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ORVIBO 欧瑞博 OR-wiwo-R1 Allone wifi 智能家居 Wi-Fi 远程控制器_开箱晒物_什么值得买
ORVIBO 欧瑞博 OR-wiwo-R1 Allone wifi 智能家居 Wi-Fi 远程控制器
之前在京东手痒,买了个万能WI-FI遥控器~&&这类WIFI遥控应该都是一样的,所以其他牌子的也差不多首先是开箱照:盒子感觉略旧,不弄层膜的话就不要用白色的皮嘛然后背面是一些简单的说明取出里面的盒子,黑色的~贴纸上居然还有灰尘……这倒地是别人退的还是贴的时候粘上的&把主机抠出来,从洞洞里面隐约看到了些什么东西一张全家福~就这么些东西,配件有一个充电器,一根线,一个底座还有3个螺丝注意左下盒子中间那个圆盘,这个是底座,一整块铁……非常的重,相比而言主机就是纯塑料的,很轻。贴着墙的那一面是这样的:然后反面是这样的上面有3个螺丝孔,可以方便装在墙上(不过旋螺丝的话贴着墙的那一面肯定会出现3个洞了)。然后主机可以旋进底座。不建议双面胶之类的贴,这个底座很重,胶估计贴不住(我贴墙上是直接贴的主机)关于主机大小,此处隆重请出某神机登场!(诺基亚这种直板机基本上都一个大小,所以比较方便量化)关于外观:这玩意外观非常简洁,正面是个纯的镜面,非常的漂亮~上面除了个标志和中间一个硕大的按键外什么也没有,整体材质是塑料,远看还算有点金属光泽,放家里也不会磨损,最多过一段时间擦一擦。背面就是真的啥也木有了,因为正常的话背面是会装在底座上的(我贴墙上了上面有3M的胶弄不下来了,背面就不照了)另外发现下面那个USB线没?这个是设计上一个不大好的地方,USB是对着机器上方插的。所以像我这样弄的话就得把机器倒着放……&侧面,注意红框内是主机卡入底座的几个卡脚,如果是一块平整的墙主机是贴不上去的。另外由于都是塑料的材质,注意别把这几个卡脚弄断了……电源:600MHA的,想冒充一次手机充电机都不行&但这么小的供电电流……貌似可以用电脑USB供电?&没实际测试过,说不定可以试试~说不定可以插到某个常开的设备的USB口上,这样就可以少个插头了开箱完了,就是使用了说明书的内容,不是很详细,但还不错了说明书里有个二维码,扫一下,就可以下载软件了软件使用起来还是很容易的,按照说明书上来就行了首先通电然后手机打开软件,点配置,找到家里WIFI输入密码,确定后会自动开始配对配对完成后就OK了,在最下面可以找到遥控器名字,点进去可以修改名称,远程密码之类。据说远程密码可以让别人连不上你的设备,但我使用软件直接搜索的时候也搜不到设备&默认的遥控器有3个,客厅空调,客厅电视,客厅机顶盒。可以自己添加或减少举个例子,打开空调的遥控器往下划可以看到更多选项。比如名称和码库。然后在码库里面可以查看不同品牌空调的码库。当然,按照说明书来说,完全不用你自己找。使用学习功能随便学习一个按键,就会自动对码于是愉快的拿出美的某空调的遥控器,学习!!&“没有找到对应的遥控器码库”&&这不是真的!自己去码库里面找吧……美的居然有20个码库可选(从40-59),好吧,一个个试10分钟后……果然是没有我这个空调&于是又花了10分钟手工对码,一个个按键的学习温度范围16-28真的没问题么?为什么我的空调是18-30的……随后,学习完成!苦尽甘来啊,试试遥控效果,果然很好用&为啥每次进遥控器时温度都是放在16上面……我经常用28的好不,就不能记忆下么不过确实很好用~关了手机WIFI用2G网络控制试试,成功!&从此可以惬意的在回家之前5分钟打开空调(离家的时候记得关门……当然不关门其实也没啥,就5分钟时间,房间温度其实也会下降不少),也不怕出门忘记关空调了!当然,缺点方面,只能遥控一个房间,无法穿墙。如果家里需要不同房间使用的话可以多买几个&,我看这个软件是可以直接控制多个遥控器的。另外,在控制页面,有个定时按钮进去后可以选择定时动作里面就是你遥控器的各个按钮,可以定时打开或关闭空调。当然我现在用不到……上张效果图(屌丝出租屋……),如果能把线换短一点的话就好看多了由于我是用3M贴纸粘在上面的,所以没办法用底座(实在是太重了,之前掉下来过一次&)注意中间那一圈白色的环,那个是呼吸灯。根据说明书,WIFI跟云服务器都连接的情况下,应该是蓝色呼吸灯,但平时这玩意都是不亮的。(其实不亮最好,晚上这东西闪的话相当的烦人)另外这个的网络服务器有时候不太稳定,有时候会出现紫色的呼吸灯(连上了WIFI,但未连接到云服务器),此时的话除了你在同一个WIFI环境下(就是家里),在外面是控制不了遥控器的。所以这东西还是很看品牌自己服务器的能力。最后总结下这玩意由于对这种类型的东西心痒很久了,后面就直接下手买了。整体而说,还是比较符合我的心里预期的。远距离遥控功能在大部分情况下都是好用的(确实有那么几次连不上设备,服务器DOWN了?);产品外观也不错,放在家里不会过于突兀(突兀的是线……);软件的使用上虽然不是很简单,但也不算复杂,但对于码库方面还是有些不足,毕竟自己一个个按键学习起来很麻烦。使用到现在大概有3个月了,软件就更新了一次,好在软件的稳定性还不错。总体而言,还不错,尤其是邀请朋友到家里玩的时候,提前在楼下打开空调,到家就很凉快的感觉&。当然,如果碰巧你炫耀的时候服务器DOWN了……&……我会说我碰到过吗这种智能家居未来肯定会发展的,但现在看,还是主要以一些新兴品牌为主。这样对于软件后续更新,还有服务器稳定性来说,其实都是未知的,完全看脸。当然,100多一点的价格(活动价)对于这样一个玩具而言确实不算贵,而且确实也会方便生活。另外,感觉这种东西的硬件方面成本应该不会太高,主要问题就是软件方面,所以一些实力雄厚一些的品牌如果杀进来的话,一方面可以使价格下降,另一方面在软件服务器的稳定性上都会有更好的表现。期待后续发展吧。
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两周内免登录智能家居 - 知乎智能家居,即 home automation ,有时候也叫做 smart-home. 代表公司有 Nest.阅读全文关注话题分享阅读全文7.8K181 条评论分享收藏感谢阅读全文4.9K431 条评论分享收藏感谢阅读全文4.8K1,426 条评论分享收藏感谢阅读全文3.9K323 条评论分享收藏阅读全文3.8K177 条评论分享收藏感谢<strong class="NumberBoard-itemValue" title="5当前位置: >>
基于Android的智能家居控制系统
山东建筑大学硕士学位论文题目基于Android的智能家居控制系统的设计与实现国家自然科学基金资助项目(No.61074149) 国家自然科学基金资助项目(No.61 105077)国家自然科学基金资助项目(No.61273326)计:学位论文65页 表 插格2个图59幅评阅人:指导教师:学院院长: 学位论文完成日期:一一一一一一 原创性声明本人郑重声明:所提交的学位论文是本人在导师的指导下,独立进行研究取得的成 果。除文中已经注明引用的内容外,论文中不合其他人已经发表或撰写过的研究成果, 也不包含为获得山东建筑大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责 任。学位论文作者签名:学位论文使用授权声明本学位论文作者完全了解山东建筑大学有关保留、使用学位论文的规定,即:山东 建筑大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和磁盘,允许论文被 查阅和借阅。本人授权山东建筑大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索,可以采用影印、缩印或其它手段保存、汇编学位论文。 保密论文在解密后遵守此声明。学位论文作者签名:导 师 签名:El期趔2:≤:名日期一迎:啤一 山东建筑大学硕士学位论文捅斐智能家居是计算机技术、自动控制技术、网络技术向传统建筑渗透的产物,通过家庭信息管理平台将家居中各子系统相结合,实现了更加安全、舒适、节能的现代化住宅 生活,随着人们生活水平的提高,消费观念的转变,以及智能家居技术的成熟、物联网的发展,智能家居已悄然走进人们的生活。物联网使物体与物体可以通过各种无线、有 线的通讯网络进行信息交换并相互控制,形成庞大的网络体系,给物体赋予“智慧”,从 而现人类社会和物体系统的整合,物联网的出现为智能家居控制系统提供了全新的切入 点。随着3G网络的迅速发展、三网融合的不断推进以及移动智能终端性能的不断提高, 智能移动终端己渗透到人们的日常生活中,并将成为智能家居控制系统的主流终端控制 器,通过移动智能终端,人们可以随时随地控制家居设备,使原本静止的家居环境变为 可移动的智慧的智能化住宅。 本文设计了一种基于Android的智能家居控制系统,提出并实现了两种方案:面向 WiFi家庭服务器的智能家居控制系统方案,此方案与深圳松本公司合作研发,以松本 X5系列的硬件平台为基础进行设计;面向Web服务的智能家居控制系统方案,此方案 来源于山东建筑大学智能建筑技术重点实验室研发的建筑用电设备物联网系统 (BElOT),以BEIOT为基础进行设计。具体研究内容如下: 首先对智能家居控制终端、智能家居的国内外研究现状进行了概述,给出了本 课题的研究背景和研究意义,分别制定了面向WiFi家庭服务器的智能家居控制系统和面向w曲服务的智能家居控制系统的两种方案,并从硬件和软件两个方面对两种方案进行分析和比较。 其次设计开发了面向WiFi家庭服务器的智能家居控制系统的客户端软件,将装 有客户端软件的Android手机或平板电脑作为家中的总控制器,通过WiFi实现客户端、 WiFi家庭服务器、子节点模块之问的通信,通过TCP/IP协议实现了对灯具等开关量设备、 空调等模拟量设备的控制;通过MSN即时通讯软件实现了对家居设备的远程控制, MSN用户远程向本地Android客户端发送控制命令,Android客户端收到控制命令后 继而通过WiFi模块对相应设备进行控制。 最后设计开发了面向web服务的智能家居控制系统的客户端软件,将对单一用 户的家居设备控制上升到对整个建筑甚至建筑群的集中控制和管理,将建筑物或建 筑群的所有信息存储在服务器的数据库中,Android平板电脑通过网络 山东建筑大学硕士学位论文(3G/Internet/GPRS等)从服务器获取实时数据,服务器通过以太网与BEIOT中的房间控制器进行通信,房间控制器与室内的家居设备相对应的模块通过无线的方式进行通信,实现了对灯具等开关量设备、空调等模拟量设备的远程控制,并完成了对家居环境及家居智能设备的工作状态的检测;当室内CO浓度、烟雾浓度等超标时系统不仅可以给用户发送报警短信还可以自动打开窗户和排风扇等设备;情景模 式设计可以一键同时控制不同区域不同功能的家居设备,省力省心,真正实现了智能家居的智能化、安全化、舒适化。 将设计的客户端软件安装后,经反复测试,可以实现通过WiFi技术对家居设备 的本地控制及MSNg[I时通讯软件的远程控制,也可以通过Web服务对家居设备进行集中控制和管理,可以随时随地掌握家居环境状态,得到当前家居设备运行的最新状况。客户端软件具有通用性,易于移植,能在带有Android的操作系统的智能平 台上安装和使用,市场应用价值高,易于推广。关键词:Android,智能家居,WiFi,Web 山东建筑大学硕士学位论文Smart Home Control System Software Design BasedLuOilAndroidMan(Detection Technology&Automation Equipment)Directed by Zhang GuiqingABSTRACTSmart home is the result of the combination of computertechnology,automaticmorecontroltechnologyandnetworktechnology.Wecanachieveacomfortable,safeandenergy-savingresidenceresidential life by combining the informationmanagement platform standard,theand each change ofin thehouse.Withthe improvement of people’S livingconsumption,the development of Internet of things(10T)and the mature technology,smart home has enteredand control between theoursmart homedaily life gradually.IOT could exchange informationorobjectby wirelesswired network and give theobjects wisdomaccesstointegrate the human society and the object the control of smartsystem.IOTis becoming the latestpoint ofhome.Withthe development of 3G the advance of tri―networks and theimprovement of the mobile intelligentterminal,mobile intelligentequipments have penetratedhousehold controlinto people’S daily life,and will become the mainstream ofintelligentsystemterminalcontroller.Weourcancontrolourhome by mobile intelligent terminal anytimeand anywhere,which makehome becoming moveable and intelligence.aIn this paper,we designed twosmart home control system based basedononAndroid andproposedscheme.First,the control system schemeSoben Company Web,thisto research andWiFi,thisscheme worked with schemeShenzhen basedondevelopment.Second,the control systemscheme workedwith Shandong Jianzhu university key laboratory ofonintelligent buildingtechnology,basedfollows:BEIOT to research and development.The mainresearch contentasFirstly,the research status of smart homeandits control terminalal edescribed,designingtwoschemes which basedonWiFi and Web,analyzing and comparingthese twoschemesinhardware and software.Secondly,designed the client software of smart home control the Android phoneorsystembasedWiFi.TreatPAD with the client softwareasthe main controller in the house,111 山东建筑大学硕士学位论文realized the communication between and the control of householdWiFigateway,child node and client by also designeeaWiFitechnology byequipment.Weremote controlsystemMSNtechnology,MSNcommand to the Finally,weusersentthe command to Android client,then the Android client send theto control the relevance equipment.WiFi module designedthe smart home control software basedWebserver,thisschemesavecould control the device of the whole building buildingorevenbuilding group.The systemthebuilding group’S message to the database of the server,Android terminal couldobtain the data from the server bynetwork(3G/Intemet/GPRS etc.).Server communicatethecontroller of the BEIOT throw Ethemet,the controllerby wirelesscancommunicateto each module in housenetwork.Thissystem achieves the control of household equipment remotely,anddetect the house environment and each device’S workingto USerS butcondition.Systemcannot onlyorsend alarm messagesalsocanopen the windows and exhaustorfanotherequipment automatically Scenarios mode’S designwhencanthe concentration of COsmoke above the system setfing.control the different functionaanddifferent regions homeequipment at the same time by only clicking and intelligent. After test thekey that make the system secure,comfortablesystem,weachieved home device’S localandremote control byWiFiand theMSN,andalso achieve the centralizedmanagementof home device byWeb server,grasp clientmessage of home conditionand thelatest message of home device.Androidsoftwarehas the advantage of versatile,easy totransplant,it Caninstallationcananduse onthe intelligentplatform with Android OS,the application value ishigh,andextend easily.KeyWords:Android,smart home,WiFi,WebIV 山东建筑大学硕士学位论文目录摘要ABSTRACT……………………………………....………………………第l章绪论1.1课题的背景及意义1.1.1课题的背景………一…………1.1.2课题研究的意义 1.2智能家居国内外研究综述 1.2.1国外研究现状31.2.2国内研究现状……31.3本论文的主要工作内容……………………………....………………………….4第2章智能家居控制系统方案设计2.1系统实现目标及功能需求分析……… 2.I.1系统实现目标…………………………………………………....…………………。8 2.1.2系统功能需求………………92.2方案一:面向WiFi家庭服务器的智能家居控制系统………………………~9 2.2.I系统整体架构设计……………………… 2.2.2系统硬件介绍………………………………………….2.2.3系统软件体系结构设计122.3方案二:面向Web服务的智能家居控制系统…………………………………..13 2.3.1系统整体架构设计………………………………………………………………..1 32.3.2系统硬件介绍……………………2.3.3系统软件体系结构设计…2.4两种方案比较。 2.5小结..17V 山东建筑大学硕士学位论文第3章面向WiFi家庭服务器的智能家居控制系统软件设计3.1Android系统简介。3.1.1Android系统架构3.1.2 3.1.3Android开发环境搭建Android应用程序组件…,……………………………….…20…………………………………..:!(}3.2WiFi技术… 3.3面向WiFi家庭服务器的智能家居控制系统的实现…………………………。223.3.1传输协议的选择3.3.2Socket通信…。………………………….24 ……..26 27 28 ……………………………….293.3.3客户端界面设计…………….3.3.4系统测试………………………… 3.4基于MSN的智能家居远程控制系统的实现。3A1 MSN远程控制家电的系统整体构架…….3.4.2室内Android客户端与Web服务器的通信的实现……………………。303.4.3系统测试……3.5小结…………32 33第4章面向Web服务的智能家居控制系统软件设计4.1 4.2 4.3Android与远程数据库通信的方法Web Service技术…………….34…………………………36。…37 37 39 …….…43Android客户端与远程数据库的交互Web服务器端的介绍………。 Android调用Web Service的设计………………………………..4.3.1 4.3.2 4.4Android客户端的界面设计…4.4.1登录与注册功能的界面设计4.4.2智能控制界面设计………… 4.4.3情景模式界面设计…………………………4.4.4便捷服务界面设计. 4.5小结…………………………~.45…,.…………………49 52…………………………一53Vl 山东建筑大学硕士学位论文第5章总结与展望5.1总结 5.2展主基……………………………………………………………………………………….参考文献………………………………………………………………………..56 致谢………… 攻读硕士期间发表论文及科研情况……63Vll 山东建筑大学硕士学位论文第1章绪论1.1课题的背景及意义 1.1.1课题的背景 1984年美国首次提出“智能建筑”的概念,从此拉开了全世界争相建造智能 家居的序幕【¨。2006年,“国际智能家居高峰论坛”上有关专家介绍,智能家居以现代化住宅为平台【2】,是计算机技术、网络技术、控制技术向传统家居渗透发展的必然产物【孙。随着“智慧地球”概念的提出,物联网技术掀起了继计算机、互联 网后世界信息产业的第三次浪潮,把局域传感网和互联网连接在一起,完成对被 感知物体的监测和控制,物联网技术为智能家居技术的发展提供了新的方法【4】,同时随着“三网融合”、“三屏合一”等概念的不断提出,智能家居成为未来家居的发展方向。智能家居正朝着集成如多媒体、远程家电控制、游戏娱乐等更多功能的 方向发展【5川。就目前的发展趋势分析,预计在今后的几年内全世界将有近亿的 家庭构建智能、舒适、高效的家居生活。因此智能家居正成为一个大的产业,它 蕴含着巨大的市场潜力【81。 随着我国社会经济的发展,小康社会的全面建设,国人的生活质量越来越好,生活品味也越来越高,人们的消费观念不再局限于怎样满足吃饱穿暖,而是追求更加舒适、更加时尚、更具有品质的个性化生活。人们对家居环境的要求越来越 高,家庭生活自动化、舒适化、安全化、节能化成为现代家居的新选择。智能家 居从被大众认知到逐渐被接受,如今智能家居已经悄悄走进我们的生活。媒体对 智能家居的关注也越来越多,CCTV、各地卫视等电视新闻中也逐渐出现了智能 家居有关的报道。据有关数据显示,2011年以智能家居为关键词的搜索量比上 一年增长5倍以上,且7月同期环比增长33.3%[91。智能家居控制系统主要有如下几种控制方案:采用红外遥控器、触摸平板、LCD显示器、键盘等设备进行家电控制【10,11】,这种控制终端设计复杂、要有配 套的控制器,用户成本比较高,而且不支持远程控制;采用PC机作为终端控制 【121,目前大多数智能家居控制都是采用这种方式【1 31,但是这种方式存在明显的体积大、不够方便、成本高、不易携带等问题,不能满足现代智能家居控制系统的需要;采用手机作为控制终端【6,101,随着智能手机的日益普及,手机可以通过 山东建筑大学硕士学位论文WiFi,蓝牙,GSM等对家居系统进行控制,这种控制方式方便、快捷、将成为未来智能家居系统发展的趋势【14-16]。近年来,Android手机兴起的趋势无法阻挡, 而至今年Android手机已占据全球智能机市场48%的份额,并在亚太地区市场占 据统治地位,在我国更是高达58%t17】。201 1年5月Google在I/O年度开发者大会上退出了一款称作Android@Home的应用程序,该程序可以用Android手机或平板电脑打开家用电灯,播放无线立体声系统音响,甚至可以分析健身车上燃烧的卡路里。Android@Home项目的提出,使Android系统跨入智能家居领域,而Android设备的兴起,意味着Android系统的远程控制将成为智能家居控制体统的主流控制方式【181。 1.1.2课题研究的意义近年来,随着通信技术的迅速发展,信息化程度越来越高,人们对家居的智 能化也有了更高的期盼【19201,盼望可以随时随地控制家居,创造更加舒适化、安 全化、人性化、智能化的居住环境。主人可以在下班的路上打开家中的空调,炎热的夏天,回到家便可以感觉清凉;可以远程控制电饭煲、微波炉、热水器等,回家便可以吃饭洗澡;可以远程监控室内环境,随时了解家中状况,确保了安全 舒适的家居环境。现代家居不仅将一些静止的设备转变为具有能动智能的工具, 使得家居与外部环境保持信息的交流,实现了信息的全方位交互【211。随着家居 数字化、建筑智能化及其相关技术的发展,智能家居正逐渐改变人们的生活方式和工作方式,智能化家居将逐步走入人们的生活。据相关报告称【捌:随着环保、健康、安全、舒适的家居智能化的逐步普及,2010年智能家居的比例已达到20%左右,按照智能家居每年500万套的速度发展,智能家居市场对智能产品的需求量将大幅度增长。所以研究智能家居控制系统是非常必要的。本文设计的智能家居控制系统使用开源的Android系统的平板电脑或手机实现对家届设备的操作和控制,减少室内控制器等硬件设计的复杂度,不必破坏隔 墙,不必购买新的电气设备,系统可以简单安装,减少了用户的使用成本;系统可以只与照明设备或常用的电气设备连接,将来也可以与其他设备连接,以适应新的智能生活需要,具有良好的可扩展性;采用Android图形界面交互,界面直观美观,所见即所得,具有良好的用户体验效果。系统可以随时随地控制家居设2 山东建筑大学硕士学位论文各,实现其相关功能,实现了“出门在外,家在身边”的智能家居控制的理想境界。1.2智能家居国内外研究综述1.2.1国外研究现状 1984年美国建成了世界上第一幢智能建筑,采用计算机技术对建筑物内的 电梯、照明、空调等设备进行监控,并且可以提供电邮、语音等服务。随后,美 国、日本等经济比较发达地区的相关公司相继组成联盟提出了智能家居的各种方案。1998年5月,家庭电话网络联盟(HomePNA)[23】利用Tut公司的随机制非结构性电话线提出了将宽带数据接入服务融入电话网络的方案,为智能家居系统 的网络技术奠定了基础。2001年,IBM和美国一家半导体公司发布了关于家庭 网关的新技术‘241,该技术可以将宽带接入家庭,使得包括电灯、仪表、空调、 娱乐系统等的远程管理成为可能。2003年,三星公司通过机顶盒和网络推出了 一款全新的智能家居控制系统【251,将家居自动化、安防、信息家电以及信息中 心连在一起形成一个全面的面向宽带互联网的家居控制网络。2004年三星公司 在韩国大邱市安装了‘'homerita”家庭网络系统【261,把信息家电、电度表、照明能源、安全报警等相连实现了家庭资源的共享和管理,拉丌了数字家庭生活的序幕。智能化家居颠覆了传统的家居生活理念,给人们带来了全新的生活方式。从 有线发展到无线,从独立控制发展到联网控制,从传统家电到数字家庭,近年来, 随着人们生活水平的提高,消费观念的转变,以及智能家居技术的成熟、三网融 合的实现、物联网的发展,智能家居迎来了新的阶段。1999年,美国麻省理工 学院首次提出了物联网【271的概念,国际电信联盟(ITU)在2005年的年度报告中对 物联网的概念进行了扩展,宣布了无所不在的物联网时代的来临。物联网可以使 所有用电设备连接到网络中,设备状态与信息以及环境参数等海量数据的共享成 为可能,物联网为智能家居技术的发展提供了新的方法。韩国中央大学为智能家 居服务设计了一种基于ZigBee通信的智能自适应传感器系统(zISAS)口81,运用 ZigBee作为网络通信的协议、借助灵活的中间件设备、基于事件的传感器控制、与情景相关的网络服务等技术,解决了目前传感器网络不能很好的运用在如智能家居这样的动态环境中、传感器电能限制、传感器硬件不相同等的问题,为用户的家居设备提供了更加节能和灵敏的智能控制方案。美国德克萨斯大学设计了一 款MavHome智能家居系统【29】,此系统能够推理、学习用户的运动模式和设备的3 山东建筑大学硕士学位论文使用情况,将用户的居住舒适度最大化,系统运行成本最小化,实现了低碳节能运行。美国的Control4智能家居系统【301可以提供多元化的控制功能,实现对家中设备的集中控制和管理,应用ZigBee工业自动化无线传输和自组网技术,使 得系统安装简单而易扩展,将家庭娱乐和自动化融合一体,使得家庭智能化更加轻松有趣;美国Honeywell公司推出的单户型物联网智能家居系统【3l】,实现了包括事件提醒、灯光控制、电动窗帘控制等多种功能,用户可以按照自己的意愿配 置智慧家居的功能,可以通过电话、互联网、手机登等随时随地进行设置和控制, 是高端人士畅想安心、便利、节能的高品质生活的新型智能家居解决方案。 随着智能手机的日益普及,智能移动设备作为智能家居的控制终端将成为智能家居系统的发展方向,智能移动设备除了能给用户带来便利而且良好的人机操 作界面真正将智能家居打造成“以人为本”的现代化的家居环境。2011年Google推出了Android@Home智能家居控制方案,此方案利用Android智能终端与中央 控制器进行通信,中央控制器通过2.4GHz转900MHZ转换器将控制命令发送给 相关装置,实现了对灯、饮水机等设备的控制,系统可以播放无线立体声系统音 响,甚至可以分析健身车上燃烧的卡路旱等。Android@:home计划的提出,掀起 了研发智能家居控制系统的新一轮的热潮。美国科玛智能家居研发的智能终端控 制软件(32】,可以方便的安装在Android手机中,手机连接家中的Comucopia主 机,通过z.wave无线设备对家居设备进行控制并可以通过手机监控家中状况。 目前在新加坡有将近30个社区近5000户的家庭采用了“家庭智能化系统”,美国有近4万户家庭安装了这类的“家庭智能化系统”,相信不久的将来智能家居系统会得到普及【33】。进入21世纪后,智能家居控制系统成为国外流行的时尚文 化,据统计【341,在未来十年中,智能家居控制产品销售总额能达到328亿美元, 是个不容忽视的市场机会。 1.2.2国内研究现状 我国的智能家居始于20世纪90年代末,1999年建设部勘察设计司、建设 部住宅产业化办公室联合组织实施全国住宅小区智能化技术示范工程,该示范工程的启动,标志着我国智能化住宅小区的建设进入了新的发展阶段【351。1999年,外商永泰峰公司带着其ApBus产品参展出现在深圳首届高交会上,标志着国外 智能家居产品开始进入中国市场【361。1999年,中国电力科学研究院丌始了对电4 山东建筑大学硕士学位论文力线高速数据通信技术的研究,2000年到2003年分别研制出2Mbps、14Mbps、 45Mbps的高速电力线产品【37】,实现了家庭宽带上网、数字化小区管理等功能, 并在沈阳建造了200户规模的实验小区。2002年,北方工业大学运用单片机控 制电话收发芯片MT8880和语音芯片ISD4004t38】,研制出一种基于公共电话网的 智能家居系统,此系统可以实现电话远程控制家电、语音提示、留言和自动报警 等功能。2001年后国外掀起了研发家庭网关(家庭控制器)的热潮,但是国外的智 能家庭控制器产品部适合国内使用,国内的几家大的公司像海尔、联想、中兴等 先后发布了自己开发的家庭网关产品。海尔公司推出了一款适合中国国情的家庭中央控制器【391,采用Intemet协议标准,兼容性强,给国内智能家居控制系统的发展带来了大的突破。2004年,泛安公司自主开发了e家网关家庭控制器[40】,实际上是一个小型的嵌入式Web服务器,可以采集和发送信息,用户在浏览器上便可以控制家电并了解家中的情况,e家网关能够与Internet连接,系统已不 再局限于小区智能化管理系统,而发展为社会化的管理系统。 2009年国家总理温家宝在无锡微纳传感网工程技术研发中心提出尽快开展“感知中国”的计划,揭开了国内对“物联网”研究的热潮,随后经国家批准,组建了传感器网络标准工作组【4l】。北京邮电大学提出了一种基于ZigBee和WiFi的智 能家居控制方式【421,将家居设备和家庭网关连接到ZigBee和WiFi网络中,并提 出了两种网络共存的CCA(Clear Channel Assessment)模式,系统在两种不同模 式下依然能够实现对家居设备的控制和管理。国立台湾大学为满足APX家庭网 络安全系统(APX.HSS)的要求研发了一款智能网络家庭安全服务系统(HSSIN) 【4引,系统以TCP/IP为传输协议标准,将分布式处理系统与智能网络连接起来,为用户提供了如家居安全、自动计数、病人安全与医疗急救等网络服务,APX―HSS的程博士说【441,如果将HSSIN运用到APX―HSS中,会为顾客的服务费用减少 15%.20%。海尔推出的U Home智能家居系统【45】,采用有线和无线相结合的方 式,把所有设备通过信息传感设备与网络连接,通过物联网实现了3C产品、智 能家居系统、安防系统等的智能化识别以及数字媒体信息共享的功能。清华同方 的e.Home智能家居系统,采用国际技术标准,系统包括电话遥控、自动计费、家电集中控制等功能可以实现日常家居生活的自动化、数字化、智能化管理。近年来,Android智能手机在国内智能手机市场占据了较大的份额,将5 山东建筑大学硕士学位论文Android智能手机作为智能家居控制终端将是未来智能家居发展的方向,对Android智能家居的研究也越来越多。2011年,华南理工大学设计了一款基于 Android的移动视频监控系统【4刚,摄像头将采集到的信息进行A/D转换后通过USB接口送至服务器,服务器将视频信息封装成UDP数据包的格式通过无线发 射出去,供android客户端使用,实现了智能家居移动视频监控、实时查看家电使用情况、监控室温等功能。2012年9月,乐得威全功能Android智能家居软件 正式发布【4刀,乐得威智能家居终端软件集智能照明、电动窗帘、电源管理、家电红外控制、安防报警、视频监控和音乐系统等功能于一身,可方便的安装在 Android智能手机上,手机与家中的智能主机相连,通过Z.Ginger无线网络与相关设备进行通信。 据相关研究报告,我国智能家居市场规模在2009年达到了420亿,2010年达到510亿元,2015年将达到1240亿元【481。随着人们生活水平的提高,消费观念的转变,以及智能家居技术的成熟,环保、健康、安全、舒适的智能家居将逐步普及,家居智能化的比例和智能家居市场对智能产品的需求量也会大幅增加。1.3本论文的主要工作内容基于Android的智能家居控制系统有两种控制方案,方案一为面向WiFi家庭服务器的智能家居控制系统,方案二为面向Web服务的智能家居控制系统。 方案一为深圳松本公司设计开发,方案二课题来源于山东建筑大学智能建筑技术 重点实验室研发的建筑用电设备物联网系统(BEIOT)。 本文设计了一种安全性强、易扩展、低成本、个性化强的智能家居控制系统,此系统以开源的Android操作系统为平台,利用Android系统提供的各种资源建立智能家居控制系统客户端软件。面向WiFi家庭服务器的智能家居控制系统实 现了本地控制家电的功能,同时在Android智能客户端界面上可以显示家居设备 的运行状态,可以通过配置文件灵活替用户修改主要界面、底图、色彩等,并能够加载MSN,实现用MSN即时通讯软件对家电进行远程控制;面向Web服务 的智能家居控制系统以BEIOT为基础,设计了一款以Android移动设备为客户端,BEIOT中管理计算机为服务器的智能家居远程控制系统,系统实现了对远程家居设备的集中控制和管理,完成了对家居环境及家居智能设备的工作状态的检测,情景模式设计可以一键同时控制不同区域不同功能的家居设备,省力省心,6 山东建筑大学硕士学位论文Android交互式图形界面设计直观美观、个性化强,具有良好的用户体验效果。 论文共分为五章,各章节安排如下:‘第一章为绪论,对智能家居控制终端、智能家居的国内外研究现状进行 了概述,给出了本课题的研究背景和研究意义。 第二章设计了面向WiFi家庭服务器的智能家居控制系统和面向web服 务的智能家居控制系统的整体方案,并从硬件和软件两个方面对两种方案 进行分析和比较。第三章设计了面向WiFi家庭服务器的智能家居控制系统的软件平台,实现了通过WiFi技术对家居设备的室内控制,并对Android终端的界面进 行了设计;设计了一款基于MSN即时通讯软件的智能家居远程控制系统,通过MSN用户发送控制命令给室内Android控制终端,实现了对家居设备 的远程控制。第四章设计了面向Web服务的智能家居控制系统的软件平台,对单个用 户智能家居的控制上升到对建筑物或建筑群的集中控制和管理,在服务器中建立数据库存储并管理建筑物或建筑群中的相关信息,通过Android客户端调用Web Service与远程服务器上的SQL Server数据库进行通信,实现了 对家居设备的远程控制和管理,并对Android客户端的界面进行了设计。 第五章为总结与展望,对本文完成的工作做出了总结,根据系统的实际情况,指明了下一步系统要完善的方向。7 山东建筑大学硕士学位论文第2章智能家居控制系统方案设计基于Android的智能家居控制系统有两种控制方案,方案一为面向WiFi家庭服务器的智能家居控制系统,方案二为面向Web服务的智能家居控制系统。方案一为深圳松本公司设计开发,公司具体要求为:实现智能家居控制功能,同时在Android智能终端界面上可以显示家居设备的运行状态,可以通过配置文件灵活替用户修改主要界面、底图、色彩等,并能够加载MSN,实现家电的远程 控制;方案二课题来源于山东建筑大学智能建筑技术重点实验室研发的建筑用电设备物联网系统(BEIOT),以BEIOT为基础,设计了一款以Android移动设备为客户端,BEIOT中管理计算机为服务器的智能家居远程控制系统,系统实现了对远程家居设备的集中控制和管理,完成了对家居环境及家居智能设备的工作 状态的检测,情景模式设计可以一键同时控制不同区域不同功能的家居设备,省 力省心,Android交互式图形界面设计直观美观、个性化强,具有良好的用户体 验效果。本章主要介绍基于Android的智能家居控制系统的实现目标并对系统功能需 求进行分析,设计了两种不同方案的整体架构,从硬件和软件两个方面对两种方案进行分析和比较。 2.1系统实现目标及功能需求分析 2.1.1系统实现目标 基于Android的智能家居控制系统的总体目标是用Android设备经3G网络、Internet或家庭局域网获取家居设备(如灯、空调、饮水机等)的信息 和家居的环境参数等,建立Android上层软件,形成一个以人为本的、实时的、易扩展、低成本的智能家居控制系统。系统要实现的主要目标具体如 下: 1)集成性对家居内的所有用电设备进行统一的检测、控制和管理,达到真正的设备集成、功能集成和应用集成等。 2)自由性和扩展性 Android操作系统对第三方应用开发完全开放、人员具有较大的自由度, 山东建筑大学硕士学位论文开发者可以根据需求对Android进行修改和扩展。对相同控制方式的用电设 备安装同样的硬件,选择同样的Android控制界面进行控制,避免了界面的累赘,增强了系统的可扩展性。 3)以人为本 Android客户端界面采用Android交互式界面设计,运用Android添加本地图片功能使用户可以将室内照片作为界面背景,运用Android图标拖动技术可以使用户根据室内设备的配置随意安放图标按钮,界面简洁美观、以人为本、最大限度地满足了用户的体验效果。2.1.2系统功能需求基于Android的智能家居控制系统是将通讯技术、自动控制技术、 Android技术相结合,旨在通过无线和有线网络等技术手段,实现对赋予“智 慧”的用电设备的本地、远程控制和管理。其主要功能是实现室内家居设备 的实时监控任务,如照明设备、空调设备等的集中监控和管理,并提供故 障诊断,报警功能,保证家居设备安全、高效地运行。系统还包括快捷服 务功能,为用户提供天气预报、手机归属地查询等功能,为用户带了便利的生活环境。针对基于Android智能家居控制系统要实现的主要目标,本系统的功能需求分析如下:1)对家居设备进行实时集中监控和管理; 2)智能终端实时对远程数据库信息进行采集、处理并分析;3)提供设备管理、故障诊断、报警、便捷服务等功能;4)用MsN即时通讯软件对家居设备进行远程控制。 2.2方案一:面向WiFi家庭服务器的智能家居控制系统 2.2.1系统整体架构设计 Android手机或平板电脑集成了智能家居的所有子系统,功能强大,是家里 的总控制器,通过WiFi与WiFi家庭网关进行通信,在WiFi家庭网关上有一个无线发射模块,子节点与相应家居设备相连,每个子节点上都包含有一个无线网络接收模块,数据通过这些无线收发模块便可以在网关和子节点之间进行数据交9
山东建筑大学硕士学位论文图2.2智能开关实物图WiFi家庭服务器基于TLGl0UA03进行丌发,TLGl0UA03具有体积小、重 量轻、功耗小等特点,内置TCP/IP协议栈以及无线网络协议IEEE802.11协议栈, 能够实现无线网络与用户串口数据之间的转换。目前此模块在医疗仪器、数据采 集、WiFi远程控制、远程监控、仪器仪表等方面应用广泛【491。WiFi家庭服务器 的实物图如图2.3所示:图2.3 WiFi家庭服务器实物图红外发射器采用全数字无线双向通讯,支持手动、遥控控制电器,如控制电 视机的开、关、调频等,可以查询控制器状态,具有断电记忆保护功能,支持多 种红外遥控协议,支持无线源码转发,扩大其他松本用电设备控制范围,提高无 线通信能力。通过天线接收WiFi信号或接收按键产生的信号,信号通过滤波电 路进行频率调制,再将信号发送到射频芯片(此设计中采用ATlC02BQF无线收发芯片),再与单片机相连,将红外信号发射给相应设备实现对设备的红外遥控。此红外转发器目前已经集成格力空调、美的空调、LG空调等进十种空调的控制 山东建筑大学硕士学位论文模式,若要控制没有存储品牌的空调,可以进行自学习功能。长按 “OFF“‘ON“‘+“‘.”任一键5秒听到蜂鸣器长响一声后进入对应键的无线学习状 态,操作遥控设备,红外转发器的蜂鸣器长响一声后,表示学习对码成功,将学 习到的指令存储在与单片机连接的存储器中,以待单片机发射红外时取用。红外 转发器的实物图如图2.4所示:图2.4红外转发器的正面和侧面实物图2.2.3系统软件体系结构设计系统选择C/S(客户端/N务器)软件结构,这种结构将系统任务分配给一个 服务器和多个客户端,服务器端对数据进行分析管理,客户端为用户提供服务处 理用户界面,客户端向服务器发送请求,服务器响应请求后将请求内容返回给客 户端实现两者的交互,两者分别发挥各自优势相互配合紧密合作‘501。C/S体系结 构图如图2.5所示:图2.5 c/s体系结构图面向WiFi家庭服务器的智能家居控制系统中服务器为WiFi家庭服务器,室内Android控制器为客户端,系统只需要WiFi组成家庭网络,采用C/S点对点 的结构模式,安全性可以得到良好的保障,而且C/S模式的人机交互性强,拥有12 山东建筑大学硕士学位论文 良好的用户友好性。2.3方案二:面向Web服务的智能家居控制系统2.3.1系统整体架构设计面向Web服务的智能家居控制系统以山东建筑大学智能建筑技术重点实验 开发的建筑用电设备物联网信息管理系统(BEIoT)为基础,将此系统中的管理 计算机作为智能家居控制系统服务器,Android平板电脑作为智能家居控制系统 客户端,平板电脑通过网络(3G/Intemet/GPRS等)从服务器获取实时数据,服务器通过以太网与BEIOT中的房间控制器进行通信,房问控制器与室内的家居设备相对应的模块通过无线的方式进行通信,从而实现了远程控制家居设备的功能。系统省去了减少室内控制器等硬件设计的复杂度,不必破坏隔墙,不必购买新的电气设备,系统可以简单安装,减少了用户的使用成本;系统可以只与照明 设备或常用的电气设备连接,将来也可以与其他设备连接,以适应新的智能生活需要,具有良好的可扩展性。系统体系结构如图2.6所示:昌甲GPRS/I=曩房问t,i景模式1L便捷服务客户端一~…王▲…以太网房问控制器腓网2.3.2系统硬件介绍辛辛空 调开关最 设备缀鬻图2.6面向Web/]艮务的智能家居控制体系结构图环境模块CPU采用意法半导体公司生产的STM32F系列单片机 STM32F100C8[5¨,该单片机具有低功耗、高性能、功能强大等优点。环境模块集成有温度传感器、湿度传感器、C02浓度检测传感器、光照度传感器、热释 山东建筑大学硕士学位论文电红外传感装置或红外对射技术装置等,系统扩展性强,可根据自身需要添加门磁、窗磁、烟雾传感器、煤气检测传感器等,主要采集室内的温湿度、C02浓度、人员身份信息等。其中对温湿度、光照度等信息的采集主要是通过集成传感器来感知房间内的环境信息,以便为建筑内人员提供舒适的环境;而对于人员信息的采集是通过热释电红外传感装置或红外对射装置来实现的。 热释电红外传感器选用P2288被动式红外传感器,此传感器可通过探测人体发出的红外波实现在探测范围内对运动人体的检测。以非接触形式检测出人体发 射出的红外线的变化并转换为电压信号输出。此传感器的缺点在于只能判断运动的人,若房间内有人但是人是静止的,则会判断失误,本设计加入了红外对射装置进行双重检测,用人数条件来判断人是否真的从室内离开,双重检测方法可以相互纠正单一器件产生的误型521,使系统更加稳定。在房间的出入口的里侧和外侧分别安装红外对射技术装置,每个装置包括一 个对射式红外线接收模块和一个发射模块,分别布置在两侧。通电后,红外发射 模块正前方的透镜小孔向外发射红外线,当无人进入监视范围且解码正确时,红外接收模块会接收到来自红外发射模块的红外线,输出模块内的晶体管为截止状 态,此时单稳态电路处于复位状念,输出为低电平;若有人进入监视范围,人会 挡住发射模块发出的红外线,接收模块接收不到红外信号,内部的晶体管导通, 单稳态电路进入置位状态,输出为高电平。由于在出入口的罩侧和外侧都布置了 红外对射装置,所以可以比较两个模块接收到的信号的先后顺序来判断人员的进 出方向,进而环境模块对电路输出的脉冲数进行累加即可算出当前室内人员的存 在个数。设备模块CPUU仍采用意法半导体公司生产的STM32F系列单片机STM32F100C8,目前系统按控制方式设计了两种设备模块,一是控制空调设备 的空调模块,二是控制开关量设备(灯、饮水机、阀门等)的模块称为开关量模块,系统可根据需要添加控制电视的模块、控制洗衣机的模块等来进行扩展,更大满足用户的需要。系统通过红外转发器实现对空调的控制,红外转发器集成了 800余种空调红外遥控代码,兼容了市场上绝大部分品牌的空调,此外,还具有 学习功能,可以对未集成的空调代码通过学习实现控制,红外转发器的实物图如 图2.7所示;对于与开关量模块相对应的用电设备,开关量模块上加有继电器和14 山东建筑大学硕士学位论文拨动开关,开关量模块在接收来自房问控制器的控制命令后对设备进行自动控 制,除自动控制外,用户还可拨动开关对设备进行手动控制,手动操作的优先级最高。图2.7红外转发器买物图房间控制器CPU采用意法半导体公司生产的STM32F系列单片机 STM32F103。房间控制器不仅可以通过与环境模块的信息交互协作来获取室内 环境信息,还可以通过对数据的分析和处理,发出控制命令来调整房间的环境参 数;通过无线网络与底层的设备模块进行双向通信,对设备进行控制和运行状态 的监控;房间控制器通过以太网与管理计算机进行信息的交互,将环境模块和设 备模块采集的信息上传给管理计算机。房间控制器的实物图如图2.8所示。图2.8房间控案4实物图远程服务器是智能家居的核心,向下与房间控制器进行通信,以SQLServer数据库的形式存储接收到的房间内的所有信息并对这些数据进行统一管理,向上与Android客户端进行通信,接收来自客户端的控制命令进而实现对相应设备的 控制和管理。实际上远程服务器是一台拥有优化管理软件的一台或多台计算机, 山东建筑大学硕士学位论文目前本系统的远程服务器位于山东建筑大学信息与电气工程学院。此远程服务器 管理系统,授权用户可以在任何地方登录客户端对现场用电设备运行状态和参数 进行查看并可以对设备进行远程控制。 2.3.3系统软件体系结构设计B/S(浏览器朋艮务器)是随着Internet技术的发展对C/S进行变化或改进的 一种软件体系结构,用户界面通过浏览器来实现,主要的事物逻辑在服务器端实 现。B/S结构减轻了客户端的负载,用户不需要对系统进行维护和升级,极大的降低了用户的成本。基于B/S架构的优点,采用B/S架构访问远程服务器的数据库将是个不错的选择【531,可以实现随时随地以不同接入方式(LAN/WAN/Internet)访问或操作数据库,特别是在跨平台语言出现后(如JAVA),采用B/S软件体系 架构会使得系统更加高效、方便、快捷。 面向Web服务的智能家居控制系统采用B/S和C/S两种软件体系架构f跏,客户端浏览器可以通过Intemet有线或无线的方式实现对远程服务器的访问,即B/S模式,Android客户端应用程序可以通过无线的方式实现对远程服务器的访 问,即C/S模式。B/S+C/S软件体系机构如图2.9所示:图2.9 B/S+C/S软件体系架构图2.4两种方案比较面向WiFi家庭服务器的智能家居控制系统(方案一)和面向Web服务 的智能家居控制系统(方案二)虽然都选择Android作为客户端操作系统,而且都实现了对家居设备的控制和管理,但是两种方案的工作原理和控制方式等有所不同,具体表现如下:1)方案一是针对单个用户对家居设备的管理,方案二则将系统升级到对整个建筑或建筑群的集中控制和管理。16 山东建筑大学硕士学位论文2)方案一通过WiFi发送协议来实现对家居设备的控制和管理,而方 案二在服务器中建立数据库存储并管理建筑物或建筑群中的相关信息,通 过以太网将数据库信息发送给房间控制器,房间控制器再通过自组织无线 网络发送协议来实现其功能。 3)方案一采用C/S软件体系架构,相比方案二来说速度较快,安全系数较高。4)方案一将Android客户端作为室内控制器,房间内必须有Android 客户端、WiFi家庭服务器和相应的WiFi模块才能对家电进行本地控制,方 案二可以实现家居设备的远程控制而且房问内只需放置房间控制器和相应 的模块便实现其功能,与方案一相比免去了过多的硬件,减少了用户的成本。 2.5小结本章设计了面向wiFi家庭服务器的智能家居控制系统和面向web服务的智能家居控制系统的整体方案,并从硬件和软件两个方面对两种方案进行分析和比 较。17 山东建筑大学硕士学位论文第3章面向WiFi家庭服务器的智能家居控制系统软件设计面向WiFi家庭服务器的智能家居控制系统,借助WiFi技术实现了WiFi 家庭服务器和各子节点之问的通信,WiFi家庭服务器和各子节点设备都有 WiFi收发模块,通过发送TCP协议实现对家电的控制。QQ、MSN等即时通 讯软件的逐渐普及,将即时通讯软件集成到智能家居控制系统中将是未来发展的方向,对智能家居的研发提供了更加新鲜的方法和技术,本文通过MSN即时通讯软件,远程向本地Android客户端发送MSN控制命令,Android 客户端收到控制命令后继而通过WiFi模块对相应设备进行控制。 本章对面向WiFi家庭服务器的智能家居控制系统的软件平台进行设 计,介绍了Android系统的开发环境、系统优势、系统架构等,实现了通过 WiFi技术对家居设备的室内控制,对Android终端的界面进行了设计,并设 计了一款基于MSN即时通讯软件的智能家居远程控制系统,通过MSN用户 发送控制命令给室内Android控制终端,实现了对家居设备的远程控制。3.1Android系统简介Android系统是一款Google发布的基于Linux开发的丌源手机操作系统,此系统由操作系统、中问件、用户界面和应用程序组成。据Gartner称f55】,2012年智能手机的销售总额为6.32亿,其中Android设备占49.2%,预计2015年移动设备的销售额要达到1 1亿,可见Android移动设备已稳定的占领市场,并成为流行。自Google推出丌源操作系统Android以来,应用开发Android系统一时间 风靡全球,各种高科技领域都在向Android进军。Android的优势决定了它的盛行:Android的开放性和灵活性:Android是一款开源操作系统,基于Linux内核开发,内含操作系统、中间件和关键应用程序,对第三方应用开发完全开放、人员具有较大的自由度【561。无需缴纳任何授权许可费便可以获得从底层操作系统到上层应用程序的所有软件,Android联盟允许任何移动终端厂商的加入,同时 还可以根据需求对Android进行修改和扩展。 Java语言开发:Android采用java语言进行应用程序的开发,java为面向对 象的语言,开发相对简单、周期短。 山东建筑大学硕士学位论文应用程序之问沟通无界限:Android不同应用程序之间仅通过简单的声明便可以实现数据的共享,不同应用程序问可以方便地访问或调用对方的数据或功能【57】O硬件选择丰富:由于Android操作系统的开放性,很多厂家推出了具有特色 的不同产品,但是功能不同的产品之间数据依然可以同步甚至不会影响软件的兼 容。 3.1.1Android系统架构 Android的系统采用分层的架构,从低层到高层分别是Linux核心层、 系统运行库层、应用程序框架层、应用程序层四层。Android采用java语言 编写软件,将程序打包为.apk格式供用户下载安装到Android系统上。结合 Java面向对象的语言特点,所以Android软件在游戏、界面等方面有明显的 优势。图3.1 Android系统构架图Android系统架构图如图3.1所示【58】:应用程序层包含很多重要的应用, 如电子邮件、通讯录、短信和浏览器等。所有应用程序都由iava语言开发; 应用程序框架层为Android应用层提供Java类库,为开发者提供API框架, 在遵循Android权限的前提下,可以将所有功能发布在这一层,应用程序框 架层包括Views(视图)、ContentProvider(为应用间的数据提供服务)、ResourceManager(如视频资源、XML文件、图片资源等)、NotificationManager(消息通知机制)等等;系统运行库层由程序库和Android运行时19 山东建筑大学硕士学位论文组成,本地库包含一些C/C++库,被Android系统中不同的组件使用,通过应用程序框架为开发者提供服务,Android运行时提供了Java编程语言的核心库的大多数功能,由专门的Dalvik虚拟机和基础Java类库组成;Linux 核心层基于Linux内核开发,包括内存管理、文件系统管理、进程管理等。3.1.2 Android开发环境搭建本系统在Windows XP环境下进行开发,在Windows环境下搭建Android 丌发环境需要的组件包括:包含Java运行环境、JavaI具幂1]Java基础库类的 JDK,Android开发软件Eclipse、开发Android需要的插件ADT、Android软件 开发包SDK。搭建Android开发环境的步骤如下:首先,安装JDK,并在环境变量中 设置JDK环境变量;其次,在eclipse中添iJIJADT插件,添加完成后在Eclipse的工具栏上会出现AVD Manager(虚拟机管理器)选项;最后在Eclipse的 Preference选项卡中选择SDK的路径,成功后便可创建开发Android程序。 本设计选择选择的各开发组件的版本如下:eclipse-java-juno―win32、Android.sdk rl 8-windows、ADT.21.0.0、idk.6ul8-windows―i586。开发环境搭建完成后运行模拟器,结果如图3.2所示:■:一-|,图3.2eclipse中Android模拟器运行界面3.1.3Android应用程序组件 Android的各个应用程序之问相互独立,没有像main()方法的统一入121。20 山东建筑大学硕士学位论文Android应用程序根据完成的功能不同划分为四类核心组件:Activity、 Service、Intent并1]ContentProvider[591。Activity活动是一个从基类中集成而来 的独立的类,包含可视化界面中的各种控件和对控件的事件动作。Intent是 一个允许在不同程序间传递动作和动作对应数据的接口。Servicer是一直在 后台运行的没有用户界面的服务,在主线程中与其他模块应用程序一同运行序。Content Provider(内容提供者)用来获取和管理数据,是应用程序之间共享数据的接I=1。应用程序需要在AndroidMainfest.xml中配置后才能调用, 在配置中需要定义应用程序的名称、类型、组件功能等。Android应用程序 的构成和工作流程如图所示:通过iment',宴:现活动臣Inte习nt[―Co享ntentProvider通过C伽tentProvider进行图3.3 Android应用程序的构成和工作流程图3.2WiFi技术 WiFi又称为802.1 l标准,采用2.4GHZ附近的频段,覆盖半径达100m左右,具有传输速率高、无需布线、覆盖范围广、抗干扰能力强、组网方便 且成本低等优点f卿。能够访问Wi“的地方叫做WiFi热点,WiFi组网方便, 安装访问点便可以创建WiFi热点,中国移动和电信2012年热点数达到l OO万个,而中国联通2011年WLAN已覆盖4万个单体楼宇㈣。可见WiFi技术已逐渐走入人们的生活,且在工业控制、家庭组网、移动设备中等应用更加广测631。WiFi无线网络由至少一个网卡和AP组成,AP(AccessPoint)又称为“网 络桥接器”或“接入点”,是传统有线网和无线网连接的桥梁,任意一台带有 无线网卡的设备都可以通过AP分享无线局域网甚至广域网内的资源。WiFi 定义了两种工作模式,两种工作模式的示意图如图3.4所示:Ad Hoe模式由2l
山东建筑大学硕士学位论文Android客户端与各子节点模块通过WiFi进行通信,通讯格式如表3.2所 示,各子节点模块问则通过红外、继电器控制回路总线等与相应的设备进行连接,从而控制家居设备的状态。表3.2WiFi通讯帧格式前导码lbyte协议版本4bit起始位4bit总长度1 byte消息体5byte校验码2byte前导码为0XFF,是一个l字节的全l序列,这用于通知无线芯片有数据 到达,收发芯片接收到前导码后,芯片将做好接收数据的准备;起始码标识前导码结束,数据包的开始,值约定为1010b;当前版本号为0001b,表 示第一版;总长度指消息体的长度;消息体的包括设备类型、设备请求控制命令、设备的状态、电器名称、控制命令共5个字节。消息体的转发过程 如下:若A向D发出消息,A并不知道D的目的地址,把目的地址默认为0x00表示为群发,当周围的设备收到此消息时,会判断是不是对自身进行消息请求,若不是,则在转发时会在“转发次数”这个字节中递增1,当D设备接 收到A发出的消息请求时,需要对A响应,并把转发次数清零,为了不让设 备无线转发下去,规定转发次数达到了3后就不再转发,这种方法支持无线 源码转发,扩大用电设备控制范围,提高了无线通信能力。3.3.2Socket通信 Socket也称为套接字,包括面向连接的Socket通信和无连接的Socket通信,由于本系统采用TCP协议,所以选择面向连接的Socket通信,面向连接 的Socket通信首先要启动服务器,通过Socket()函数调用Socket对象,其次通 过Bind()函数绑定本地网络IP地址和Socket对象,然后调用listen()函数使 Socket对象处于侦听的状态。SocketJ]艮务器端监听网络中的连接请求,并接 收多个客户端的连接请求或者发送接收数据,服务器端代码可以用Android 语言或c++等语言编写;客户端要选定服务器的IP地址和端口号,并向服务 器发送连接请求和收发数据。服务器和客户端Socket通信流程图如图3.6所 不:24 山东建筑大学硕士学位论文图3.6服务器与客尸端Socket通信流程图Android客户端首先要建立一个Socket对象,然后绑定服务器端的lP地址和端口号,服务器端调用accept()函数设置一个阻塞,等待客户端的数据, 若客户端的IP地址和端口号与服务器端匹配,则客户端与服务器就可以建立 连接,客户端调用write()函数向要发送的输出流写入数据,系统中的Android 客户端只需要向WiFi家庭服务器写入数据即可, 通信核心代码如下:publicAndroid客户端的SocketClient(StringIPaddress,intport){∥类函数,IPaddress为IP地址,port为端口号 try{client=newSocket(IPaddress,port);//OA建客户端)catch(UnknownHostException e 1){ )catch(IOException e1){))public voidconnectServer(){//创建连接服务器方法25 山东建筑大学硕士学位论文仃y(OutputStream out=client.getOutputStreamO;byte[】b={(byte)Oxff,0xla,0x05,Ox60,0x06,0x02,Oxl2,Ox00}; ∥数组b为请求与服务器建立连接的数据 out.write(b);//发送数据 out.flush();)catch(IOException e){)}public voidsendMsg(byte[】msg){∥创建向服务器发送数据msg的方法try{OutputStreamout 2client.getOutputStream0;byte【]buff=msg; out.write(bufO; out.flush();)catch(IOException e){))3.3.3客户端界面设计 松本智能家居客户端软件包括服务介绍、设备管理、安防设置、通讯功能、 情景模式等功能,客户端总体构架如图3.7所示:图3.7面向WiFi家庭服务器的智能家居控制系统客户端总体框架 系统主界面如图3.8所示,点击左下角的三角号弹出P0puwindows窗口,窗 口中包含设备管理、便捷服务、系统设置功能图标,点击右侧三角按钮,弹出窗26 山东建筑大学硕士学位论文口隐藏。图3.8松本智能家居主界面松本智能家居控制界面选择两个TabHost嵌套布局,界面直观美观,易操作。 在“主界面”的弹/出PopuWindows窗口中选择设备管理按钮,或者在TabHost布局 的标签中选择设备管理按钮,则会弹出如图3.9所示设备管理界面,界面中包括 灯光控制、空调控制、窗帘控制、门锁控制等功能。图3.9设备管理界面3.3.4系统测试将WiFi家庭服务器连接在PC机上,使用TCP测试程序可以监听到Android 客户端向WiFi家庭服务器发送的数据,如图3.10测试界面所示,WiFi家庭服务 山东建筑大学硕士学位论文器的IP地址为192.168.1.10,端口号为5005,接收到的数据为16进制数。其中 53,57,49,46,0A为TCP协议的包头,FF为数据包前导码,lA为协议版本和起始位,05为数据长度,60表示设备为开关量设备灯,06表示设备控制请求命令,02代表设备的状态为开,1100表示控制命令辅助位,SWIF为TCP协议的结束 码。器☆_I一堡、jL堡Il兰皇lswk嫩奎已建萎[二司[二日t■■收豆―示一口…~一~…一。。对方JPl921∞110一……对方稿口5D晒幸地-口棚‘…‘硬[ 图3.10 TCP测试工具界面星蓄WiFi家庭服务器收到的Android客户端发送的灯开和关的命令,Android客户端的界面如图3.11所示。3.11发送控制灯打开命令客户端界面3.4基于MSN的智能家居远程控制系统的实现随着科技的进步和互联网的发展,即时通讯软件如QQ、MSN逐渐得到普及目前在国内即时通讯用户从2010年的77.1%增长至f]79.4%,增长了9.2%, 山东建筑大学硕士学位论文已达N3.85亿[661。即时通讯软件已成为使用规模为第二大的应用程序,仅次 于搜索引擎f671。所以使用即时通讯软件对家电进行远程的控制对智能家居 控制系统的研发具有总要的意义。MSN是由微软公司开发,易操作、稳定性强的即时通讯工具【68】,目前 在国内是除QQP["用户最多的通讯软件。MSN的用户名是可以是用户的邮箱地址,用户在通讯时可以查看邮箱的信息,极大的方便了用户,还可以选 择用MSN邮箱或Hotmail邮箱向不在线的好友发送消息。3.4.1MSN远程控制家电的系统整体构架 本系统采用MsN即时通许软件向Android客户端发送控制命令,Android客户端作为室内机,接收控制命令并通过WiFi将命令发送给WiFi家庭服务 器进而实现了对家电的控制。MSN即时通讯软件与MSN服务器间通信才能 实现MSN的即时通讯,系统发布了一个web服务器,web服务器不仅可以监 听MSN服务器而且可以向室内Android客户端发送MSN控制命令。系统的整体架构如图3.12所示:图3.12 MSN远程控制室内家电的系统整体架构图29 山东建筑大学硕士学位论文目前系统设定所有MSN用户都可以加室内Android客户端为MSN好友, Android设备客户端的账号可以随用户更改,MSN用户添加室内Android客户端为好友的流程图如图3.13所示:添加同意添加相应图3.13 MSN用户添加Android客户端为好友流程图3.4.2室内Android客户端与Web服务器的通信的实现 Android对网络平台的支持有很多方式,除了兼容J2ME中的java.netAPI外,还提供了自身独有的Android.net包_f1691,鉴于java.net包具有对Http请求处理非常方便、封装好等优点【70】,本系统采用java.net实现Http的网络连接。采用PHP语言编写web服务器,并将数据封装为JSON和XML的方式,Android客户端只需用HttpClient的方法去调用便可以了。在HttpClient方法中 有两个重要的类:HttpClient、HttpPost,分别用来提交HttpGet和HttpPost请 求。AndroidJ遵_过HttpClient获取网络资源的步骤如下:首先,要创建HttpGet 或HttpPost对象,并将请求的网络地址传入HttpGet或HttpPost中,其次,使用DefaultHttpClient类的execute方法发送HttpGet或HttpPost请求,并返回HttpResponse对象,最后,通过HttpResponse的getEntity方法返回响应信息,并进 行分析处理。MSN客户端只需接受MSN用户发来的控制命令,获取网络资源,核心代码如下:∥创建HttpClient对象DefaultHttpClient httpclient=newDefaultHttpClient0;//0,1建HttpGet对象,并将请求的网络地址传)kHttpGetHttpGet httpGet=newHttpGet(uri);∥设置延时 httpclient.setParams(params); //使用execute方法发J羞HttpGet请求,并返回httpResponse对象HttpResponsehttpResponse=httpclient.execute(httpGet);30 山东建筑大学硕士学位论文∥判断请求响应状态码是否为SC OK,表示服务器端成功响应了客户端的请求if(httpResponse.getStatusLine0.getStatusCode(1一HttpStatus.SC OK)∥使用getEntity方法获取返回结果,把接收到的回复转化成字节数组strResult=EntityUtils.toByteArray(httpResponse.getEntity());}Android启动应用程序时,会首先启动UI线程,UI线程为UI控件分发事 件如点击按钮的click事件,但是如果事件是从网上下载文件或读取本地比 较大的文件时,耗时比较长,程序会出现假死的现象,而且Android会提示 强制关闭此程序的错误,为了避免这种现象,使用Handler线程来处理这个 复杂的现象。由于Handler线程默认关联主线程,直接调用runnableodP的run() 方法,所以Handler其实是一个同步的过程,为了防止操作的阻塞和界面卡 住的现象,用Handlerthread来执行其他线程实现异步操作。private static HandleThread keepThread; keepThread=newHandleThread0;keepThread.requestOn0; keepThread.start(); )private voidsendAnMessage(int what){Message msg=new Message();msg.what--what; //当msg有值即窗体中有命令时,执行myHandler线程myHandler.sendMessage(msg);) JSON是一种数据交换格式,JSON与XML相比:数据可读性基本相同, 同样拥有丰富的解析手段,JSON相对于XML来讲,数据体积小,JSON与 javaScript的交互更加方便,JSON对数据的描述性相对较差。系统中Web服 务器将数据打包为JSON的格式返回给Android客户端,Android客户端在调 用这些数据时要先对JSON数据进行解析。数据解析后便将根据服务器返回 的数据发送相应TCP协议进而控制家电。 山东建筑大学硕士学位论文3.4.3系统测试本文用账号为luer20060921@hotmail.com名为M的MSN用户向Android室内机发送控制命令, 设定Android室内机的MSN账号为:linhonggang@micat.tom名为sensor。M通过MSN且O时通讯软件与sensor的聊天界面如图3.14所示::)ensol"晴空luc●?message客,r打开吊灯 I说: ?害,r关闻吊灯 Sensor说:f硼luw20060921QhotmJl conl(n曲帅fIc W帅MS岣:。?message fromluer20060921@hotmaJlCOm(neflModc蝴Mm●SN):害,r关闭吊灯 I说: -客厅打开吊灯 Sensor说: 客,r打开吊灯 ●说: ?窖,r关闭吊灯 Sensor说:?message from一?m.s均efromlueY20060921l色hotm,il.com(network"WlJ,4/MS岣.{. I■i:I。 luec20060921@hotmail corn(nehvorIc:t,I『LM/MS帅-零,r关用吊灯■后一垂泊鱼崆干lR”.201’一3.28.=!■洱口■译加】鲷I庆,e―天记录掣lI▲-”t0,‘-.)。穗●-图3.14 M与Android客户端的聊天记录M向sensor)蛾:“客厅打开吊灯”控制命令,sensor[司复“message发送“客厅关闭吊灯”控制命令,luer2006092 1@hotmail.tomfromluer20060921@hotmail.tom(network:WLM/MSN)客厅打开吊灯”;Ml句sensorsensor回复‘‘messagefrom(network:WLM/MSN)”。Android室内机收到命令后的界面如图3.15所示:图3.15Android客户端接收到的控制命令32 山东建筑大学硕士学位论文3.5,J、结本章首先对Android系统做了简要介绍,设计了Android通过WiFi技术控制本地家电的方法,并实现了利用MSN即时通讯软件与室内Android客户端建 立连接控制远程家电的功能。Android客户端将TCP协议发送给WiFi家庭网关,WiFi家庭网关将收到协议分析处理并发送给子节点的WiFi接收模块,WiFi接收 模块再通过红外、继电器控制回路等对家电进行控制。在MSN服务器和Android客户端间建立Web服务器,当Web服务器监听到MSN服务器有关于Android 客户端中MSN账号的消息时,将消息打包为JSON格式的数据发送给Android 客户端,Android客户端将收到的数据与控制命令进行比较,若符合控制命令时 发送相应的TCP协议进而实现远程控制家电的功能。 山东建筑大学硕士学位论文第4章面向、№b服务的智能家居控制系统软件设计面向Web服务的智能家居控制系统以山东建筑大学智能建筑技术重点实验开发的建筑用电设备物联网信息管理系统(BEIOT)为基础,将对单一用户的家 居设备控制上升到对整个建筑甚至建筑群的集中控制和管理,将建筑物或建筑群 的所有信息存储在服务器的数据库中,Android平板电脑通过网络 (3G/Internet/GPRS等)从服务器获取实时数据,服务器通过以太网与BEIOT巾的房间控制器进行通信,房间控制器与室内的家居设备相对应的模块通过无线 的方式进行通信,从而实现了远程控制家居设备的功能。系统省去了减少室内控制器等硬件设计的复杂度,不必破坏隔墙,不必购买新的电气设备,系统可以简 单安装,减少了用户的使用成本;系统可以只与照明设备或常用的电气设备连接, 将来也可以与其他设备连接,以适应新的智能生活需要,具有良好的可扩展性。 本章首先介绍了Android访问远程数据库的几种方法并对这几种方法进行了 比较,然后实现了Android客户端对远程服务器的访问,最后对客户端界面做了 个性化设计。4.1Android与远程数据库通信的方法 近年来,随着智能移动设备的快速发展和3G网络的逐渐普及,以及Android系统凭借其开放性、多样性等优势越来越受到丌发人员的推崇,如腾讯、淘宝等知名网站都推出了Android客户端版本,同时很多Window桌面 的数据库应用程序都延伸到移动设备上。由于移动设备的内存及性能很难 比得上PC机或笔记本电脑,所以桌面的客户端访问数据库的方法也不可能 在Android设备上使用。MFC/Swing等C/S模式的程序设计可以通过IP地址直 接访问远程数据库,但是Android平台并没有提供直接调用远程数据库的接 口,所以Android客户端不能直接访问远程数据库【7¨。而是在Android客户端与远程数据库中加入web服务器来实现Android访问远程数据库的功能,而且在访问数据库的过程中可以把频繁访问的数据内容缓存在Web服务器中, 不同的客户端不需要访问远程数据库便可以获取相同的数据,减少了访问远程数据的次数和数据库的压力,提高了访问数据库的效率【721。目fi.iJAndroid客户端访问远程数据库的方法有如下几种:1)采用Servlet技术调用Web)报务器㈣并通过JDBC访问远程数据库【74】。 山东建筑大学硕士学位论文Android客户端通过Http协议,用post()或get()方法将数据提交给Servlet子类 的HttpServlet对象,HttpServlet对象再将数据传给Web服务器端进行数据分 析和处理,将处理完的数据响应还是通过Servlet技术返回给客户端,其中采 用Sun公司的ByteArraylnputStream过滤流和DataInputStream流绑定的方法, 利用DataInputStream提供的方法,从WebI]艮务器发来的各种数据提取出来交给Android,供给View对象进行界面处理。Web服务器采用JDBC访问远程数据库,Android客户端的数据同时存在Android自身带有的本地SQLite数据库 和远程服务器数据库中,实现了Android客户端和远程服务器数据的同步。 2)利用JSON实现Android访问远程数据库【‘巧】。客户端通过发送HTTP协议向Web服务器发送请求,web服务器对请求数据进行解析并生成SQL语句发送给服务器数据库,数据库接收到SQL语句后会返回响应,Web服务器将 数据库的响应转化为JSON格式仍通过HTTP协议返

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