基于Android的智能環(huán)境檢測系統(tǒng)的開發(fā)

顏世波

【摘要】本文主要介紹一款基于Android開發(fā)的智能環(huán)境管理系統(tǒng)，通過客戶端檢測空氣中PM2.5以及co2濃度的變化，為環(huán)境管理、污染源控制、環(huán)境規(guī)劃等提供科學(xué)依據(jù)。以便提高環(huán)境質(zhì)量。智能實時監(jiān)控檢測對環(huán)境保護有著巨大的推動作用。該系統(tǒng)的開發(fā)對環(huán)境檢測保護有著良好的作用。

【關(guān)鍵詞】環(huán)境;PM2.5;智能;Android

1、引言（introduction）

環(huán)境監(jiān)測是通過對人類和環(huán)境有影響的各種物質(zhì)的含量、排放量的檢測，跟蹤環(huán)境質(zhì)量的變化，確定環(huán)境質(zhì)量水平，為環(huán)境管理、污染治理等工作提供基礎(chǔ)和保證。簡單地說，了解環(huán)境水平，進行環(huán)境監(jiān)測，是開展一切環(huán)境工作的前提。環(huán)境監(jiān)測的目的是為了準(zhǔn)確、及時、全面地反映環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，為環(huán)境管理、污染源控制、環(huán)境規(guī)劃等提供科學(xué)依據(jù)。

智能環(huán)境監(jiān)測指通過計算機、傳感器、通信網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)，動態(tài)實時的獲取和監(jiān)測環(huán)境的各項指標(biāo)。本系統(tǒng)設(shè)計重點集中在空氣質(zhì)量監(jiān)測，對一個區(qū)域內(nèi)的能夠代表空氣質(zhì)量的污染物例如PM2.5等進行檢測

2、系統(tǒng)功能設(shè)計（The system function design）

圖1系統(tǒng)設(shè)計圖

Fig.1 system design

（1）客戶端

客戶端運行在平板電腦上，操作系統(tǒng)采用 Android系統(tǒng)，用戶可以過平板電腦實時看到當(dāng)前環(huán)境指標(biāo)數(shù)值，比如co2濃度、PM2.5數(shù)值，空氣污染等級等;對每個傳感器數(shù)值的極值（預(yù)警值）可以設(shè)置，當(dāng)前值超過預(yù)警值時，頁面會發(fā)生相應(yīng)的變化。例如PM2.5值過大，頁面會變得模糊等。

（2）服務(wù)端

服務(wù)端運行在定制實驗箱硬件上，操作系統(tǒng)采用 Android系統(tǒng)，服務(wù)端一方面接受客戶端數(shù)據(jù)讀取請求，給予響應(yīng);另一方面通過串口讀取外接zigbee模塊采集到的環(huán)境指標(biāo)數(shù)據(jù);服務(wù)器端直接與傳感器通信，通過zigbee模塊獲取數(shù)據(jù)，服務(wù)器端發(fā)送請求來獲取數(shù)據(jù)進行分析和展示。

（3）客戶端與服務(wù)端連接

通過wifi網(wǎng)絡(luò)連接;客戶端自動判斷是否是Wifi或者是移動網(wǎng)絡(luò)情況，提示用戶連接網(wǎng)絡(luò)。

（4）協(xié)調(diào)器

一個單片機，集成了 zigbee模塊，與外部各種傳感器以及繼電器通信，傳感器以及繼電器也是集成了 zigbee模塊;

（5）協(xié)調(diào)器與傳感器連接

傳感器和協(xié)調(diào)器之間通過zigbee通信;

（6）服務(wù)端與協(xié)調(diào)器

通過串口數(shù)據(jù)線連接;

3、系統(tǒng)環(huán)境搭建（System environment）

開發(fā)系統(tǒng)軟件和工具版本：jdk1.7、adt-bundle-windows-x86_64-20130917（Eclipse）

系統(tǒng)運行版本：Android4.0及更高的Android版本

4、開發(fā)流程及關(guān)鍵技術(shù)（The Process and key technology development）

4.1、開發(fā)流程

系統(tǒng)開發(fā)的主要流程如圖2所示：

圖2 系統(tǒng)開發(fā)流程圖

Fig.2 system development flow chart

4.2、關(guān)鍵技術(shù)

客戶端與服務(wù)端通信采用 http 消息，消息的 body 采用 JSON 格式描述。使用HttpPost連接，移動端（Android）通過HttpPost請求獲取服務(wù)器數(shù)據(jù)，服務(wù)器通過JSON數(shù)據(jù)格式返回給請求者。移動端解析數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行圖表展示等操作。客戶端每隔3秒向服務(wù)器端請求一次數(shù)據(jù)，對請求到的數(shù)據(jù)進行分析處理，以折線圖、文本格式在界面上展示給用戶。

系統(tǒng)的折線圖部分使用Android自帶畫圖工具，CharView類繼承自View 復(fù)寫Draw方法進行圖形的繪制，新建方法upData更新圖形，重新繪制圖形。這樣就可以展示實時動態(tài)折線圖。

系統(tǒng)服務(wù)器端Http Server則負責(zé)接收來自客戶端的請求，當(dāng)請求到達時創(chuàng)建一個線程處理該請求，線內(nèi)部首先解析請求，根據(jù)請求的參數(shù)區(qū)分進行后續(xù)的業(yè)務(wù)邏輯處理，業(yè)務(wù)邏輯處理過程會消息隊列中讀取采集到的串口數(shù)據(jù)，處理完畢后構(gòu)造響應(yīng)消息應(yīng)答客戶端設(shè)備。

5、結(jié)論（Conclusion）

當(dāng)前，我國大氣污染形勢嚴(yán)峻，以可吸入顆粒物（PM10）、細顆粒物（PM2.5）為特征污染物的區(qū)域性大氣環(huán)境問題日益突出，損害人民群眾身體健康，影響社會和諧穩(wěn)定。隨著我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的深入推進，能源資源消耗持續(xù)增加，大氣污染防治壓力繼續(xù)加大。反映到終端上，則是以用戶為中心的設(shè)計，在給用戶帶來豐富的內(nèi)容和服務(wù)的同時，更重要的是給用戶提供良好的體驗。該系統(tǒng)對大氣環(huán)境檢測，保障了環(huán)境不被污染，空氣清新。提高用戶的生活質(zhì)量。

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[6]研究領(lǐng)域：軟件開發(fā).

本文受安徽省青年人才基金重點項目（2013SQRL106ZD）支持。