基于Android平臺(tái)的智能家居系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

王娜

摘 要：智能家居系統(tǒng)一直以來(lái)都是全球IT人士和家電制造商的聚焦熱點(diǎn)。提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于Android平臺(tái)的智能家居系統(tǒng)，同時(shí)，對(duì)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)所使用的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了介紹，如智能網(wǎng)關(guān)程序、Android用戶控制程序、Zigbee技術(shù)，并分別對(duì)系統(tǒng)五個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的描述及功能展示。最后，在手持終端上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，系統(tǒng)各個(gè)功能實(shí)現(xiàn)良好，運(yùn)行穩(wěn)定，整個(gè)系統(tǒng)性能基本符合預(yù)期的目標(biāo)，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：Android；智能家居；Zigbee；智能網(wǎng)關(guān)程序

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： Smart home system has always been a global focus in the IT people and home appliance manufacturers. Smart home system based on Android was proposed and implemented. And， there were some related technologies to be introduced， for example： intelligent gateway program， Android users control program， Zigbee technology. How to design each module of this system are described in detail and the function display. The last， the system was tested on the handheld terminal， system operation is stable， the performance of the whole system is basically consistent with the expected goal， and has a high practical value.

Key words： Android； smart home； Zigbee； intelligent gateway program

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人類的生活水平在逐漸地改善和提高，而對(duì)家以及家居的理念也不斷更新，智能家居作為現(xiàn)代化家居的發(fā)展方向之一，在近年來(lái)得到了非常廣闊的發(fā)展的空間[1-3]。目前，智能家居系統(tǒng)已經(jīng)由原來(lái)以 PC 為控制中心轉(zhuǎn)向以嵌入式家庭智能網(wǎng)關(guān)為核心的嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域。家庭智能網(wǎng)關(guān)是智能家居系統(tǒng)的核心單元[4]，本文開(kāi)發(fā)了一套基于 Android 平臺(tái)家庭智能系統(tǒng)，該系統(tǒng)是家庭環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要組成部分，是連接家庭內(nèi)部 ZigBee 傳感器網(wǎng)絡(luò)與家庭外部網(wǎng)絡(luò)的橋梁。

1 關(guān)鍵技術(shù)

1.1 智能網(wǎng)關(guān)程序

智能網(wǎng)關(guān)程序是連接Android系統(tǒng)與ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的橋梁，運(yùn)行在Android系統(tǒng)的服務(wù)層，智能網(wǎng)關(guān)程序通過(guò)3G、WiFi、以太網(wǎng)等通信方式與Android用戶控制程序相連，然后將用戶控制程序發(fā)過(guò)來(lái)的指令通過(guò)串口發(fā)給ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器解析相應(yīng)的指令后發(fā)送給各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)控制傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)備的功能。

智能網(wǎng)關(guān)程序執(zhí)行的流程圖如圖1所示。

1.2 Android用戶控制程序

智能物聯(lián)網(wǎng)的用戶控制程序運(yùn)行于Android系統(tǒng)應(yīng)用層，采用JAVA語(yǔ)言開(kāi)發(fā)。用戶控制程序通過(guò)接收用戶的輸入操作，生成相應(yīng)的控制指令然后通過(guò)3G、WiFi、以太網(wǎng)或者藍(lán)牙等通信方式發(fā)送到智能網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)[5-6]。同時(shí)，用戶控制程序還可以接收智能網(wǎng)關(guān)程序發(fā)送過(guò)來(lái)的傳感器所采集的信息以及告警指令，這樣我們可以查看得到傳感器采集信息的情況，以及可以及時(shí)處理相關(guān)的警告。Android用戶控制程序框架如圖2所示。

1.3 ZigBee

Zigbee技術(shù)是一種傳輸速率低，傳輸距離近，低功耗、低復(fù)雜度、和低成本的近距離的無(wú)線組網(wǎng)通訊技術(shù)[7]。Zigbee的通訊距離可以從75米到幾百米、幾公里、甚至更遠(yuǎn)，是一種高度可靠的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，可包括多達(dá)65000個(gè)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊[8]。Zigbee網(wǎng)絡(luò)的主要目的就是為了去實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的控制工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)傳輸，為此，它的基本要求就是高可靠性、簡(jiǎn)單易用和低成本。Zigbee網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)既可以中轉(zhuǎn)由其它節(jié)點(diǎn)傳送的數(shù)據(jù)，也可以進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控和采集。除此，Zigbee的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)還可以無(wú)線連接那些不參與數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓铝⒌淖庸?jié)點(diǎn)。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)[9-10]

本系統(tǒng)主要包含五大功能模塊：信息采集功能模塊、燈光控制功能模塊、電器控制模塊、智能窗簾模塊、智能監(jiān)控模塊。

2.1 信息采集功能模塊

打開(kāi)各個(gè)節(jié)點(diǎn)板（燒寫(xiě)了溫濕度節(jié)點(diǎn)映像的CC2530節(jié)點(diǎn)板）上的電源開(kāi)關(guān)，等待各個(gè)節(jié)點(diǎn)板的D6燈點(diǎn)亮，說(shuō)明連網(wǎng)成功。我們觸摸打開(kāi)SmartHome程序，如果Zigbee網(wǎng)絡(luò)搜索成功，可以看到智慧家庭主界面，如圖3所示。在信息采集圖像模塊中主要包括：光線感應(yīng)、溫濕度、空氣質(zhì)量、火焰監(jiān)測(cè)，如圖4所示。

2.2 燈光控制功能模塊

燈光控制模塊負(fù)責(zé)開(kāi)啟或關(guān)閉家居的燈光，部分代碼實(shí)現(xiàn)如下：

if （v == this.btnRayOpen） {// 臥室燈，開(kāi)啟按鈕

if （btnRay == 0） {

super.sendRequest（0x0002， new byte[] { 0x05， 0x02， 0x01 }）；// 開(kāi)啟命令

btnRay = 0x01； // 標(biāo)識(shí)這盞燈的狀態(tài)，0斷開(kāi)，1開(kāi)啟