基于WIFI的安卓智能家居控制與監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計

文/ 韓琛 青島海爾空調(diào)器有限總公司 山東青島 266103

1、前言

智能家居監(jiān)測系統(tǒng)就是其中一個重要的應(yīng)用。智能家居監(jiān)測系統(tǒng)可以劃分為家庭內(nèi)網(wǎng)、網(wǎng)關(guān)、家庭外網(wǎng)三個部分，目前家居監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計中，家庭內(nèi)網(wǎng)的構(gòu)建多采用基于總線和電力線的有線連接方式，這些連接方式均具有布線復(fù)雜、線路易腐蝕、維護(hù)不方便等缺點。另外，家庭網(wǎng)關(guān)的設(shè)計多以單片機(jī)作為控制核心，系統(tǒng)軟硬件資源有限，調(diào)試和升級均比較困難。利用WIFI網(wǎng)絡(luò)，通過客戶端的基于安卓平臺的智能手機(jī)，向家居設(shè)備的控制端發(fā)送和接受操作控制信號，然后由傳感器、伺服馬達(dá)等電子元件實現(xiàn)一系列動作，進(jìn)而實現(xiàn)家居設(shè)備的智能控制。用戶通過類似智能手機(jī)這樣的智能終端進(jìn)行家居設(shè)備的控制，實現(xiàn)隨時隨地控制。

2、程序設(shè)計原理及實現(xiàn)

2.1 開發(fā)流程

基于WIFI的安卓智能家居控制系統(tǒng)主要針對安卓移動設(shè)備，Android的客戶端控制系統(tǒng)設(shè)計主要包括用戶界面UI、Socket通信等。安卓應(yīng)用程序由多個組件構(gòu)成，而各個組件包括activities、services、content等，每個組件在整個應(yīng)用程序中可以實現(xiàn)不同的任務(wù)，而同時單個組件可被獨立被激活，也可由其他應(yīng)用程序激活。我們通過客戶端打開家用電器，同時通過socket通信發(fā)送給WIFI接收模塊。WIFI模塊接收端接收socket通信傳遞的數(shù)據(jù)，然后分析數(shù)據(jù)，并向端口發(fā)送指令改變端口電位，對家用電器進(jìn)行開、關(guān)通斷、門窗推拉、窗簾升降、冷熱水釋放等的控制。利用煙霧和溫度檢測模塊，對其進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)測量數(shù)據(jù)超過一定閾值時，控制應(yīng)系統(tǒng)就會向用戶發(fā)送報警短信，在收到報警信息后，用戶可以通過客戶端的控制程序，對家居設(shè)備實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，進(jìn)而實現(xiàn)智能化的安防監(jiān)測。

2.2 系統(tǒng)控制開發(fā)設(shè)計

系統(tǒng)控制的開發(fā)設(shè)計應(yīng)該充分考慮現(xiàn)代家居對安全性的要求，因此可以將電燈、電視機(jī)、開關(guān)等電器設(shè)備采用RS485總線的方式進(jìn)行智能化處理，掛載在系統(tǒng)上，讓其可以在網(wǎng)絡(luò)上可以被識別。然后可以通過情境模擬進(jìn)行防盜。如主人外出期間可以通過客戶端的情景界面來進(jìn)行家居遠(yuǎn)程控制，進(jìn)而實現(xiàn)主人在家的情景模擬。整個控制系統(tǒng)采用總分式結(jié)構(gòu)，移動設(shè)備主控模塊為總控制結(jié)構(gòu)，而各個家居電器控制服務(wù)器端為分級控制結(jié)構(gòu)。在總分式結(jié)構(gòu)中，每部分都采取模塊化設(shè)計結(jié)構(gòu)，由多個傳感器組成。在這種總分式結(jié)構(gòu)中，主控模塊是智能家居系統(tǒng)的核心。系統(tǒng)的硬件設(shè)計部分，采用中央控制器與節(jié)點控制器的分級方式進(jìn)行設(shè)計，結(jié)合軟件控制系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)控。通過其中移動設(shè)備客戶端用于通過WIFI無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程家居電器的控制，包含操作中央控制界面及各個空間控制分界面。中央控制界面用于系統(tǒng)總控，包含有主臥、書房、廚房、客廳等控制界面，用于實現(xiàn)各個房間中的智能家居設(shè)備的控制，以及溫度、煙霧監(jiān)測，用于進(jìn)行家居安全防護(hù)，是系統(tǒng)的核心所在。各個分界面為各個空間內(nèi)智能家電設(shè)備的控制界面，包含實現(xiàn)開關(guān)、升降、調(diào)頻、冷熱水的放水等的操作。

各個家居電器控制服務(wù)器端，在接收到手機(jī)端發(fā)射的控制信號后，通過電子器件實現(xiàn)、馬達(dá)實現(xiàn)相應(yīng)的操作。在安防方面，根據(jù)家居系統(tǒng)中每個室內(nèi)的溫度和煙霧濃度來進(jìn)行判斷，當(dāng)采集到的數(shù)據(jù)高于指定的閾值或特殊角落有異常動靜時，系統(tǒng)以短信方式向安防用戶報警。通過向用戶發(fā)送警告信息，提醒用戶進(jìn)行后續(xù)操控。

2.3 程序設(shè)計實現(xiàn)

智能手機(jī)端基于安卓平臺，使用java語言開發(fā)控制端程序。每一個節(jié)點由無線模塊、監(jiān)測傳感器模塊、外圍設(shè)備構(gòu)成。這里，整個智能家居系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)可以分為外網(wǎng)和內(nèi)網(wǎng)。所謂內(nèi)網(wǎng)是家庭內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)，是由家庭內(nèi)部的電器設(shè)備與家庭網(wǎng)關(guān)組建的網(wǎng)絡(luò)。這里的外網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)，指家庭網(wǎng)絡(luò)連接到互聯(lián)網(wǎng)上。為保證網(wǎng)絡(luò)的高性能，結(jié)合家居智能設(shè)備的特點，在內(nèi)網(wǎng)各節(jié)點構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)中，采用星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。無論是內(nèi)網(wǎng)的通信還是外網(wǎng)的通信，整個無線網(wǎng)絡(luò)都采用無線網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議來實現(xiàn)。

為每個家電添加控制器，進(jìn)而讓每個家電都能在系統(tǒng)中被檢測到。同時還要對每個家電進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識，使得這些添加了控制器的家用電器可以作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點加入到內(nèi)網(wǎng)中。為每個家用電器設(shè)備的操作編程創(chuàng)建相應(yīng)的類，如為廚房家用電器燈創(chuàng)建ltclick，這里定義數(shù)字1表示燈。

（1）編程進(jìn)行家居電器部件的操作。以燈為例，如果選擇燈的操作，由于前面定義燈為1，因此只要判斷實際接受的數(shù)字是否為1來判斷是否選中燈的操作。如果客戶端選擇燈亮的話則發(fā)送控制字符‘a(chǎn)’，控制端接收到字符‘a(chǎn)’后執(zhí)行燈亮的操作，否則執(zhí)行燈滅操作。

（2）設(shè)計完成廚房家居控制與監(jiān)測子界面。

（3）參照廚房智能家居與監(jiān)測子界面的流程完成其他各個房間中智能家居與監(jiān)測子界面，最后將各個子界面集成，做成一個智能家居中央控制與監(jiān)測界面，

結(jié)語：

本文給出一種基于WIFI的智能家居控制與監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計流程，采用目前流程的移動互聯(lián)技術(shù)、嵌入式技術(shù)、安全防護(hù)技術(shù)等，通過移動終端實現(xiàn)對家居電器設(shè)備的智能控制及溫度、煙霧等的智能監(jiān)測。通過試用，效果明顯，達(dá)到了智能控制與安全監(jiān)測的效果，值得推廣使用。