基于XML的信息家電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 全文

　　引言

　　信息家電是信息技術(shù)與傳統(tǒng)消費(fèi)類家電技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的新一代家用電子產(chǎn)品。信息家電是以計(jì)算機(jī)為平臺(tái)，集聲、光、圖像于一體的一種家用電器。它既不是計(jì)算機(jī)，也不是傳統(tǒng)的家電，而是集計(jì)算機(jī)的某些功能、視聽(tīng)功能、通信功能、上網(wǎng)功能于一體的新型家電。信息家電實(shí)質(zhì)上就是電腦化的家電，是兼顧人們?nèi)粘Ｉ疃喾N需要(如娛樂(lè)、教育、通信、上網(wǎng)、理財(cái)?shù)?而開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品。

　　如何實(shí)現(xiàn)信息家電的互操作與即插即用，成為信息家電的主要研究方向。

　　1 信息家電控制結(jié)構(gòu)

　　對(duì)信息家電的控制存在3種方式：集中控制，遠(yuǎn)程控制，萬(wàn)能遙控。集中控制，是以家中電腦作為控制中心，在電腦上能查看到所有家電的運(yùn)行狀態(tài)信息，能根據(jù)需要通過(guò)圖形化操作方式對(duì)信息家電進(jìn)行控制。遠(yuǎn)程控制，即當(dāng)你在外工作或歸家途中可以通過(guò)辦公室電腦或者PDA設(shè)備對(duì)家中電器運(yùn)行狀態(tài)信息查看，也可以對(duì)家電進(jìn)行想要的操作。萬(wàn)能遙控，是通過(guò)特殊設(shè)計(jì)的萬(wàn)能遙控器對(duì)信息家電進(jìn)行控制。

　　不管采用何種方式對(duì)信息家電的進(jìn)行控制，首先要定義好信息家電接口，所謂接口主要包括了信息家電的狀態(tài)屬性和操作功能，其次要定義好控制命令包，各種控制方式根據(jù)要進(jìn)行的操作形成控制命令包，并發(fā)送到家庭網(wǎng)絡(luò)中，各家電監(jiān)聽(tīng)各自端口，一旦收到發(fā)送給自己的控制命令包就予以解析執(zhí)行。本文采用XML作為信息家電接口與控制命令的描述語(yǔ)言，給出了一種基于XML的信息家電控制的解決方案。如圖1所示。

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　　信息家電生產(chǎn)商提供信息必須做到在信息家電設(shè)備中內(nèi)駐XML描述的接1：3定義文件，用戶將信息家電設(shè)備聯(lián)人家庭網(wǎng)絡(luò)中，信息家電主動(dòng)將接口定義文件在集中控制設(shè)備(網(wǎng)關(guān))中注冊(cè)，并存人嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)中。集中控制能根據(jù)接口定義生成控制命令控制已注冊(cè)的各個(gè)信息家電設(shè)備。

　　萬(wàn)能遙控與遠(yuǎn)程控制在原理上是一致的，只是通信方式不同，萬(wàn)能遙控一般是通過(guò)無(wú)線實(shí)現(xiàn)與集中控制的通信，遠(yuǎn)程控制一般是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與集中控制的通信。

　　兩者都首先從集中控制獲取信息家電的接口定義，由內(nèi)置的控制命令生成器生成控制命令發(fā)送到集中控制，由集中控制轉(zhuǎn)發(fā)至信息家電。最終由信息家電內(nèi)置的控制命令解釋器解釋執(zhí)行其控制命令。

　　2 信息家電接口定義

　　通過(guò)XML對(duì)家電設(shè)備接口進(jìn)行了簡(jiǎn)單的定義，其頭節(jié)點(diǎn)為IA，IA節(jié)點(diǎn)下包括4個(gè)子節(jié)點(diǎn)，分別表示設(shè)備名、設(shè)備屬性、設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備操作集。這4個(gè)節(jié)點(diǎn)是固定的，但是這些節(jié)點(diǎn)之下包含些什么節(jié)點(diǎn)，就會(huì)因?yàn)榧译娫O(shè)備的不同，家電生產(chǎn)商的不同而不同。如：

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　　其中IAName表示設(shè)備名稱，Attribution表示設(shè)備屬性集合，例如生產(chǎn)商、保修日期等。Status表示該設(shè)備有哪些狀態(tài)名，例如空調(diào)有電源開(kāi)關(guān)、溫度、濕度、風(fēng)力、是否掃風(fēng)等?？刂圃O(shè)備可以通過(guò)這些節(jié)點(diǎn)的內(nèi)容得到設(shè)備的狀態(tài)信息。Operation表示該設(shè)備可以進(jìn)行哪些操作，例如空調(diào)有提高或者降低溫度、濕度、風(fēng)力、開(kāi)關(guān)電源等。

　　接口定義文件由生產(chǎn)商提供，集中控制只需要對(duì)其注冊(cè)即可。當(dāng)然，生產(chǎn)商可以根據(jù)發(fā)展的需要，對(duì)其信息家電產(chǎn)品的接I=1定義可以進(jìn)行擴(kuò)充，以滿足安全等方面的需要。

　　3 控制命令定義

　　為了能夠描述控制命令信息以及能被解析執(zhí)行，通過(guò)XML我們定義了規(guī)范的控制命令包?？刂浦行幕蛘哌b控器對(duì)某家電設(shè)備進(jìn)行操作后即生成如下格式的控制命令包：

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　　根節(jié)點(diǎn)為Command，其下有TolP，F(xiàn)mmIP，Time，Ope—rationName，OperafionValue 5個(gè)節(jié)點(diǎn)。TolP表示要發(fā)送給哪個(gè)設(shè)備，F(xiàn)mmlPI/IJ表示由誰(shuí)發(fā)出，Time是發(fā)出命令的時(shí)間，后面兩個(gè)節(jié)點(diǎn)分別是要執(zhí)行的操作名和操作參數(shù)。本例即是對(duì)IP為192.168.0.125的設(shè)備進(jìn)行溫度增加2度的操作。這里的設(shè)計(jì)只是對(duì)基本功能的模擬， 由于XML的良好擴(kuò)展性，控制命令包可以進(jìn)行擴(kuò)充。

　　4 集中控制

　　在集中控制方式下，控制中心中保存有已注冊(cè)的信息家電的接I=1定義，這樣，它可以通過(guò)輪詢方式以更新設(shè)備狀態(tài)信息，或當(dāng)設(shè)備狀態(tài)改變時(shí)主動(dòng)通知控制中心。在控制中心，用戶可以查看現(xiàn)在所有設(shè)備的信息，可以圖形化操作對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制，這時(shí)控制中心調(diào)用命令生成器將用戶的操作打包成XML格式控制數(shù)據(jù)包，并發(fā)送到家庭局域網(wǎng)中。連接在家庭局域網(wǎng)上的信息家電設(shè)備將能夠在其接收控制包端I=1監(jiān)聽(tīng)接收到控制命令包，這時(shí)只有被操作的家電設(shè)備才會(huì)調(diào)用內(nèi)置的命令解析器對(duì)控制數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析并予以執(zhí)行，這樣就完成了對(duì)家電設(shè)備的控制。

　　5 遙控器控制

　　在遙控方式下，可以通過(guò)遙控器完成對(duì)家電設(shè)備的控制。目前，不同的家電設(shè)備就有不同的遙控器，彼此間不兼容。現(xiàn)在設(shè)想一種對(duì)所有設(shè)備都有控制作用的遙控器，這種遙控器具有一定的存儲(chǔ)功能，存有被控制設(shè)備的設(shè)備接口文件，要控制的時(shí)候通過(guò)菜單選出要控制的設(shè)備已經(jīng)要進(jìn)行的操作，遙控器內(nèi)置的命令產(chǎn)生器將根據(jù)選擇生成命令包，并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至控制中心。

　　6 遠(yuǎn)程控制

　　當(dāng)你在上班的時(shí)候，或者在歸家途中，想要控制家中的信息家電，就需要遠(yuǎn)程控制。你可以通過(guò)PC或者PDA實(shí)現(xiàn)對(duì)家中電器的狀態(tài)查看以及操作控制。怎么實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制呢?一般可通過(guò)客戶端與家庭網(wǎng)關(guān)互聯(lián)通信來(lái)實(shí)現(xiàn)。也可以對(duì)家電的各種操作以及信息查看作為一個(gè)服務(wù)發(fā)布，引入WebJlt務(wù)的概念，再對(duì)請(qǐng)求的對(duì)象加上提交證書的限制，這樣可以保證只有擁有合法證書的用戶才能對(duì)自己的家電進(jìn)行操作，還可以進(jìn)行擴(kuò)展以滿足其他更詳細(xì)的要求。當(dāng)前WebHt務(wù)技術(shù)正在深入研究和廣泛應(yīng)用，比傳統(tǒng)的Socket通信，WebBt務(wù)帶來(lái)的靈活性和松散耦舍性將遠(yuǎn)程控制調(diào)用得更方便更靈活，更具擴(kuò)展性。

　　7 總結(jié)

　　設(shè)計(jì)目的在于提出一種智能家居的實(shí)現(xiàn)方式，并對(duì)其進(jìn)行模擬以深入了解其可行性以及優(yōu)缺點(diǎn)。關(guān)鍵在于對(duì)設(shè)備接口的定義，控制命令的定義，以及在這些定義的基礎(chǔ)上對(duì)其解析進(jìn)行操作。