基于Android平臺的智能家居系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

1、    基于android平臺的智能家居系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)    索尼亞【摘 要】如今，隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的不斷發(fā)展，國家對“互聯(lián)網(wǎng)+”政策的大力推動，使人們在各個方面感受到移動互聯(lián)網(wǎng)信息化帶給日常工作生活的方便快捷。國家“智慧城市”建設(shè)在穩(wěn)步向前推進(jìn)，城市互聯(lián)網(wǎng)正在不斷形成并且逐步完善，對于社會的最小單元家庭來說，“智能家居”這一概念的思考與應(yīng)用更能貼近日常生活的需要。作為現(xiàn)代化家居的發(fā)展方向，智能家居融合了無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動控制技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)。據(jù)市場研究機(jī)構(gòu)gartner的數(shù)據(jù)顯示，截止2015年第三季度全球智能手機(jī)銷量相比去年同期的3.0

2、54億部增至3.528億部，其中android系統(tǒng)占比84.7%，ios占比13.1%，windows占比1.7%，blakberry占比0.3%1。所以，基于android平臺的智能家居控制系統(tǒng)更具生命力、影響力。【關(guān)鍵詞】android；智能家居；wifi本設(shè)計中選用了android作為終端軟件設(shè)計平臺，這主要是由于安卓系統(tǒng)的開放性、易移植性，且具有豐富的硬件選擇，便于程序員進(jìn)行程序開發(fā)2，android終端系統(tǒng)通過點(diǎn)擊控制界面的按鈕向server（服務(wù)器）端發(fā)送命令，因此，android終端的主要工作是系統(tǒng)界面ui設(shè)計以及與server端的socket通信程序設(shè)計。server主要通過t

3、cp/ip協(xié)議接收來自android的數(shù)據(jù)，然后發(fā)送至網(wǎng)關(guān)，同時接收網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)，將其發(fā)送至android客戶端。因此，server主要工作tcp/ip通訊邏輯設(shè)計。網(wǎng)關(guān)我們選用arm11處理器，可以為各模塊提供友好的支持，可擴(kuò)展性和可升級性強(qiáng)。并且arm11具有功耗低，體積小，性能高，可擴(kuò)展性高的優(yōu)點(diǎn)3。一、智能家居系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)android 操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)被分為了4 層。分別是應(yīng)用程序?qū)?、?yīng)用程序框架層、核心類庫和 linux 內(nèi)核層4。android是由一個或者是多個基本組件組成，其四大核心組件分別activity、service、content provider、broadcast

4、recevier5。它們主要負(fù)責(zé)對程序宏觀框架進(jìn)行控制，同時必須在android manifest.xml文件中進(jìn)行必要配置。android的開發(fā)環(huán)境主要包括：1.android sdk（software development kit），android專屬軟件開發(fā)包；2.android adt（android development tools），開發(fā)android的可視化工具。wifi，全稱wireless fidelity，又稱802.11b標(biāo)準(zhǔn)。它的最大優(yōu)點(diǎn)就是傳輸速度較高，可以達(dá)到11mbps，另外它的有效距離也很長，同時也與已有的各種802.11dsss設(shè)備兼容。wi-fi，無線保

5、真技術(shù)與藍(lán)牙技術(shù)一樣，同屬于在辦公室和家庭中使用的短距離無線技術(shù)。該技術(shù)使用的是2.4ghz附近的頻段，該頻段目前尚屬沒用許可的無線頻段6?？梢岳斫鉃?，wifi替代了傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)，讓用戶可以方便、快捷的通過連接無線信號進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)上的一系列操作。當(dāng)下，wifi已經(jīng)成為每個人日?？焖?、便捷上網(wǎng)的首選途徑。通過對無線路由器生成的無線網(wǎng)絡(luò)也就是我們?nèi)粘ＵJ(rèn)識到的wifi無線網(wǎng)絡(luò)。相比傳統(tǒng)的有限網(wǎng)絡(luò)，wifi的優(yōu)點(diǎn)有以下四點(diǎn)：1.無線電波的覆蓋范圍廣；2.速度快，可靠性高；3.無需布線；4.健康安全。二、系統(tǒng)的需求分析以及整體設(shè)計系統(tǒng)的最終目標(biāo)是借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為家庭用戶享有更為便捷的生活體驗(yàn)，使家庭設(shè)備根

6、據(jù)人們主觀命令實(shí)現(xiàn)應(yīng)有的功能。系統(tǒng)整體設(shè)計原則應(yīng)綜合考慮可行性、健壯性以及可擴(kuò)展性，如圖1所示為系統(tǒng)概要設(shè)計：本系統(tǒng)基于android平臺的智能家居系統(tǒng)設(shè)計，主要實(shí)現(xiàn)：基于wifi的數(shù)據(jù)傳輸以及家庭設(shè)備控制功能。三、android客戶端的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)根據(jù)對系統(tǒng)的需求進(jìn)行分析，對系統(tǒng)的各功能模塊進(jìn)行設(shè)計規(guī)劃之后，對智能家居系統(tǒng)軟件終端模塊設(shè)計分別是用戶登錄、智能控制。其中智能控制是重點(diǎn)設(shè)計部分，包含了：房間添加模塊、房間信息編輯模塊、家電控制模塊。android智能終端采取了典型的mvc系統(tǒng)設(shè)計模式，這種模式是系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)的底層架構(gòu)。主要由邏輯模型（model）、視圖模型（view）、控制器（co

7、ntroller）組成。通過將邏輯層和視圖層進(jìn)行了分離，實(shí)現(xiàn)低耦合7。模型層主要是對業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)行開發(fā)以及對行為進(jìn)行處理。視圖層是將界面效果呈現(xiàn)給用戶，是給用戶的結(jié)果反饋。控制層主要是接收指令。當(dāng)用戶點(diǎn)擊界面中的登錄按鈕時，彈出登陸對話框，點(diǎn)擊登錄按鍵，用戶通過輸入密碼進(jìn)行驗(yàn)證登錄，同數(shù)據(jù)庫中的密碼進(jìn)行匹配判斷，當(dāng)驗(yàn)證輸入的密碼正確后完成登錄操作。系統(tǒng)登錄界面如圖2所示：登錄成功后，我們從房間列表中可以看到一些房間圖片和名稱，如圖3。用戶也就是通過對這些圖標(biāo)按鈕的各個房間來實(shí)現(xiàn)對相應(yīng)現(xiàn)實(shí)中房間的控制的。最后面有一個添加按鈕，也是為了適應(yīng)生活中的一些變化，例如我們對新房間的增加，長按房間圖標(biāo)對相應(yīng)

8、的房間的信息進(jìn)行編輯或刪除。當(dāng)用戶點(diǎn)擊主臥按鈕圖標(biāo)時，會觸發(fā)roomclicklistener監(jiān)聽程序，程序取得圖片對應(yīng)的房間id以及名稱，然后在服務(wù)器中進(jìn)行查詢，得到該房間內(nèi)各種家電設(shè)備，同時將查詢到的設(shè)備在系統(tǒng)界面中顯示，如圖4。我們以對空調(diào)控制為例進(jìn)行智能控制，具體界面如圖5：在android設(shè)備終端進(jìn)行對空調(diào)進(jìn)行智能控制，當(dāng)用戶點(diǎn)擊“開關(guān)”按鈕時，根據(jù)程序后臺邏輯則對所點(diǎn)擊按鈕進(jìn)行制定發(fā)送，同時基于wifi網(wǎng)絡(luò)，將給智能網(wǎng)關(guān)發(fā)送開關(guān)燈指令，然后智能網(wǎng)關(guān)通過紅外信號技術(shù)控制空調(diào)設(shè)備進(jìn)行開關(guān)操作。四、總結(jié)展望隨著社會的不斷進(jìn)步，科技的快速發(fā)展，人們生活水平也在不斷提高，“智能家居”概念已經(jīng)

9、逐漸融入我們生活的各方面中。對智能設(shè)備的控制也必將進(jìn)行全方位的整合生成統(tǒng)一的移動終端。本文對基于android平臺wifi網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的智能家居技術(shù)進(jìn)行了研究，并結(jié)合當(dāng)前技術(shù)現(xiàn)狀提供了較為可靠的思路和方案。經(jīng)過對系統(tǒng)需求、設(shè)計、功能、分析各個階段的實(shí)施驗(yàn)法，總結(jié)出了較為嚴(yán)密的計劃方案。通過采用計算機(jī)軟件工程思路、android技術(shù)以及wifi網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計并構(gòu)建出一套較為可行的智能家居控制系統(tǒng)。通過實(shí)現(xiàn)基于手持android設(shè)備客戶端與家居智能設(shè)備之間的通信，將家居設(shè)備能夠進(jìn)行統(tǒng)一控制，能夠讓用戶方便、快捷、有效的對家庭智能設(shè)備進(jìn)行控制。智能家居系統(tǒng)無法獨(dú)立應(yīng)用，必須依賴于整體的房屋建筑設(shè)計、小區(qū)網(wǎng)

10、絡(luò)環(huán)境、小區(qū)信息化系統(tǒng)應(yīng)用情況以及智能家居設(shè)備普及情況。然而，在這些依賴項(xiàng)上仍存在參差不齊的實(shí)際發(fā)展現(xiàn)狀。房屋建設(shè)設(shè)計初期是否能夠結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)思維做好統(tǒng)一的只能監(jiān)控設(shè)計？小區(qū)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是否滿足智能化系統(tǒng)的需求并給與承載？小區(qū)信息化應(yīng)用現(xiàn)狀是否有較高的擴(kuò)展性和穩(wěn)定性？而對于核心的智能家居設(shè)備方面，當(dāng)前還存在許多技術(shù)不成熟，現(xiàn)行的家居設(shè)備不能達(dá)到智能控制的最終要求，所以在智能家居系統(tǒng)推進(jìn)過程中會遇到各種兼容問題。綜合考慮，本設(shè)計還存在很多方面需要仍需進(jìn)一步的改進(jìn)和完善：第一，改進(jìn)終端軟件ui使人機(jī)交互更友好，增強(qiáng)系統(tǒng)兼容性與擴(kuò)展性讓系統(tǒng)更穩(wěn)定強(qiáng)大。第二，本設(shè)計基于wifi網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)android端與server通信，隨著網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)革新更替，將來肯定應(yīng)考慮結(jié)合手機(jī)移動網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用研發(fā)。第三，根據(jù)智能家具設(shè)備的時代變更，不斷擴(kuò)展系統(tǒng)的設(shè)備兼容性。第四，結(jié)合“智慧城市”“智能小區(qū)”“互聯(lián)網(wǎng)+”的國家整體互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略思維進(jìn)行智能家居的系統(tǒng)功能完善和提升。參考文獻(xiàn)：1http：/ 2015年11月21日.2面向大眾的移動技術(shù)：android簡介olhttp：/3董玉明.基于arm11的移動互聯(lián)設(shè)備硬件設(shè)計與實(shí)現(xiàn)d.西安：西安電子科技大學(xué)，2010.4張仕成.基于google android平臺的應(yīng)用程序開發(fā)與研究j.電腦知識與技術(shù)，2009，5（