CN202197348U - 一种可远程遥控智能家用电器的网络摄像机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种可远程遥控智能家用电器的网络摄像机，本网络摄像机不仅具有其它网络摄像机的功能，还具有VPN技术、可遥控智能电器技术。Vpn技术可以使本摄像机充分适应网络环境，实现多层net的穿越，实现远程网络的访问；其具有的遥控家用电器技术，可以通过“自学习”来实现各种电器的遥控功能，如空调的遥控控制、电视的遥控控制、电动窗帘的遥控控制等等。这样配合网络摄像机的远程访问和监控功能，实现了智能家居的远程访问控制功能。

Description

一种可远程遥控智能家用电器的网络摄像机

技术领域

本发明涉及计算机或远程控制技术领域，具体地说是一种可远程遥控智能家用电器的网络摄像机。

背景技术

家用电器的控制使用已经进入智能化和网络信息化，已知的家用电远程控制是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，上述专利的特点是，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。上述控制方法虽然实现了信息化、数字化和智能化，但是所有对家用电器的操作都是盲操作，无法实现在家一样亲手操作感觉，对家电的实际工作状况也是一无所知，所以通过网络对家电的控制只存在理论上的可行，还缺少实际的普遍推广意义，很难被广大用户所接受。

发明内容

本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种可远程遥控智能家用电器的网络摄像机，使用这种网络摄像机远程控制家用电器或其他机电设备或武器装备就如同身临其境一样直观和方便。

本发明的技术方案是按以下方式实现的，包括主控制器和红外遥控微处理器MCU两部分，主控制器完成视频、声音多媒体数据的网络传输以及向MCU发送相关控制指令，红外遥控微处理器MCU完成家电按键码编码解码、存储和红外数据发射，以控制响应的家电动作；

其中，主控制器结构包括视频服务器、摄像头、红外照明发光二极管驱动模块和红外发光二极管；摄像头通过CCD/CMOS视频接口与视频服务器8脚连接；红外照明发光二极管驱动模块的1脚接视频服务器的7脚，红外照明发光二极管驱动模块的2脚和3脚分别接红外照明发光二极管和光敏电阻，1脚接/O量信号报警输入输出，2脚接12V电源输入，3脚接路由器，4脚接音频信号输出，5脚接云台控制器；红外遥控微处理器MCU包括单片机、EEPROM存储器、红外接收头、红外遥控发射二极管，其中，单片机的通讯接口与视频服务器的5脚和6脚并接；红外接收头和红外发射二极管与单片机的红外遥控信号接收和发射接口连接；EEPROM存储器与单片机的数据存储接口连接；

可远程遥控智能家用电器的网络摄像机的控制步骤如下：

首先主控制器发送命令使红外遥控微处理器MCU进入学习编码状态，将遥控器信号发射部位对准主控制器的镜头，按下相应按键即可完成学习，主控制器自动将学习内容存入指定区域，当使用此按键编码时，只需按下web页面上对应的按钮即可完成对家电的控制；如需在远程控制家电系统，使用PC客户端软件连接到本本发明的可远程遥控智能家用电器的网络摄像机上，在建立隧道之后即可方便的进行对家电的控制操作。

本发明的可远程遥控智能家用电器的网络摄像机具有以下突出的有益效果：

该可远程遥控智能家居电器的网络摄像机是有由主控制器和MCU组成，主控制器完成视频、声音多媒体数据的网络传输以及向MCU发送相关控制指令，MCU则完成家电按键码的学习、存储和红外数据发射，以控制响应的家电动作。

用户在使用前需进行遥控器编码的学习，首先主控制器发送命令使MCU进入学习编码状态，将遥控器信号发射部位对准此设备的镜头，按下相应按键即可完成学习，主控制器自动将学习内容存入指定区域，当使用此按键编码时，只需按下web页面上对应的按钮即可完成对家电的控制。如需在远程控制家电系统，使用PC客户端软件连接到本设备，在建立隧道之后即可方便的进行对家电的控制操作。

本网络摄像机不仅具有其它网络摄像机的功能，还具有VPN技术、可遥控智能电器技术。Vpn技术可以使本摄像机充分适应网络环境，实现多层nat的穿越，实现远程网络的访问；其具有的遥控家用电器技术，可以通过“自学习”来实现各种电器的遥控功能，如空调的遥控控制、电视的遥控控制、电动窗帘的遥控控制等等。这样配合网络摄像机的远程访问和监控功能，实现了智能家居的远程访问控制功能。

任何的红外遥控设备，想要实现红外遥控功能都要实现对所要遥控设备的红外线编码进行学习。各种设备的编码学习过程都是一样的，以红外遥控的电视机为例。

1)学习步骤：

a)在本地侧，将网络摄像机正确通电，连入互联网；

b)使用本地电脑，打开IE，输入摄像头IP地址，连接入红外遥控摄像头；

c)在摄像机登录界面中输入正确的用户名密码，并打开控制界面(见附图5)；

d)点击电视机标签，摄像机显示电视机控制界面(见附图6)；

e)勾选界面中的【学习】复选框；

f)点击网页界面中需要学习的按键(如果是下拉框，请选择下拉框中需要学习的对应项)如【电源】；

g)使用电视机遥控器对准摄像头，按下遥控器上的电源按键；

h)如果按键编码被正确学习，则【学习】复选框自动取消勾选；

i)测试刚刚学习过的【电源】功能：遥控摄像头，对准电视机机，点击【电源】按钮。如果电视机被正确打开或者关闭，则学习成功；

j)否则请返回步骤1重新执行该功能的学习过程；

k)如此循环，直到将遥控器上的所有按键都学习完毕。

2)使用过程：

a)在远端或者本地计算机上运行一体机版本的VPN软件；

b)在登录框中输入一体机ID，点击确定；

c)VPN软件搜索ID所对应的网络摄像机，并打开摄像机的登录界面；

d)在摄像机登录界面中，输入正确的用户名和密码登录摄像机，并打开相应的控制页面，如电视机；

e)调整摄像头，将镜头对准电视机；

f)在【学习】复选框没有勾选的前提下，点击对应的按钮，实现：电视机开机，换台，音量加减等动作；

3)注意事项：

(1)在学习过程中，如果红外遥控摄像头一直未接收到需要学习的红外线信号，则在一定时间之后出现如附图8所示界面(表示学习失败，需要重启学习过程)：

(2)对于空调的遥控器，用户需要明确下面的内容：

每次学习只是针对于一个空调状态(包含温度，风速，定时等)，而不是一个空调按键；如18度下按增加1度，变为19度。此时遥控器发送的编码并不是：温度增加一度。而是：19度+风速+定时状态+……等所有空调状态集合在一起的统一编码。因此在学习空调的时候，需要学习的不是每一个按键，而是每一种状态，也就是需要把空调的各种工作状态完整的排列组合全部学习完毕。如空调有10个温度档、3个风速档、2个状态(制冷、制热)。则我们需要学习10*3*2＝60。一共60种状态。

软件说明：

单片机软件通过UART获取用户的控制指令，实现不同的用户功能，包括：红外线编码学习，红外线编码发送，红外线编码存储空间擦除以及在学习状态下的取消学习指令；

操作命令详细说明：

命令格式：0x6a，0x6e，0x77，0x79，cmd1，cmd2

a)cmd1＝0xaa命令：按键学习命令。

cmd2＝0x**

**对应了需要学习的键码，有一定取值范围，超出范围会返回错误信息：0x6a，0x6e，0x77，0x79，0xee，0x01，该键对应的存储区域不可用；

学习正确后返回信息0x77，0x79，0xaa，0x**；

当想要取消当前学习的状态时，需要发送0x6a，0x6e，0x77，0x79，0xaa，0xfF学习命令取消后，串口返回信息：0x77，0x79，0xaa，0xff；

cmd1＝0xbb命令：按键发射命令；

cmd2＝0x**

**对应了需要发射的键码，有一定取值范围，超出会返回错误信息：0x77，0x79，0xee，0x01；

发送正确后返回信息0x77，0x79，0xbb，0x**；

b)cmd1＝0xcc命令：按键擦除命令

cmd2＝0x**

**对应了需要擦除的键码，有一定取值范围，超出会返回错误信息：0x77，0x79，0xee，0x01；

当想要擦除全部的按键存储空间时，需要发送

0x6a，0x6e，0x77，0x79，0xcc，0xff；

该命令为选用命令，重复学习同一个按键就会覆盖原来的按键状态，重复学习之前，不需要擦除；

命令执行的反馈与错误信息说明：

命令格式：0x77，0x79，info1，info2

1)info1，info2＝0xaa，0x**学习状态返回，表示**按键已经学习完毕，当0x**为0xff时表示已经取消当前按键的学习；

2)info1，info2＝0xbb，0x**发送状态返回，表示**按键已经发送完毕；

3)info1，info2＝0xcc，0x**擦除状态返回，表示**按键已经擦除，当0x**为0xff时表示已经将所有按键全部擦除；

4)info1，info2＝0xee，i

i＝0x01要学习“发送”的按键值没有对应的存储空间；

i＝0x02读取IIC上的EEPROM出错，可能是EEPROM不存在或者EEPROM损坏；

i＝0x03要发送的按键键码不存在，没有学习；

软件的学习方法为完全的红外线编码复制和模拟再现，不对编码格式和编码协议进行分析，而是将所能接收到的红外信号的高低电平变化，记录存储，所以不会出现红外编码不可识别的情况。

但同时基于这种特殊的编码学习方式，对于键码一一对应的遥控编码方式，如：普通的电视，VCD遥控器的遥控方式。可以简便迅速地实现完全功能的学习，和实现。

而对于学习的家电为空调等复合编码的遥控器，则需要明确：该种家电的键码包含当前设备的各种信息，如温度、风速、定时等，因此原遥控器上一个键只是会改变改一串键码中的部分键码值。所以当对该种编码进行学习的时候，无法进行键码一一对应地学习，只能进行当前状态的学习。因此建议用户只对部分常用状态进行有针对性地学习。

附图说明

图1是可远程遥控智能家用电器的网络摄像机远程控制示意图；

图2是可远程遥控智能家用电器的网络摄像机电路原理框图；

图3是可远程遥控智能家用电器的网络摄像机的软件结构框图。

图4是控制界面截图；

图5；图6；图7；图8是控制界面实施方式图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的可远程遥控智能家用电器的网络摄像机作进一步详细说明。

硬件结构说明：

如上图所示，可远程遥控智能家居电器的网络摄像机与传统网络摄像机的突出差别在于在摄像机中集成了红外遥控信息处理单元。红外遥控信息处理单元由STC11F08XE单片机构成。

红外遥控信息处理单元通过UART接口接收功能指令，来实现各种功能的学习或各种功能的遥控；红外发光板上的红外线接收头和红外线遥控发射管则实现对红外线信号的接收，解调和红外线的发射功能。

a)对原有摄像机的结构改造很小，不需要改造外壳模具；

b)对原有摄像机的硬件改造很小，对于摄像机主板，仅仅是增加接插件插口和取消云台用单片机UART口的TXD连接(ARM/DSP处理器仅仅接收来自红外遥控微处理器MCU的TXD信号)，对于摄像机红外发射板，则是增加红外接收头和红外发射管；

c)增加的遥控微处理板可以方便的安装于摄像机内，在硬件方面对于摄像机的其他功能毫无影响；

软件结构特点：

1)软件结构如图3所示：

2)软件说明：

单片机软件通过UART获取用户的控制指令，实现不同的用户功能。包括：红外线编码学习，红外线编码发送，红外线编码存储空间擦除，以及在学习状态下的取消学习指令。

操作命令详细说明：

命令格式：0x6a，0x6e，0x77，0x79，cmd1，cmd2

c)cmd1＝0xaa命令：按键学习命令。

cmd2＝0x**

**对应了需要学习的键码，有一定取值范围，超出范围会返回错误信息：0x6a，0x6e，0x77，0x79，0xee，0x01(该键对应的存储区域不可用)；

学习正确后返回信息0x77，0x79，0xaa，0x**；

当想要取消当前学习的状态时，需要发送0x6a，0x6e，0x77，0x79，0xaa，0xff学习命令取消后，串口返回信息：0x77，0x79，0xaa，0xff；

cmd1＝0xbb命令：按键发射命令。

cmd2＝0x**

**对应了需要发射的键码，有一定取值范围，超出会返回错误信息：0x77，0x79，0xee，0x01；

发送正确后返回信息0x77，0x79，0xbb，0x**；

d)cmd1＝0xcc命令：按键擦除命令

cmd2＝0x**

**对应了需要擦除的键码，有一定取值范围，超出会返回错误信息：0x77，0x79，0xee，0x01；

当想要擦除全部的按键存储空间时，需要发送

0x6a，0x6e，0x77，0x79，0xcc，0xff；

注：该命令为选用命令，因为重复学习同一个按键就会覆盖原来的按键状态，重复学习之前，不需要擦除。

命令执行的反馈与错误信息说明：

命令格式：0x77，0x79，info1，info2

1.info1，info2＝0xaa，0x**学习状态返回，表示**按键已经学习完毕，当0x**为0xff时表示已经取消当前按键的学习；

2.info1，info2＝0xbb，0x**发送状态返回，表示**按键已经发送完毕；

3.info1，info2＝0xcc，0x**擦除状态返回，表示**按键已经擦除，当0x**为0xff时表示已经将所有按键全部擦除；

4.info1，info2＝0xee，i

i＝0x01要学习(发送)的按键值没有对应的存储空间；

i＝0x02读取IIC上的EEPROM出错，可能是EEPROM不存在或者EEPROM损坏；

i＝0x03要发送的按键键码不存在，没有学习。

本软件的学习方法为完全的红外线编码复制和模拟再现，不对编码格式和编码协议进行分析，而是将所能接收到的红外信号的高低电平变化，记录存储。所以不会出现红外编码不可识别的情况。

但同时基于这种特殊的编码学习方式，对于键码一一对应的遥控编码方式，如：普通的电视，VCD遥控器的遥控方式。可以简便迅速地实现完全功能的学习，和实现。

而对于学习的家电为空调等复合编码的遥控器，则需要明确：该种家电的键码包含当前设备的各种信息，如温度、风速、定时等，因此原遥控器上一个键只是会改变改一串键码中的部分键码值。所以当对该种编码进行学习的时候，无法进行键码一一对应地学习，只能进行当前状态的学习。因此建议用户只对部分常用状态进行有针对性地学习。

本发明的红外遥控摄像机的视频部分的主要器件型号均为公知技术：

主芯片——海斯Hi3511

存储芯片——Spansion S29GL064N90

DDR SDRAM——Samsung K4T511630G

网络MAC——Realtek RTL8201CP

本红外遥控摄像机的红外控制部分的器件型号均为公知技术：

主控芯片——宏晶STC10F08XE单片机

存储芯片——AT24C512

功能特点

可远程遥控智能家居电器的网络摄像机由主控制器和MCU组成，主控制器完成视频、声音等多媒体数据的网络传输以及向MCU发送相关控制指令，MCU则完成家电按键码的学习、存储和红外数据发射，以控制响应的家电动作。

1)遥控编码的学习及遥控智能家居电器的方法

可远程遥控智能家居电器的网络摄像机中的MCU首先与主控制器进行通信，决定本次操作是学习或执行按键码发射，学习时，MCU等待外部信号的输入，接收完毕后安装一定规律进行存储，当接收到主控制器的发射按键码命令时，会从相关存储单元内取出已学习的数据进行发射，完成响应控制动作。结合视频监控和语音采集，使用户能通过视觉远程观察设备的状态和使用情况。

当摄像头对准家电时，可通过web界面上的按钮对其进行控制。

在使用前，必须首先学习和存储响应的按键码，例如：对于空调等编码较复杂的设备，需首先将遥控器操作至某一状态，如制冷模式下，风速为中时，进行各个温度下的键码学习过程如下：

a.在模式下拉列表里选中制冷

b.风速选定为中

c.选中学习复选框，

d.点击温度调节列表框中20℃

e.遥控器选中上述1、2所提模式和风速，按下对应温度+按键(首先调至19℃)，即可完成20℃温度调节的学习.

2)动态web技术与CGI方法

主控制器使用了动态web技术，用户通过CGI(通用网关接口)来实现与主机的交互，使主机通过串行口向MCU发送相关控制指令。由于使用了动态web技术，使用户能直观的看到当前设备的状态和学习的结果，相比单一的学习型遥控器使用更加方便。Web页面全部通过C语言实现，发挥了其高效、简洁的优势，使得计算空调遥控器等复杂键码数据的编号时节省了大量时间，当输出较大内容的web页面时速度明显高于其它方案。

当用户需要远程控制相关设备时，系统内集成了SSL VPN(虚拟专用网)技术，通过维优公司的PC客户端软件在接入互联网的地点随时可以进行相关操作，突破了使用的限制，与其它厂家的智能家居控制系统相比使用更加直观、方便，成本降低20倍左右，使普通用户可以接受。

3)具体功能说明

可远程遥控智能家居电器的网络摄像机实现了空调、电视机、窗帘等家电的远程遥控，也考虑了其它家电的控制。

1.使用可远程遥控智能家居电器的网络摄像机控制空调

如上图，通过主页上的功能菜单“空调”进入空调的遥控界面，调整摄像头的方向，使其镜头对准空调，按下左侧的相应功能按钮即可实现对其控制。在此页面上可以进行开、关等操作，并进行空调的各个模式、风速下不同温度的控制。

2.使用可远程遥控智能家居电器的网络摄像机控制电视机通过主页上的功能菜单“电视机”进入电视机的遥控界面；

当学习某按键时，先选中学习复选框，点击相应的按钮，然后将遥控器对准摄像机镜头按下对应按键即可完成相应键码的学习。遥控使用时直接使镜头对准电视机按下相应按钮即可实现对其控制。

3.使用本发明的可远程遥控智能家用电器的网络摄像机控制窗帘

操作步骤如下

窗帘控制界面图

其学习和使用方法与电视机相同。

4.使用可远程遥控智能家居电器的网络摄像机控制其它1、其它2，如图4-6所示。

如需要控制其它智能设备时，如太阳能、洗衣机、自动门等，可选用系统配备的其它1、其它2页面中的按键。其中的按钮功能用户可自定义其实现的操作，主要取决于学习了那只按键码。其学习和使用方法同电视机相同。

1)VPN：VPN英文全称是“Virtual Private Network”，中文含义是“虚拟 专用网络”。vpn被定义为通过一个公用网络(通常是因特网)建立一个临时的、安全的连接，是一条穿过混乱的公用网络的安全、稳定隧道。

MCU：Micro Control Unit，中文名称为微控制单元，又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)或者单片机，是指随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。

UART：Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步接收/发送装置，UART是一个并行输入成为串行输出的芯片，通常集成在主板上。

2)本技术主要解决普通智能家居和学习型遥控器无法随时随地实现远程操作和可视化的问题，技术优势是实现了虚拟专用网技术、视频监控技术、遥控器学习技术的有效统一，使用户在远程控制家电的同时能方便的察看现场的情况。

3)现有的产品一般只有简单的学习型遥控器，只能在现场进行控制，无法实现通过浏览器进行控制，实现了web界面控制的智能家居系统极其昂贵，但一般也没有视频监控功能。维优科技的产品既能方便进行任何遥控器编码的学习，也能在远程通过特有的VPN和视频技术实现可视化操作，并且价格低廉。

4)实现原理，用户在使用前需进行遥控器编码的学习，首先主控制器发送命令使MCU进入学习编码状态，将遥控器信号发射部位对准此设备的镜头，按下相应按键即可完成学习，主控制器自动将学习内容存入指定区域，当使用此按键编码时，只需按下web页面上对应的按钮即可完成对家电的控制。如需在远程控制家电系统，使用PC客户端软件连接到本设备，在建立隧道之后即可方便的进行对家电的控制操作。

Claims (1)

1.一种可远程遥控智能家用电器的网络摄像机，其特征在于，包括主控制器和红外遥控微处理器MCU两部分，其中，主控制器结构包括视频服务器、摄像头、红外照明发光二极管驱动模块和红外发光二极管；摄像头通过CCD/CMOS视频接口与视频服务器8脚连接；红外照明发光二极管驱动模块的1脚接视频服务器的7脚，红外照明发光二极管驱动模块的2脚和3脚分别接红外照明发光二极管和光敏电阻，1脚接I/O量信号报警输入输出，2脚接12V电源输入，3脚接路由器，4脚接音频信号输入/输出，5脚接云台控制器；

红外遥控微处理器MCU包括单片机、EEPROM存储器、红外接收头、红外遥控发射二极管，其中，单片机的通讯接口与视频服务器的5脚和6脚并接；红外接收头和红外发射二极管与单片机的红外遥控信号接收和发射接口连接；EEPROM存储器与单片机的数据存储接口连接。

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