专利名称：一种基于sdf数字家庭中间件的智能家居控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字家庭智能家居设备外部控制领域，尤其涉及一种基于SDF数字 家庭中间件的智能家居控制系统。
背景技术：
以数字技术为核心的信息技术发展，引发了电视传输技术和方式的革命，催生 了视频点播业务、数字家庭等技术。我国数字电视迅速发展，截止到目前，我国有 线电视已在一级城市及沿海城市完成数字化整体平移，数字电视用户已经突破1200 万户。
智能家居一般是以住宅为基础平台，综合建筑装潢、网络通信、信息家电、设 备自动化等技术，将系统、结构、服务、管理集成为一体的高效、安全、便利、环 保的居住环境。智能家居可以定义为一个目标或者一个系统。利用先进的计算机、 网络通信、自动控制等技术，将与家庭生活有关的各种应用子系统有机地结合在一 起，通过综合管理，让家庭生活更舒适、安全、有效和节能。
双向数字机顶盒增加CM和硬盘，支持MPEG-2媒体流处理，通过周围的网关 可以和各户联网。双向数字机顶盒集成了符合MHP标准的中间件软件系统，除提 供增强型机顶盒的主要功能外，还可以基于MHP提供交互式应用、网页信息浏览 等多种增值业务。双向数字机顶盒新增功能有集成MHP中间件系统；支持交互 式应用，如视频点播、互动游戏、网上冲浪等。
总的来说，目前双向数字机顶盒具有较为强大的数据处理能力，提供双向交互 的业务模式，结合家庭中数字电视，使得基于数字机顶盒的智能家居控制方法，具 有充分利用现有技术，资源，能有效降低建设智能家居的成本的特点。
发明内容
本发明目的在于为数字电视提供一种智能家居控制实现方案，提出一种基于
SDF数字家庭中间件的智能家居控制系统，以满足数字电视用户通过遥控器与电视 实现对智能家居设备监视、设置和控制。
为了达到上述目的，本发明提出的一种基于SDF数字家庭中间件的智能家居控 制系统，通过以下技术方案予以实现整个系统由智能家居控制频道客户端和智能家居网关两部分组成，智能家居控 制频道客户端包括数字电视和双向数字机顶盒两部分。双向数字机顶盒包含了 SDF 中间件和通信程序。SDF中间件解析智能家居频道的SDF文件，在数字电视上呈现 画面，为数字家庭用户提供智能家居控制界面；通信程序与智能家居网关通信，获 取智能家居设备、楼层、房间等信息，并对设备进行监视、设置和控制。智能家居 网关则是一套完整的智能家居控制系统，包含智能家居外部接口。
所述的智能家居控制频道SDF文件是用于呈现画面的页面描述文件。双向数字 机顶盒通过解析智能家居控制频道的SDF文件，在数字电视上呈现电视画面，从而 为数字家庭用户提供智能家居监视，设置和控制的图形客户端界面。双向机顶盒使 用的中间件为SDF中间件，用于解析SDF语言。SDF (Scene Description File)，又 称场景描述文件，是一种操作流程中间描述语言，它支持的元素类型有图片、视频、 文字、输入框等，只需要使用SDF现成的元素，对SDF文件进行微调，就可以快 速得到智能家居控制频道的图形化界面描述。以SDF中间件为中间件的双向机顶盒 通过解析SDF文件，就能在数字电视上呈现电视频道画面。
智能家居控制频道客户端通过数字家居远程控制协议与智能家居网关进行通 信，通信运行在TCP/IP网络协议之上，可通过Internet、以太网、WIFI以及有线电 视网络方式进行通信。
所述的通信程序是运行在双向数字机顶盒上，与智能家居网关进行通信，获取 智能家居设备、楼层、房间信息，并对设备进行监视、设置和控制。上述的智能家 居控制频道SDF文件在SDF中间件中进行解析时，所需要显示的楼层、房间、设 备和设备状态等信息，均是由通信程序与智能家居网关通信来获取。通信程序启动 之后，自动连接到指定的智能家居网关，下载房间、楼层、场景、设备等信息，并 按照一定的格式，高效地保存在一块大小是16K的共享内存上。除了下载上述信息， 此程序还维护每个设备的最新状态信息，使得智能家居频道显示的总是最新的状态 信息。为了方便读取共享内存的信息，通信程序同时提供了按照存取房间、楼层、 场景和设备数据的接口。
所述的智能家居网关，是一个安装有windows CE系统的嵌入式设备，它包含一 个智能家居外部接口，接受外部系统的设置和控制命令，解释命令，并根据命令发 出实际控制各个智能设备的指令。智能家居外部接口程序使用C诉吾言编写，它使用 TCP/IP对外提供控制服务，对内通过电力线或者无线网络对智能设备进行监视、控制。智能家居网关外部接口程序提供服务采取的通信协议遵循了 "数字家居远程通 讯协议规范"，这是广东地方数字家庭标准之一。
本发明中通信程序使用Socket技术与智能家居网关通信。双向数字机顶盒中使 用的是uCLinux操作系统，该操作系统提供了 Socket网络库为开发人员提供网络编 程的接口。通信程序只需要新建一个socket标识，按照固定的格式提供网络地址， 成功连接后，使用write函数即可向智能家居网关外部接口程序发送设置与控制命 令，使用read函数即可从智能家居网关外部接口程序获取房间、楼层、场景、防区、 设备等信息。
本发明中通信程序与SDF中间件的使用Linux内存共享技术和消息队列共享智 能家居数据。双向数字机顶盒中使用的是uCLinux操作系统，该操作系统提供了一 些方便进程之间共享数据的方法，本发明灵活使用了其中的共享内存和消息队列的 方法。共享内存用于保存通信程序从智能家居网关获取的房间、楼层、场景、防区、 设备及其状态等数据，通信程序对共享内存中的数据进行维护，而SDF中间件可以 直接从共享内存读取智能家居数据即可满足显示的需要；消息队列用于通信程序与
SDF中间件互通消息，例如智能家居网关检测有一个灯熄灭了，即可发送一个消息 到通信程序，通信程序将共享内存中此灯的状态进行更新，并通过消息队列发送一 个消息到SDF中间件，通知灯状态有变化，SDF中间件就根据需要更新显示的图形 界面。
本发明具有以下有益效果
(1) 实现了数字家庭用户用过遥控器和数字电视画面，监视、设置、控制智能 家居设备，充分利用了数字机顶盒的数据处理能力和数字电视的显示能力，降低了 实施智能家居的成本，也扩大了数字电视的业务范围。
(2) 本发明使用SDF技术描述智能家居频道画面，因为SDF只是一种描述语 言，并非实际绘图的代码，所以，只需要对SDF文件稍作改动，便可得到多种风格 的频道换面，在一定程度上实现显示与数据的分离。
(3) 本发明运用网关技术实现智能家居控制，可以适应不同的智能家居网关产 品，具有良好的通用性。
图1是本发明实现的系统结构图2是智能家居频道客户端程序流程图；图3是智能家居频道客户端SDF中间件与通信程序交互示意图； 图4是实现的智能家居控制频道主界面；
图5是实现的智能家居控制频道控制界面。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的结构和实施方式做进一步的描述
如图1所示，智能家居控制频道客户端包括数字电视和双向数字机顶盒两部分。
双向数字机顶盒包含了 SDF中间件和通信程序。SDF中间件解析智能家居频道的 SDF文件，在数字电视上呈现画面，为数字家庭用户提供智能家居控制界面；通信 程序与智能家居网关通信，获取智能家居设备、楼层、房间等信息，并对设备进行 监视、设置和控制。智能家居网关则是一套完整的智能家居控制系统，包含智能家 居外部接口。
1、 SDF文件。智能家居控制频道SDF文件是用于呈现画面的页面描述文件。 双向数字机顶盒通过解析智能家居控制频道的SDF文件，在数字电视上呈现电视画 面，从而为数字家庭用户提供智能家居监视、设置和控制的图形客户端界面。如图 4所示的界面，用SDF文件表示，需要定义5个元素l个背景元素和4个按钮元 素，然后再赋予4个按钮元素位置信息和单击动作信息。
2、 通信程序。通信程序是运行在双向数字机顶盒上，与智能家居网关进行通信， 获取智能家居设备、楼层、房间信息，并对设备进行监视、设置和控制。上述的智 能家居控制频道SDF文件在SDF中间件中进行解析时，所需要显示的楼层、房间、 设备和设备状态等信息，均是由通信程序与智能家居网关通信来获取。通信程序启 动之后，自动连接到指定的智能家居网关，下载房间、楼层、场景、设备等信息， 并按照一定的格式，高效地保存在一块大小是16K的共享内存上。除了下载上述信 息，此程序还维护每个设备的最新状态信息，使得智能家居频道显示的总是最新的 状态信息。为了方便读取共享内存的信息，通信程序同时提供了按照存取房间、楼 层、场景和设备数据的接口。
3、 智能家居网关。是一个安装有windows CE系统的嵌入式设备，它包含一个 智能家居外部接口，接受外部系统的设置和控制命令，解释命令，并根据命令发出 实际控制各个智能设备的指令。智能家居外部接口程序使用C針吾言编写，它使用 TCP/IP对外提供控制服务，对内通过电力线或者无线网络对智能设备进行监视、控 制。智能家居网关外部接口程序提供服务采取的通信协议遵循了 "数字家居远程通讯协议规范"，这是广东地方数字家庭标准之一。
本发明中智能家居客户端实现的方法如图2所示。
(1) 进入智能家居控制频道，SDF中间件开始解析SDF文件，绘制频道主界 面，为用户提供图形操作界面；
(2) 通信程序启动，初始化网络连接，根据预先定义好智能家居网关网络地址 及端口，与智能网关外部接口程序建立连接。本步骤中，使用了 Linux下的Socket 网络编程技术，设Socket连接sockfd建立成功，初始化缓冲区buff为如下
〃80000001\rConnect\b200710010000\bN0RMAL\f〃 其中buff中的V、 \b、 V与C语言的转义字符语义一致。执行语句
write (sockfd， buff， strlen(buff)) 语句执行完毕，与智能家居网关外部程序连接建立成功。
(3) 通信程序从智能家居网关获取楼层、房间、场景、防区、设备等数据，以 设备为例，信息包括有ID、名称、所在的楼层、所属的房间等，将下载的所有信息 保存在一块大小为16K的共享内存中。
(4) 通信程序从智能家居网关获取所有设备的最新状态数据，并更新共享内存 中的设备的状态信息。
(5) 用户在图形界面选择一个设备进行监视、设置或控制。
(6) SDF中间件通知通信程序用户需要对一个设备进行控制。本步骤中，使用 了 Linux下的消息队列技术。消息结构体如下
struct sendctrl{ char datatype[2]5 char devid[13]; char devvalue[5]s char valueattri[2];
struct MSG{
long msgtype; sendctrl sendvalue;
当SDF中间件向通信程序发送通知消息时，新建一个MSG结构体message,往其中sendvalue元素中的datatype字段填充"1"， devid字段填充设备id， devalue字段填充控制值，valueattri字段填充控制属性，msgtype填充"1"; 设通信程序使用的消息队列id是com—msgjd，那么SDF中间件执行如下语句完 成将控制设备的消息发送到通信程序
msgsnd(com—msg—id, &message, sizeof(message)， 0);
(7) 通信程序向智能家居网关发送控制设备命令。本步骤中，使用了 Linux下 的Socket网络编程技术。设Socket连接sockfd建立成功，新建缓冲区buff,往 buff中填充如下内容
〃80000001\rSetvalue\bl\bdevid\bdevvalue\bvalueattri\f〃 其中buff中的V、 \b、 Vf与C语言的转义字符语义一致，devid为13字节的设备id， devvalue为控制值，valueattri为控制属性。执行语句
write (sockfd， buff， strlen(buff)) 语句执行完毕，通信程序向智能家居网关发出了控制命令。
(8) 智能家居网关发出智能设备控制指令。智能家居网关对来自通信程序的命 令进行解析，转变为实际的智能设备控制指令，并对设备进行控制。
(9) 智能家居网关通知通信程序设备状态更新。智能家居网关对设备进行控制 导致设备状态发生了变化，智能家居网关将设备状态更新的消息发送到通信程序。
(10) 通信程序通知SDF中间件设备状态更新。通信程序接到来自智能家居网 关的设备状态更新消息，先更新机顶盒上的智能家居设备状态数据，然后通知SDF 中间件。
(11) SDF中间件更新图形界面。 例如用户浏览到一楼大厅的所有类型为电灯的设备，SDF中间件根据页面的需
要，从共享内存中读取一楼大厅所有电灯设备，并绘制图形界面，如果此时其中一 盏灯状态发生变化——从开到关，这个变化会在图形界面马上呈现出来。如果用户 选中操作一盏灯，将灯从关到开，SDF中间件通过通信程序向智能家居网关发出控 制命令，将灯打开，如果灯打开成功，这个状态的变化会在图形界面马上呈现出来。 本发明中智能家居客户端中SDF中间件与通信程序的交互方法如图3所示。 (1) SDF中间件向通信程序发送设备控制消息。用户选择了一个设备，进行了 设置或者控制等动作时，SDF中间件将控制消息发送到通信程序，通信程序将控制 命令发送到智能家居网关，以完成用户的设置或者控制动作。(2) 通信程序向SDF中间件发送设备状态更新消息。当通信程序从智能家居 网关中接到设备状态更新消息，新建一个消息，并发送到SDF中间件，通知提示设 备状态变化。
(3) 通信程序从16K共享内存中读取楼层、房间、场景、防区和设备等数据。
(4) 通信程序将楼层、房间、场景、防区和设备等数据保存再16K共享内存。 通信程序将从智能家居网关得到楼层、房间、场景、防区和设备等数据，保存到16K 共享内存中，并根据设备的最新状态信息对共享内存进行维护，维持数据总能反映
智能家居设备的最新状态。
(5) SDF中间件从16K共享内存读取楼层、房间、场景、防区和设备等数据， 完成显示图形界面的需要。智能家居客户端SDF中间件绘制图形界面所需要的所有 关于楼层、房间、场景、防区和设备的数据，都是从16共享内存中读取，SDF中 间件对共享内存只作读取动作。
本发明实现的智能家居控制频道的主界面布局。如图4所示，智能控制频道提 供四大功能控制、安防、场景和娱乐。控制功能实现对智能家居设备的监视、设 置和控制；安防功能实现对家居所有安防设备的监视、设置和控制；场景功能实现 一次设置和控制多种设备；娱乐功能实现机顶盒与家居娱乐设施有机结合，提供更 具特色的娱乐内容。
本发明实现的智能家居控制频道中"控制"界面的布局。如图5所示，控制界 面将设备分为灯、电视、空调、音响、DVD、窗帘、洗衣机、电风扇和微波炉。进入 每种分类，就可以监视、设置和控制设备。
权利要求
1、一种基于SDF数字家庭中间件的智能家居控制系统，其特征在于该系统由智能家居频道客户端和智能家居网关两部分组成；所述的智能家居频道客户端由双向数字机顶盒和数字电视组成，双向数字机顶盒包含SDF中间件和通信程序；SDF中间件解析智能家居频道的SDF文件，在数字电视上呈现画面，为数字家庭用户提供智能家居控制界面；通信程序与智能家居网关通信，获取智能家居设备、楼层、房间信息，并对设备进行监视、设置和控制；所述的智能家居网关，包含一个智能家居外部接口，接受外部系统的设置和控制命令，解释命令，并根据命令发出实际控制各个智能设备的指令。
2、 根据权利要求1所述的一种基于SDF数字家庭中间件的智能家居控制系统， 其特征在于用户通过遥控器査看各个智能家居设备、场景和防区的信息，对设备、 场景和防区进行设置，对具体的设备进行控制，数字电视的画面呈现用户在査看、 设置和控制智能家居设备的过程。
3、 根据权利要求1所述的一种基于SDF数字家庭中间件的智能家居控制系统， 其特征在于智能家居控制频道客户端通过数字家居远程控制协议与智能家居网关 进行通信，通信运行在TCP/IP网络协议之上，可通过Internet、以太网、WIFI以及 有线电视网络方式进行通信。
4、 根据权利要求1所述的一种基于SDF数字家庭中间件的智能家居控制系统， 其特征在于智能家居控制频道客户端使用了 Linux共享内存的技术，保存智能家 居中的楼层、房间、设备、场景、防区数据。
全文摘要
本发明公开了一种基于SDF数字家庭中间件的智能家居控制系统，整个系统由智能家居控制频道客户端和智能家居网关两部分组成，智能家居控制频道客户端包括数字电视和双向数字机顶盒两部分。双向数字机顶盒包含了SDF中间件和通信程序。本系统允许用户根据电视显示的图形界面提示，操作遥控器与数字机顶盒交互，继而进一步与智能家居网关交互，以达到监视、设置、控制一定范围内的智能家居产品。基于双向数字机顶盒、运用网关技术实现智能家居控制的系统，充分利用了家庭中数字机顶盒的运算能力和大屏幕电视优秀的显示功能，同时可以适应不同的智能家居网关，实现用一套机顶盒去控制不同的智能家居产品的目的。
文档编号H04N5/44GK101540829SQ20091003890
公开日2009年9月23日 申请日期2009年4月23日 优先权日2009年4月23日
发明者丁卫彬, 王建民, 芳 由, 罗笑南 申请人:中山大学