基于安卓的智能管廊系統設計與開發

田 斌,鮑孝揚

(蘇州農業職業技術學院,江蘇 蘇州 215000)

0 引言

隨著我國城市化進程的加快,人民對城市基礎設施的建設要求逐步提高。地下綜合管廊作為智慧城市建設中重要的組成部分具有管線入地、實時監控、維護方便、擴容便捷等優勢,是實現城市可持續發展的建設趨勢,也是城市信息化管理的優質載體。

1 需求分析

我國對于城市建設的智慧化、信息化轉型尤為重視,隨著城市化進程的加速發展,城市用地緊張問題日益凸顯。為了更好地提升城市的垂直空間利用率,綜合地下管廊的作用尤為突出,它可以將各種管線以及其他基礎設施集成在一起,放入地下,從而節約了地上空間,提高了城市空間的利用效率[1-2]。

本文依托物聯網技術,對地下管廊的溫度、濕度、光照度、CO2、火情等影響管廊環境的各要素進行監測,有利于用戶對管廊的管理進行全面的分析,并有效管控。同時依靠網絡通信技術,能夠遠程及時發現環境要素的改變,及時了解并做出應對措施。

綜上所述,該系統是為了更好地對城市的地下綜合管廊進行及時、便捷、安全的管理,其主要的功能需求有以下幾個方面:

(1)系統依托各傳感節點實時對地下管廊的環境數據進行采集。

(2)收集實時的傳感器數據,有利于用戶直觀地查看。

(3)系統內可以進行設備遠程控制。

(4)系統支持不同用戶的注冊登錄,既方便對數據和運行設備的安全性管理,也方便多用戶的使用。

(5)系統支持將數據推送到顯示屏,方便用戶實時了解系統各設備的運行狀態。

2 系統的總體設計

智慧地下管廊監測與控制系統以安卓系統為應用層[3]。用戶注冊登錄之后獲取實時的環境信息,切換控制頁面控制相應設備,點擊界面對應需要切換的頁面即可進行監測、控制、查看、退出等一系列動作。具體的系統流程如圖 1 所示。

3 系統的功能設計

3.1 系統開發環境

系統基于 Windows 10 操作系統,在 Android Studio 環境下,采用 Java 語言完成所需功能的開發。詳細的開發環境如表1所示。

表1 開發環境信息

3.2 用戶登錄注冊功能

圖1 安卓系統流程

該部分向用戶提供登錄窗口,用戶使用正確信息登錄,校驗通過后,軟件進入首頁展示頁面。登錄頁面中,設計有“記住密碼”的功能,用戶若勾選“記住密碼”復選框,下次登錄無需再次輸入信息,系統檢驗通過后自動登入監測與控制系統。用戶登錄功能方便了多用戶管理各自的數據,提升了軟件系統的安全性。當用戶第一次使用軟件時,軟件并未生成用戶的使用畫像,需要用戶自行點擊注冊,進入注冊頁面設置相應的信息,然后點擊確認提交信息。

3.3 首頁展示功能

用戶登錄驗證通過后,軟件會自動與串口服務器建立鏈接,并在首頁中顯示地下管廊環境的設備實時數據信息,包括溫度、濕度、噪聲、CO2、光照以及火情信息等,便于用戶直觀地獲取環境信息。

安卓端與串口服務器建立連接,利用Socket連接傳入串口服務器的IP地址和設備端口號,并打開ZigBee端口與其建立數據連接,向傳感器節點實時問詢獲取數據,并顯示在安卓端首頁展示頁面上。最后需要在首頁展示頁面的數據處理代碼中新建線程進行處理,循環進行數據獲取,并向用戶展示相應的實時數據信息。

在任意頁面點擊狀態欄上的“智控系統”圖標或者在左側界面內劃,即可調出側滑菜單欄。在菜單欄中,目前設計有 “管廊首頁展示頁面”“管廊控制系統頁面”“軟件關于頁面”界面,以供用戶使用[4]。

3.4 設備控制功能

若用戶切換到“管廊控制系統頁面”,App將展示地下管廊下屬設備的狀態信息,分別是照明燈、排風扇、排水泵A、排水泵B,相應設備的控制開關,用戶可以對其進行相應的遠程控制。與首頁展示功能小節部分相似,利用Socket連接傳入串口服務器的IP地址和端口號[5],并打開ZigBee和各設備端口,與其建立數據連接,利用安卓的監聽函數,監聽與控制相應的設備和LED屏幕進行聯動工作。

3.5 用戶退出功能

當用戶準備退出軟件的使用時,可以點擊右上角的退出按鈕,將會彈出“退出登錄”的選項,用戶點擊后即可退出登錄,返回用戶登錄頁面。

4 系統的測試

為了測試系統的有效性,本文利用新大陸有限公司提供的硬件終端搭建了模擬開發環境進行測試。將安卓應用與模擬開發環境連接,分別測試了系統的數據接收功能和控制設備功能。

4.1 數據接收測試

在新大陸安卓開發終端安裝該應用進行賬戶登錄,對其整體功能進行調試,調試過程中各軟件功能能夠正常使用。然后針對本軟件能否收到各節點傳感器數據信息進行了模擬測試,用戶可以正常借助軟件進行傳感器數據的接收與查看。本文分時監測了10組模擬運行測試數據,如表2所示。結果表明,該系統能夠正確地收集各節點的數據,系統整體運行穩定。

4.2 控制指令測試

為了驗證與檢查設備的控制情況,針對軟件能否及時、有效控制遠程設備進行了測試,該項目利用新大陸有限公司的設備搭建了地下管廊模擬場景。

利用安卓終端進行測試,監測當前的模擬環境的實時狀態。登入App進行查看與測試,并切換到控制頁面對模擬系統的設備進行控制。依次對照明燈、排風扇、排水泵A、排水泵B輪流測試,并觀察外置LED屏幕是否能實時顯示對應的設備執行狀態以及工況。具體測試狀況如表3所示。

表3 指令測試

5 結語

本系統將物聯網感知層、網絡層、應用層進行了完整的實現,幫助城市地下管廊建設和管理實現安全、穩定、便捷、高效的要求,同時系統的低成本,低功耗、廣覆蓋,也推動了城市實現智慧化、信息化,進而實現高效的城市管理,向大眾提供便捷的服務,提升人民生活幸福感。經過測試,整個智慧管廊系統界面設計合理、用戶交互流暢,可以對模擬場景中的傳感器進行實時控制,具有較強的應用價值。