一种自动控制系统中用手机交互式配制控制参数的方法及系统.pdf

一种自动控制系统中用手机交互式配制控制参数的方法及相应系统，其特征在于系统(工作模块)工作所需的控制参数通过手机(配制手机)配制，配制手机中运行配制程序，配制程序通过手机屏幕或播音器显示提示信息，用户根据提示信息从手机的用户输入接口输入控制参数，配制程序将接收的控制参数传送给工作模块。采用本发明描述的方法后，用户可以用随身携带的手机配制系统的控制参数，因此使用方便、灵活、简单而且直观，还适合视觉障碍的用户使用。另外，这种方法还能够节约系统输入/显示设备的硬件成本和相应软件开发成本。

1.  一种自动控制系统中用手机交互式配制控制参数的方法及系统，其特征在于：系统(工作模块)工作所需的控制参数通过手机(配制手机)配制，手机中运行配制程序，配制程序通过手机屏幕或播音器显示提示信息，用户根据提示信息从手机的用户输入接口输入控制参数，配制程序将接收的控制参数传送给工作模块。

2.  根据权利要求1的方法及系统，其中工作模块具有能够和手机相互通信的标准接口，该接口为符合红外通信协议(IRDA)的红外端口，或者为蓝牙端口，或者为标准串行接口，或者为移动通信模块(GSM/GPRS/CDMA模块)，或者为它们的组合。

3.  根据权利要求1的方法及系统，其中工作模块中包括一部经过适当改造的手机，该手机具有用户输入接口和显示接口，运行配制程序，指导用户交互式输入控制参数。

4.  根据权利要求1到3的任何一种方法及系统，其中配制手机支持开放平台操作系统，可以安装并且运行基于该开放平台的配制程序。

5.  根据权利要求1到3的任何一种方法及系统，其中配制手机支持JAVA(如J2ME)平台，可以安装并且运行JAVA程序，配制程序采用JAVA语言编写，可以下载到配制手机并且安装运行。

6.  根据权利要求1方法及系统，用于实现远程报警和(或)监控功能，系统由一至多个安装在监控区域的可拍照移动通信终端(监控终端)、警情检测探头，以及一至多个接收终端组成，其中监控终端接入移动通信网络，具备摄像头，运行监控程序，可以拍摄照片并且将照片通过移动通信网络发送到接收终端；系统至少有一部移动通信设备(配制手机)运行配制程序，用户在配制程序的提示下交互式输入监控终端工作所需的控制参数，控制参数由配制手机传送给监控终端。

7.  根据权利要求6的系统，其中控制参数包括接收终端的地址；以及还包括以下a到f约束条件的至少一种：a.设定监控终端的时钟，b.监控终端开放/关闭其全部或部分功能的时间约束条件，c.监控终端通知接收终端发生了警情事件的方式，d.启动报警动作应该满足的警情事件的频率约束条件，e接收终端控制监控终端的方式，f.修改控制参数的授权条件。

8.  根据权利要求6或7的系统，其中监控终端和配制手机由同一部可拍照手机构成。

9.  根据权利要求6或7的系统，其中监控终端不具备显示屏幕和用户输入接口，系统运行所需的控制参数由另外一部手机(配制手机)接收，配制手机运行配制程序，支持开发平台操作系统，配制手机中控制参数通过手机标准接口传送到监控终端。

10.  根据权利要求1或2或3或6或7的任何一种系统，还用于实现智能化居家环境自动控制功能，包括对家用电器设备的智能化管理和家庭安保防护。

一种自动控制系统中用手机交互式配制控制参数的方法及系统
技术领域：
本发明属于电子技术领域，特别地涉及需要用户配制控制参数的自动控制系统。
背景技术
自动控制系统中，特别是智能控制系统、监控以及报警系统中，往往需要用户输入特定的控制参数以实现预期的功能。常见的控制参数包括用户的偏好、环境条件以及系统时钟等。
通常，系统会提供输入接口以便用户配制控制参数。有些输入接口是简单的按钮或开关；也有些是专用的键盘和显示屏幕；还有的能够通过微机接收用户输入的参数；另外，在一些包含移动通信模块的系统中，特别是使用移动通信模块的无线防盗报警和监控系统，还可以通过接收用户编写的特殊格式的短消息的方式取得控制参数。
在上述接口及相应的配制参数方式中，简单的按钮或开关可以降低硬件成本，但却只能配制极少量的控制参数，因此，系统的灵活性低。
用专用的键盘和屏幕可以方便地接收较多的控制参数，但专用的键盘和屏幕一方面增加了系统硬件成本，另一方面也使开发系统时相应的必须开发一套软硬件都相互匹配的程序以接收用户的输入，因此还增加了设备开发的难度和成本，使许多系统因此失去了商业价值。
用微机配制控制参数的方法优点在于微机上具有全面且功能强大的编程工具，容易编写界面良好的配制程序，可以显示丰富的提示信息引导用户顺利配制参数。但是，在微机上配制系统控制参数首先要求用户具有电脑、而且要有一定的计算机应用水平、另外，在配制参数时要求微机和系统相互接近以保证物理上的连接，这在一些普及型的家用电子产品是很难实现的，特别在一些需要经常更改参数或安装好后不能轻易移动位置的产品中更是不易推广。
也有一些系统使用了移动通信模块，提供了短消息配制接口，用户可以通过在手机上输入一段特定格式的短消息，然后将该短消息发送给工作模块以配制控制参数。在这种方式中，由于用户输入短消息时缺少交互式提示信息，所以用户需要了解该短消息的具体格式和其中各个字段的意义。这使用户使用不方便而且容易出错，另外，由于人们在记忆能力上的限制，这种方式也只能够简单的配制少量的参数。
正是考虑到通常自动控制系统配制控制参数的方法上存在弊端，因此本发明提出一种新的在自动控制系统中配制控制参数的方法：用手机接收控制参数，即在手机上运行配制程序，配制程序可以通过手机屏幕或播音器显示提示信息，引导用户在手机上输入控制参数，配制程序再将接收的参数传送给需要这些参数的工作模块，以保证系统实现预期的功能。显然，采用这种方法具有多方面优点：a.可以降低设备硬件成本；b.手机是随身携带的常用设备，因此用户可以方便、灵活、而且熟练地配制控制参数；c.当配制程序采用播音器播放提示信息时，可以使视觉障碍的用户以及不能用眼获得提示信息的情况下也能够准确、方便地输入控制参数；d.在语音提示上，手机具有强大的软硬件接口，用手机播放特定的语音提示信息更容易、方便，成本也更低；e.手机在软硬件上都有强大的用户接口，因此，易于编写界面良好、提示信息全面的配制程序，保证用户准确地配制参数，同时还可以降低开发系统的成本和难度；f.配制和使用控制参数相分离的方法能够使系统更健壮和功能更强大。
发明的内容
本发明描述的方法和系统中涉及的一些名称定义如下：所述的自动控制系统中实现其预期功能的主要模块称之为工作模块或者主机(在报警、监控系统则还称为监控模块)；工作模块工作时所需的软件为工作程序；控制参数则是工作程序运行时需要的参数；设置控制参数的人为用户；系统用于接收用户输入控制参数的软件为配制程序；当用手机接收用户输入控制参数时该手机称为配制手机；用户在配制程序的提示下输入控制参数的方式为交互式输入；播音器为手机播放声音的设备，即通常所说的手机听筒、或耳机、或扬声器；输入接口为手机接收用户输入的设备，包括键盘、或触摸屏、或语音识别输入设备。
本发明提出的方法是将自动控制系统中设置控制参数与使用参数的功能模块分离开，转移到手机上实现：即通过编写适合手机上运行的配制程序，利用手机具有的输入接口和显示界面，交互式地提示用户输入控制参数。
具体地，本发明描述了一种自动控制系统中用手机交互式配制控制参数的方法及系统，其特征在于：系统(工作模块)工作所需的控制参数通过手机(配制手机)配制，手机中运行配制程序，配制程序通过手机屏幕或播音器显示提示信息，用户根据提示信息从手机的用户输入接口输入控制参数，配制程序将接收的控制参数传送给工作模块。
如前所述，通过手机配制系统所需控制参数的方法在系统成本、使用和开发等方面都具有显著优点。但通常手机主要用于实现通讯和简单的记事功能，并没有也不会预先定义用于接收特定的控制系统所需参数的功能，因此，需要采用适当的方法使用户能够在手机上顺利输入控制参数并且参数能够传送到系统的工作模块。
有些系统提出的解决方法是由用户输入一段包含控制参数的、特定格式的短消息，然后将该短消息发送给工作模块。但如前所述，这种方法需要用户花费额外的精力熟悉和记忆短消息的格式和其中每个字符的含义，因此而且出错，不易使用，还无法输入太多的参数。
采用程序控制的交互式输入的方法则可以避免这些缺点：通过在手机上安装并且运行专门设计的软件(配制程序)，以人们易于理解和接受的形式，如选择、填写等形式提示用户输入控制参数；另外，采用播放声音的方法也可以给出提示信息，而且这种提示方法特别适合视觉障碍的用户以及必须用听觉获得提示信息的情况。交互式的输入方式是很有必要的，因为在用户输入参数时，程序可以给出相应的提示，确保用户的意愿得到正确表达，而且，交互式的输入方式和人的交流习惯相符合，用户不需要花费太多的时间就能够熟练使用产品。同时采用配制程序交互式输入控制参数的方法可以接收更多的参数，使系统可以做到更灵活、更方便、功能也更强大。
通常工作模块和配制手机在物理上相互分离，需要建立工作模块和配制手机进行数据传送的接口。因此在上述的方法及系统中，工作模块应具有能够和手机通信的接口，该接口为符合红外通信协议(IRDA)的红外端口，或者为蓝牙端口，或者为标准串行接口，或者为移动通信模块(GSM/GPRS/CDMA模块)，或者为它们的组合；配制程序能够通过手机相应的接口将参数发送给工作模块。
原则上，手机上任何通信接口都可以实现这种传送参数的功能。但考虑到配制手机主要为用户日常通讯用，而不是为上述自动控制系统专门配备的，并且，现在市场上常见的手机在功能和结构都有一定差异，因此，采用标准化的接口保证上述系统能够和多数手机进行数据传输。
手机上的标准化接口主要有串行口、红外口、蓝牙接口以及移动通信模块(GSM/GPRS/CDMA模块)。其中符合IRDA协议的红外端口几乎成为大多数手机的必备配制，因此也非常适合承担系统通信接口的任务。通过在工作模块上附加一个符合IRDA协议的红外端口，便可以和手机交换控制参数。
同样，蓝牙端口作为新一代手机的标准无线通讯接口，也逐渐成为新一代手机的基本配制，因此，和红外通信接口一样，也非常适合作为上述系统和手机之间的通信接口。
采用标准串口作为通信端口的缺点在于需要数据线连接上述系统和配制手机，但标准串口具有悠久的使用历史，而且结构简单，性能稳定，也是不错的连接方式。
如果在工作模块上集成有移动通信模块(GSM/GPRS/CDMA模块)，则也可以用移动通信运营商提供的信息通信功能传递控制参数，这时，配制程序将用户输入的控制参数编码成一条或多条信息(如短消息或彩信)，再通过移动通信网络发送到工作模块，反之，工作模块也可以将参数以信息的形式发送给配制手机。
有些系统的主机就是经过适当改造的手机，而且该手机具有键盘和显示屏幕的，则显然就可以直接在该手机上运行配制程序，指导用户交互式输入控制参数。
同样，和硬件相似，在软件上也必须保证配制程序能够在多数手机上运行，因此，配制程序采用手机上通用的语言编写，而不是仅仅针对某一种或几种型号的手机。这也要求配制手机支持开放平台操作系统，可以安装并且运行基于该开放平台的配制程序。JAVA语言及J2ME平台是一个很好的选择，因为J2ME平台被设计成为专门面向移动通信设备，具有良好的用户界面工具，而且提供了丰富的类库用于实现数据传输(如Java Wireless Messaging API(JSR-120)提供了对信息操作、串口和红外通信操作的工具，Java Bluetooth API(JSR-82)提供了对蓝牙设备操作的工具)，还有播放声音的工具包(JavaMobile Media API (JSR-135))，更重要的是，有很多并且越来越多的厂家宣布其生产的手机支持J2ME平台。因此，配制程序采用JAVA语言编写，可以保证能够能够实现上述功能，而且能够在多数手机上运行，使上述控制系统具有广泛的应用基础。
另外，Symbian操作系统作为专为移动电话量身定做的底层操作系统，和J2ME一样有广泛的应用基础，而且Symbian操作系统也是一个开放的平台，也提供丰富的用户界面工具以及对手机硬件更加全面的控制，因此，也可以用基于Symbian操作系统的C/C++语言编写配制程序，然后安装到采用Symbian操作系统的手机上。
一些智能化的远程报警和监控功能往往需要许多控制参数才能理想的发挥其智能控制功能，如在一种远程监控系统中，系统实现其功能的部件包括一至多个安装在监控区域的可拍照移动通信终端(监控终端)和一至多个接收终端组成，其中监控终端接入移动通信网络，具备摄像头，运行监控程序，可以拍摄照片并且将照片通过移动通信网络发送到接受终端。为了使系统具有智能、自动、人性化的报警监控功能，需要用户相应的设定众多控制参数，比如需要用户给定接收终端的地址，还可能包括设定：a.监控终端的时钟；b.为了在不同的时间采取不同的报警/监控策略，还应设定监控终端开放其全部或部分功能的时间约束条件；c.如果系统存在多种报警/通知模式时，比如可以电话、短消息以及彩信报警时，用户还可以根据自己的喜好进行选择；d.有时还可以设定报警事件的过滤功能，如根据警情事件发生的频率启用不同的应对策略，因此，用户可以输入相应的控制参数以设定警情的频率约束条件；e.如果接收终端可以反向控制监控终端，并且有多种控制方式和命令，则用户还可以根据自己的喜好定义控制的方式和命令，f.如果系统需要授权才能修改的控制参数，则用户还可以指定识别身份的凭据；等等。
上述系统人性化程度越高则需要用户设定的控制参数也就越多，也就越需要交互式的输入方法。而且，从易用性、灵活性以及成本角度考虑，采用如前面所述的配制手机运行配制程序的方法显然具有突出的优点。
根据现有技术，上述系统的监控终端可以直接由稍加改造的可拍照手机构成，该手机具备显示屏幕和用户输入接口，因此监控终端同时也就是配制手机，直接安装运行配制程序，交互式地接收用户输入的控制参数。
上述监控终端也可以不配备显示屏幕和用户输入接口以节约成本，则系统运行所需的控制参数由另外一部手机(配制手机)接收。如前所述，配制手机应支持开发平台操作系统(如J2ME，Symbian等)，在该手机运行配制程序，配制程序采用开放平台的语言编写(如JAVA，或C++语言，或WAP无线标记语言)，控制参数通过相应的接口(如红外端口，或蓝牙端口，或者短消息，或者多媒体信息，或者它们的组合)传送到监控终端。
和上述报警监控系统类似，在一些智能化居家环境自动控制系统中，也需要输入大量的控制参数，而且，其配制参数的方法也用手机实现：如果上述智能化居家环境自动控制系统的主机不具备显示屏幕和用户输入接口，则根据前面所述的方法，也可以在另外一部手机(配制手机)上安装运行监控程序，接收用户输入的控制参数然后传送给主机。
有时，上述智能化居家环境自动控制系统实现控制作用的主机是一部经过适当改造的手机，该手机具备显示屏幕和用户输入接口，因此也可以直接安装运行配制程序，交互式地接收用户输入的控制参数。
为了更清楚的阐述本发明所描述的方法和系统，以下以一些具体的实施例来进一步说明本发明所描述的方法及其系统。
具体实施方式
实施例1：
一个自动定时控温系统，工作模块由单片机通过继电器控制加热器和制冷器以使温度保持在预定的范围。系统能够自动在不同的时间调整到不同温度，但工作时需要给定相应的时间和温度参数。
将单片机的UART端口和MCP21XX以及TFDU4100连接构建一个红外端口。配制程序用JAVA(J2ME)语言编写，编辑后下载到手机中然后运行，配制程序运行时出现提示信息，提示用户输入时间，再提示用户输入所需的温度，直至参数输入完毕，然后配制程序调用Java Wireless Messaging API将参数通过手机的红外端口发送给工作模块。
实施例2：
工作模块是一个防盗报警系统，由微处理器控制的拨号电路以及盗情检测探头组成，系统具有一个和手机匹配的标准串口插口，当检测到盗警时，系统能够通过固定电话向指定的号码拨号报警。当系统接收到指定号码的来电时，能够根据预先的设置决定是接通电话还是开/关防盗报警功能。因此，需要给定的控制参数包括：拨出电话的号码、可识别的来电号码，以及决定接收来电的动作的控制参数。这些参数由配制程序接收，配制程序用JAVA(J2ME)语言编写，编辑后下载到手机中然后运行，配制程序运行时在显示屏幕出现提示语言，提示用户依次输入所需参数。手机的串口通过数据线和工作模块相应的串口连接，参数输入完毕后配制程序调用Java Wireless MessagingAPI将参数通过数据线传送给工作模块。
实施例3：
工作模块是一个无线防盗报警系统，由监控主机以及盗情检测探头组成，其中主机包括由单片机(运行监控程序)构成的监控电路以及一个GSM模块，系统能够通过GSM模块向指定的号码拨号报警，也能够通过GSM模块接收远程控制指令。用户能够指定系统何时进入报警状态，何时暂停报警状态；当系统接收到特定拨入电话时，能够根据预先的定义决定是接通电话还是开/关防盗报警功能；因此系统的工作参数包括：系统当前时间、开始工作时间、停止工作时间、指定拨出电话的号码、可识别的来电号码、以及决定接收来电的动作的控制参数。这些参数由配制程序接收，配制程序用JAVA(J2ME)语言编写，编辑后下载到手机中运行，配制程序运行时出现提示信息，提示用户输入所需的控制参数，然后将用户输入的参数编码成一条短消息，发送给主机的GSM模块，再由GSM模块传送给单片机(单片机用AT指令集从GSM模块获得上述短消息)。
实施例4：
工作模块是一个无线防盗报警系统，主机主要由一部经过适当改造的手机(监控手机)构成，该手机中运行监控程序，同时具有用户输入接口和显示屏幕，监控手机通过其串口接收警情探头信号。监控手机中运行用JAVA语言编写的监控程序，系统能够向指定的号码发送短信报警。用户能够指定系统在什么时候进入报警状态，在什么时候暂停报警状态；当系统接收到特定号码的拨入电话时，能够根据预先的定义决定是接通电话还是开/关防盗报警状态；因此系统的工作参数包括：系统当前时间、开始工作时间、停止工作时间、指定接收短信电话的号码、可识别的拨入电话号码、决定接收来电的动作的控制参数。这些参数由配制程序接收，配制程序用JAVA(J2ME)语言编写，在监控手机中运行，运行时显示提示信息，提示用户输入所需的控制参数。配制程序也可以下载到其它手机中运行，然后将用户输入的参数编码成一条短消息，再发送给监控手机(主机)。
实施例5：
工作模块是一个智能化居家环境自动控制系统，由主机通过继电器控制多路家用电器。其中主机包括由单片机构成的控制电路以及一个GSM模块。用户能够通过手机远程控制家用电器，用户的指令通过配制程序接收，配制程序用JAVA(J2ME)语言编写，编辑后下载到手机中然后运行。配制程序运行时罗列出可以控制的家电名称，以及可供选择的指令：包括打开、关闭、定时开关、调档等控制指令。当选择输入完毕后配制程序将用户输入的参数编码成一条短消息，然后发送给主机的GSM模块，反之主机也可以通过GSM模块将其控制的家用电器的运行状态以短消息的形式发送到用户携带的配制手机上。
实施例6：
工作模块是一个适合但不唯一的适合视觉障碍用户使用的智能化居家环境自动控制系统，由主机通过继电器控制多路家用电器。其中主机包括由单片机构成的控制电路以及一个GSM模块。用户能够通过手机远程控制家用电器，用户的指令通过配制程序接收，配制程序用JAVA(J2ME)语言编写，配制程序中存贮预先录制好的提示语言片段，如“请选择您需要设置的电器，1为电视机，2为空调，3为....”，“1为打开，2为关闭....”，“已选择”等语音片段；在用户需要输入控制参数时，配制程序调用Java Mobile Media API(JSR-135)提供的类和方法播放相应的提示语音片段，提示用户按键输入参数。配制程序编辑后下载到手机中然后运行。配制程序运行时用语音读出可以控制的家电名称，以及可供选择的指令：包括打开、关闭、定时开关、调档等控制指令。当用户输入完毕后配制程序将用户输入的参数编码成一条短消息，然后发送给主机的GSM模块。
实施例7：
工作模块是一个无线防盗报警系统，主机由一部经过适当改造的手机(监控手机)构成，具有用户输入接口和显示屏幕，监控手机通过其串口接收警情探头信号。监控手机采用WinCE操作系统，运行用C++编写的监控程序，系统能够向指定的号码拨号报警。用户能够指定系统在什么时候进入报警状态，在什么时候暂停报警状态；当系统接收到特定号码的拨入电话时，能够根据预先的设置决定是接通电话还是开/关防盗报警功能；因此系统的工作参数包括：系统当前时间、开始工作时间、停止工作时间、指定拨出电话的号码、可识别的来电号码、决定接收来电的动作的控制参数。这些参数由配制程序接收。配制程序也运行在监控手机中，配制程序也用C++语言编写，运行时出现提示信息，提示用户输入所需的控制参数。
实施例8：
工作模块是一个无线防盗报警监控系统，用于实现远程报警和(或)监控功能，系统具有安装在监控区域的彩信报警监控模块，其中的彩信报警监控模块包括一部可拍照的监控手机(彩信手机)，该手机接入移动通信网络，具备摄像头，可以拍摄照片并且将照片通过移动通信网络发送到接收终端。该手机具备显示屏幕和键盘，运行监控程序，监控程序采用C++语言编写。
监控程序具有智能化和人性化特点，能够针对不同的用户采用不同的监控模式。用户通过设定控制参数选择自己所需的监控模式：控制参数包括发送报警信息和照片的目标地址；监控终端的时钟；系统进入报警/监控状态的时间；暂停报警/监控状态的时间；以及选择拨号还是短消息或者彩信的方式报告报警事件；系统是否允许接收来自移动通信网络的远程控制信号；以及怎样处理远程控制信号；如何识别控制者的身份等。这些控制参数直接在监控手机的配制程序中设置，配制程序是监控程序的一部分，运行时出现提示信息，提示用户输入所需的控制参数。配制程序还具有JAVA(J2ME)的单独运行版本，可以在另外的手机上运行并且接收控制参数，然后将用户输入的参数通过红外端口或者蓝牙端口传送给监控手机。控制参数也可以编码成短消息或彩信，在配制手机和监控手机间传送。