家庭网络中的家电控制系统和方法 【技术领域】
本发明涉及家庭网络中的家电控制系统和方法，更具体地说，涉及一种适应各种信息家电设备的扩展并保证支持新信息家电设备的家庭网络中信息家电控制系统和方法。
背景技术
目前，家用电器的控制一般采用单机运作的模式，通过设置在家用电器上按钮或一个遥控器来控制单个家用电器。随着家用电器的不断增多，许多制造商已开发通过单一的通用控制设备，即遥控器，来控制几种不同家电设备，这种遥控器虽然能够采用单一接口来控制和命令几种不同的家电设备，但是，特定的遥控器只能控制和命令在遥控器包括它们必要控制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机、磁带录像机、空调、洗衣机、数字视频设备的逻辑，但没有用于CD设备的逻辑，则不能采用该遥控器来命令和控制CD设备。此外，随着家电设备的发展，会不断出现新的家电设备，由于新家电设备所要求控制和命令在开发遥控器时是未知的，所以，增加新家电设备后，原有的遥控器将不能控制命令新地家电设备。另外，采用遥控器控制家电设备不能实现远程控制。
随着计算机技术、通信技术、网络技术人们、家用电器等迅速发展，人们已开始尝试通过家庭网络(或家庭网络系统)统一管理和控制家电设备，使家电设备的控制便于操作并且能远程控制，并提出了信息家电的概念，信息家电从广义上来讲包括机顶盒(STB)、WebTV、PDA、掌上电脑、视频游戏设备等所有能提供信息服务或具有通过网络系统交互信息能力的消费类电子产品(如冰箱、微波炉)。简单的理解信息家电包含两个方面的含义：信息传输功能和家用电器的功能。信息功能：产品具有一种或几种信息服务功能，如：网络浏览、视频点播、文字处理、电子邮件、个人事物管理等；电器特点：所有的信息家电都应具备如下类似电器的特点：简单易用、价格低廉、操作维护简便。
然而，由于各种信息家电在功能和属性上的差别，使得在识别家庭网络中的信息家电设备以及访问信息家电设备等方面，缺少一个统一灵活的控制接口来匹配家庭网络中信息家电的扩展，支持新信息家电设备随时加入、控制而不需要更新系统。
【发明内容】
针对现有技术存在的上述问题，本发明提出了一种家庭网络中的信息家电控制系统和方法，使得家庭网络能够适应各种信息家电设备的扩展并保证对新信息家电设备的支持，从而高效、灵活、易扩展的控制信息家电。
根据本发明的一个方面，提供了一种家庭网络中的信息家电设备控制的方法，包括如下步骤：
(1)通过每个信息家电的接入网络接口将信息家电设备连接到家庭网络，通过信息家电的自描述部件生成描述文件并将描述文件以广播的方式通知给设备控制装置，描述文件包括信息家电设备的设备描述信息；
(2)由连接在信息家电设备和网络服务器之间设备控制装置，根据来自信息家电设备的自描述部件的描述文件构建相应的网络虚拟家用设备并保存网络虚拟家用设备的设备描述信息，然后向信息家电设备发送确认信息，并将描述网络虚拟家用设备的设备描述信息以标准格式发送给网络服务器；
(3)连接在设备控制装置与用户的终端设备之间的网络服务器，从设备控制装置读取的虚拟设备的设备描述，生成信息家电设备列表页面和信息家电设备控制页面，并以网页的形式发布给用户终端设备；
(4)用户通过用户终端设备的最终的用户界面浏览网页，通过网页访问信息家电，首先用户访问设备列表页面，网络服务器从设备控制装置获取当前设备列表以及设备的状态，并根据这些信息生成设备列表页面；然后用户根据设备列表中列出的家用设备选中所要控制的信息家电设备并进入所选中的信息家电设备的控制页面，网络服务器从设备控制装置获取设备描述信息并生成设备控制页面，用户通过所生成的设备控制页面发送设备控制指令，网络服务器接收到所述设备控制指令之后，将设备控制指令发送至设备控制装置，设备控制装置再将控制指令转发至信息家电设备，信息家电设备执行相应的指令；信息家电设备在指令执行完成后，信息家电设备将自己的最新状态回馈给设备控制装置，设备控制装置再将设备的最新状态传递给网络服务器，从而使用户的设备控制页面得到更新。
另外，设备在离开家庭网络时不需要向设备控制装置通知，只要设备在一定时间段内不向网络发送广播，设备控制装置会自动将其列为无效的网络设备，并将本地的描述信息进行更新以通知网络服务器，由网络服务器在用户的网页上进行更新。
此外，当有新的信息家电要加入家庭网络时，通过新的信息家电设备接入网络接口将信息家电设备连接到家庭网络中，由新的信息家电的自描述部件生成描述文件并将描述文件以广播的方式通知给设备控制装置，设备控制装置根据新的信息家电发送信息判断设备远程地址，然后设备控制装置与信息家电建立连接，设备控制装置获得新信息家电设备描述信息，并将设备描述信息保存在本地以等待网络服务器的读取，设备控制装置向新信息家电发送确认信息。
而且，在整个家庭网络中分布着许多信息家电设备，这些信息家电设备处于不同的房间中，不同用户对信息家电设备的控制将享有不同的权限，用户在登录后，网络服务器将根据用户权限显示不同的用户界面，并且在访问设备的同时，网络服务器也将根据用户来确定设备信息的读取和设备的控制。
根据本发明的第二方面，提供了一种家庭网络中的家电控制系统，该控制系统包括家电设备、设备控制装置、网络服务器、用户终端设备。家电设备包括多个信息家电设备，每一信息家电设备都具有网络接入部件和自描述部件，通过网络接入部件将信息家电设备连接到家庭网络，自描述部件生成描述文件并将描述文件以广播的方式通知给设备控制装置，描述文件包含信息家电设备的设备描述信息。设备控制装置连接在信息家电设备和网络服务器之间，设备控制装置根据来自信息家电设备的自描述部件的描述文件构建相应的网络虚拟家用设备和保存网络虚拟家用设备的设备描述信息，并将家用设备的设备描述信息以标准格式发送给网络服务器，在用户访问信息家电设备时设备控制装置接收来自网络服务器的控制信息家电设备指令，并派发这些指令到相应信息家电设备；信息家电设备接收来自设备控制装置的指令之后执行指令，在指令执行完成后信息家电设备将自己的最新状态回馈给设备控制装置，设备控制装置再将信息家电设备的最新状态传递给网络服务器，从而使用户的设备控制网页得到更新。网络服务器连接在设备控制装置与用户的终端设备之间，接收来自设备控制装置的虚拟设备的设备描述信息，根据所接收到的所述设备描述信息生成信息家电设备列表网页和信息家电设备控制页，并以网页的形式将所生成网页发布给用户终端设备，在用户访问信息家电设备时网络服务器接收用户通过用户终端设备中的网页发出的对信息家电设备进行控制的指令，并将接收到的控制信息家电设备指令传送至设备控制装置。用户终端设备接收由网络服务器的发送的网页，用户通过用户终端设备的用户界面浏览网页并通过网页访问信息家用设备，在用户访问信息家电设备时，首先用户访问设备列表网页，然后用户根据设备列表中列出的信息家用设备选择所要控制的信息家电设备并进入所选择的设备的控制网页，网络服务器从设备控制装置获取信息家电的设备描述信息并生成设备控制页面，用户通过所生成的设备控制页面发送设备控制指令给网络服务器。
另外，用户终端设备包括个人电脑或个人信息终端。信息家电设备的设备描述信息包括信息家电设备的属性、信息家电设备状态、信息家电基本控制指令。网络可以为Web网络或任何适用的网络，网页可以为Web网页或任何适用的网页。
由于本发明的系统和方法对于不同设备的控制界面(即UI-用户界面)可以根据设备的描述信息动态生成，使系统以其灵活性增强了对设备的支持广度；多种家电设备所特有的用户界面可以由程序动态生成，从而使系统的向后兼容性得到体现，系统可以支持新种类设备的随时加入和控制而不需要更新系统，而且用户可以通过网页远程遥控家电设备，因此整个系统具有良好的应用前景。
【附图说明】
图1是基于web的家电控制系统结构图；
图2是设备列表网页示意图；
图3是设备控制网页示意图；
图4是设备加入家电网络的流程图；
图5是用户访问家电设备的流程图。
【具体实施方式】
下面结合附图1描述本发明的家庭网络中的家电控制系统的结构。如图1所示，本发明的家庭网络中的家电控制系统包括多个信息家电设备、设备控制装置、网络服务器、用户终端设备。
信息家电设备位于设备层，信息家电设备可以是各种家用电器，例如冰箱、微波炉、空调器、电视机、照明系统、安全系统、洗衣机、洗碗机、音响设备、DVD等，每一信息家电设备都具有网络接入部件和自描述部件，通过网络接入部件将信息家电设备连接到家庭网络的设备控制装置，自描述部件可以生成描述文件并将描述文件以广播的方式通知给设备控制装置，描述文件包括家电设备的属性和家电设备的状态和信息家电的基本控制指令等。例如，如果要将信息家电设备1加入家庭网络中，首先通过家电设备1的网络接口使家电设备1与设备控制装置相连，家电设备1的描述部件生成包括信息家电的设备描述信息的描述文件并将描述文件以广播的方式通知给设备控制装置。以音响为例，设备描述信息可包括：设备名；设备标识；设备状态(如：当前曲目、音量、现存曲目列表)；设备控制动作名称和标识(如：播放/暂停、停止、音量增、音量减)。
设备控制装置连接在信息家电设备和网络服务器之间，位于控制指令解析层，设备控制装置主要有如下几方面的功能：第一，根据来自信息家电设备的自描述部件的描述文件构建相应的网络虚拟信息家用设备和保存网络虚拟信息家用设备的设备描述信息；第二将信息家用设备的设备描述信息以标准格式发送给网络服务器；第三，接收来自网络服务器的控制信息家电设备指令，并派发这些指令到相应信息家电设备；第四，在信息家电设备按照来自设备控制装置的指令完成执行指令后将自己的最新状态回馈给设备控制装置时，设备控制装置再将信息家电设备的最新状态传递给网络服务器，从而使用户的设备控制网页得到更新。例如，当信息家用设备2为空调器时，设备控制装置根据空调器描述信息，构建相应的网络虚拟空调器和保存网络虚拟空调器的描述信息；在用户访问空调器时，设备控制装置接收来自网络服务器的控制空调器的指令，例如，控制房间温度为25度的指令，并将这一指令传输到空调器；在空调器接收该指令之后按照该指令运转，并且空调器将自己的最新状态(正在致冷，房间温度等)回馈给设备控制装置，设备控制装置再将空调器的最新状态传递给网络服务器，从而使用户的设备控制网页得到更新。
网络服务器连接在设备控制装置与用户终端设备之间，位于网络服务层，接收来自设备控制装置的虚拟设备的设备描述信息，根据所接收到的所述信息设备描述信息来生成信息家电设备列表网页、信息家电设备控制页，并以网页的形式将所生成信息家电设备列表网页、信息家电设备控制页发布给用户终端设备，在用户访问信息家电设备时接收用户通过用户终端设备中的网页发出的对信息家电设备进行控制的指令，并将接收到的控制信息家电设备指令传送至设备控制装置。本发明的网页可以为Web网页或任何其它适用的网页，本发明的网络服务器可以为Web服务器或任何其它适用的网络服务器。图2示出了设备列表网页的示意图；图3示出了设备控制网页的示意图。
用户终端设备位于网络控制层，即最终的用户界面，用户终端设备可以包括个人电脑或个人信息终端等。用户终端设备接收由网络服务器发送的网页，用户通过用户终端设备的用户界面浏览网页并通过网页访问信息家用设备，在用户访问信息家电设备时，例如，访问为洗衣机的信息家电设备时，首先用户访问设备列表网页，在设备列表网页中列出的家用设备选中选择洗衣机，然后进入洗衣机的控制网页，网络服务器从设备控制装置获取洗衣机的设备描述信息并生成洗衣机的控制页面，用户通过所生成的洗衣机控制页面发送控制洗衣机的控制指令给网络服务器，网络服务器将控制指令传输给设备控制装置，设备控制装置接收到控制指令后将控制指令发给洗衣机以控制洗衣机操作。
设备控制装置设备控制装置设备控制装置下面结合图2至图3描述本发明的家庭网络中家电控制方法。
1、系统的初始化流程。
由于用户终端和设备都是可以随时加入整个家庭网络的，具有一定的灵活性，所以系统的初始化流程主要是指设备控制装置和Web服务器初始化的流程。系统部件运行的顺序是：(1)设备控制装置启动，设备控制装置在初始化阶段先对网络进行扫描以获得网络中所有设备的描述，设备控制装置将这些描述信息保存在本地并等待网络服务器进行读取，(2)网络服务器启动，网络服务器在启动过程中只初始化相应的模块，除了基本的网络服务模块之外还包括Web服务器与设备控制装置间的数据交换模块，这样在终端访问Web页面时，就能够具有更好的实时性。
2.设备加入家庭网络的过程
设备与家庭网络有物理连接，并不代表设备已加入了家庭网络，只有当设备与家庭网络中的设备控制装置有信息交流时，设备才算真正加入家庭网络；在设备加入家庭网络的初始阶段，设备向网络广播其属性，以让设备控制装置知道该设备的存在并能够根据设备发送的信息判断设备的远程地址，然后设备控制装置与设备建立连接，设备控制装置获得设备描述信息，并将该描述信息保存至本地以等待网络服务器的读取，设备控制装置向设备发送确认信息，这时设备才算真正加入家庭网络，这也意味着设备成为了可控的。当用户通过网络页面发送获得当前运行设备列表命令时，网络服务器将从设备控制装置获取设备列表以及设备的状态，从而根据设备列表及状态生成设备列表页面。当用户通过网页访问具体设备信息时，网络服务器将从设备控制装置获取指定设备的状态和设备描述信息，并根据设备状态和设备描述信息动态生成设备描述网页，通过该网页用户可以对设备进行具体控制。
3.设备离开家庭网络的过程
设备离开家庭网络的定义是设备与设备控制装置间的网络连接已经断开，设备成为不可控态，即使物理连接继续保持；设备在离开家庭网络时不需要向设备控制装置通知，只要设备在一定时间段内不向网络发送广播，设备控制装置会自动将其列为无效的网络设备，并将本地的描述信息进行更新以通知网络服务器，由网络服务器在用户的网页上进行更新。
4.系统工作过程——用户对设备的访问
用户对设备的访问主要指用户通过网页面向设备发送控制指令，设备执行指令，并反馈执行结果至用户网页面的过程。
工作过程如下：当用户想要控制某个信息家电设备时，例如，用户想控制电视机时，用户通过用户终端的用户界面浏览网页，选择进入设备列表页面，网络服务器从设备控制装置获取当前设备列表以及设备的状态，并根据这些信息生成设备列表页面；用户从设备列表页面选择要控制的信息家电设备，例如电视机，网络服务器从从设备控制装置获取电视机的设备描述信息并生成电视机的设备控制页面，这样用户就可以通过所生成的电视机的设备控制页面控制该电视机的音量、图象、频道等。例如，如果用户想要控制电视机的音量，用户通过就在电视机的设备控制页面选择电视机的音量控制按钮，这样要控制电视机音量的指令就通过该电视机的设备控制页面发送设备控制指令，网络服务器接收到该控制指令后将控制指令发送至设备控制装置，设备控制装置再将控制指令转发至该控制指令要控制的信息家电设备，即电视机，电视机执行音量控制的指令；指令执行完成后，电视机将自己的最新状态回馈给设备控制装置，设备控制装置再将电视机的最新状态传递给网络服务器，从而使用户的设备控制页面得到更新；用户对设备的一个控制访问结束。
5.用户权限流程
由于在整个家庭网络中分布着许多信息家电，这些信息家电处于不同的房间中，所以有必要对设备的控制权进行限定。不同用户将享有不同的权限。用户在登录后，网络服务器将根据用户权限显示不同的用户界面，并且在访问设备的同时，网络服务器也将根据用户来确定设备信息的读取和设备的控制。例如，出于安全的考虑，小孩在登录后，网络服务器将根据小孩权限显示仅仅小孩能使用的用户界面，并且在访问设备的同时，网络服务器也将根据小孩的权限来确定设备信息的读取和设备的控制。例如，小孩只能选择部分电视频道，如教育频道，少儿节目频道，而不能选择仅适合成人观看的节目。
6.系统停止运行流程
设备控制装置和网络服务器的关闭便意味着整个系统的停止，这时设备成为孤立设备，用户的网页也将无法打开，系统处于停止状态。在设备控制装置关闭的时候，用户可以选择关闭所有运行中的设备，也可以不更改设备的运行状态，如果选择不更改设备的运行状态，则设备将无法再从网络上加以控制，设备控制装置程序将负责清除存储于服务器上的设备描述信息，这样网络服务器就将无法获得设备的状态及属性，用户的网页也将显示网络中没有可运行的设备。这时再关闭网络服务器就意味着整个系统的停止，用户也将无法访问网页。