖的地方都可以使用。
当然，如果您在办公室暂时不出去，为了节约手机通信费用，您也可以利用办公室的电脑，打开本专利所述的监控终端电脑软件，完成上述功能。
Claims (7)
1.一种利用手机实现可视化家电智能控制的系统，由家庭控制中心装置(HCC)、手机、网络服务器三部分组成，其特征在于，所述三部分之间通过internet连接在一起：所述服务器通过宽带网络连接，手机通过移动通信网络提供的数据业务实现与Internet的连接，家庭控制中心装置(HCC)通过宽带网络连接或通过移动通信网络提供的数据业务实现与Internet的连接，所述三部分之间通过TCP/IP通信，系统之间用UDP和TCP方式通信。
2.根据权利要求1所述的利用手机实现可视化家电智能控制的系统，其特征在于，所述家庭控制中心装置(HCC)由中央控制模块，电力线载波控制模块，视频音频及其他报警信号处理模块，网络通信模块组成，其中：
(1)中央控制模块
用于完成对其他模块的初始化、网络命令的分发、指示灯状态控制，系统状态变量的管理及本地数据库管理；
(2)电力线载波控制模块
用于接收中央控制模块的指令，并转换成电力线载波控制指令格式，发送到电力线上，完成对家电的控制；同时从电力线上接收电力线载波指令，并转换成网络数据格式、发送给中央控制模块；
(3)视频音频及其他报警信号处理模块
用于负责视频采集、压缩，音频采集、压缩，视频运动监测报警、音频异常监测报警，负责红外报警、烟雾报警信号的采集和处理；
(4)网络通信模块
用于负责登陆服务器完成鉴权过程、网络线路的监测、数据/命令的发送以及接收、解析；并接受来自手机和服务器的控制指令，以及向服务器和手机发送反馈信息。
3.根据权利要求1所述的利用手机实现可视化家电智能控制的系统，其特征在于，所述手机是指移动通信系统中的使用的普通手机，不需要对手机作任何硬件改造，只需要安装软件即可，利用所述手机实现：
(1)网络通信，连接到Internet；利用手机通过移动通信网络数据业务GPRS或CDMA-1X连接到Internet；
(2)用户I/O操作；
(3)登陆服务器、完成鉴权工作；
(4)控制命令的生成和发送、接收与解析；
(5)视频数据的接收、解压缩，以及显示；
(6)家庭控制中心装置(HCC)报警命令的处理；
(7)本地软件参数设置、远端家庭控制中心装置(HCC)参数设置；
4.根据权利要求1所述的利用手机实现可视化家电智能控制的系统，其特征在于，所述服务器采用专用服务器或个人电脑，并安装服务器软件，用于：
(1)网络通信，宽带连接到Internet；
(2)用户信息管理。包括用户基本信息、用户账户计费；
(3)用户的登陆管理，实现多用户管理，支持每个用户多个终端、每个用户多个家庭控制中心装置(HCC)的管理；
(4)数据中转，或地址信息交换，支持直接中转数据，或为家庭控制中心装置(HCC)与手机之间进行P2P通信连接服务；
(5)报警信息或报警视频音频数据的暂存、回放；
(6)短信息发送，必要时发送报警信息给手机，或发送增值服务短信息给手机和家庭控制中心装置(HCC)。
5.根据权利要求2所述的利用手机实现可视化家电智能控制的系统，其特征在于，所述电力线载波控制模块采用X10规范或PLCBUS规范，所述家庭控制中心装置(HCC)具备X10或PLCBUS电力线控制信号接口，从而发送和接收X10/PLCBUS标准的控制信号，成为家用电器控制中心，直接插在电源上即可工作；用户通过手机，可以在任意时间、任意地点对家用电器实现远距离控制。
6.根据权利要求2所述的利用手机实现可视化家电智能控制的系统，其特征在于，所述网络通信模块物理实现采用Internet网络接口，通过监控场点提供的宽带网络接入互联网，实现与服务器以及手机的通信或者采用CDMA或GPRS无线模块，通过移动通信运营商提供的数据业务与Internet实现互连。
7.一种权利要求1的使用方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)服务器启动；
(2)家庭控制中心装置(HCC)登陆服务器，并完鉴权过程；
(3)手机软件启动，登陆服务器，并完鉴权过程；
(4)服务器与手机和家庭控制中心装置(HCC)的进行信息交换，手机得到家庭控制中心装置(HCC)的状态信息、完成界面初始化；
(5)用户通过手机界面提供的操作按钮或菜单进行操作，将命令发送给家庭控制中心装置(HCC)；
(6)家庭控制中心装置(HCC)根据接受到的命令通过电力线载波单元完成对家电的控制；
(7)家庭控制中心装置(HCC)通过视频音频及其他报警信号处理模块完成视频/音频以及报警信号的处理和控制；
(8)具体控制包括：
a)家电的开启和关闭，以及X10/PLCBUS支持的其他操作；
b)在手机上对家庭情景进行实时的视频察看；
c)当家庭中出现异常情况时(视频入侵监测、声音异常检测、其他传感器报警检测)，手机将得到家庭控制中心装置(HCC)发送来的报警信息；
d)服务器发现家庭控制中心装置(HCC)断线时，服务器向手机发送网络断线报警；
(9)数据传输过程中，实施加密措施，保证数据安全。
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