基于Android的智能家居系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

殷祥庭++王欽若

摘 要：目前，隨著人們對于Android系統(tǒng)的廣泛使用，生活中越來越多的系統(tǒng)選擇通過利用Android系統(tǒng)作為媒介，來進(jìn)行自身系統(tǒng)的運(yùn)作、控制。對于智能家居系統(tǒng)而言，在通過對于智能家居控制系統(tǒng)的深入、有效分析過后，相關(guān)人員提出了一款成本更加低廉，便于廣泛應(yīng)用，易于拓展的智能家居控制系統(tǒng)。目前該系統(tǒng)是以最為流行的Android系統(tǒng)作為平臺，基于Android平臺的開放性，可以利用該系統(tǒng)提供的多樣的接口包，在此基礎(chǔ)上，來進(jìn)行基于Android系統(tǒng)平臺的操作端軟件。

關(guān)鍵詞：智能家居系統(tǒng)；Android系統(tǒng)；方案設(shè)計；移動終端

中圖分類號：TN874 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）01-0048-02

近幾年，智能家居的概念越來越被大眾關(guān)注，通過融合多項新興的技術(shù)手段，例如自動控制，通信等來集成化地對家電，安防等多種家具設(shè)施進(jìn)行遠(yuǎn)距離操控，以最終達(dá)到營造一個舒適、便利、環(huán)保、安全的家居生活的良好環(huán)境。目前，智能家居系統(tǒng)融合了Android系統(tǒng)中的有利特性，有效地縮小了原本的設(shè)計缺陷，為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

1 智能家居系統(tǒng)總體概述

智能家居系統(tǒng)是指綜合利用眼下先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、綜合布線技術(shù)，結(jié)合人體工程學(xué)的原理并融合個體的個性化需求，將與人們家居生活相關(guān)的諸多子系統(tǒng)如燈光控制、安防、煤氣閥控制、信息家電、地板采暖、衛(wèi)生防疫等有機(jī)和諧的組合在一起，利用網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行綜合、智能、有效的管理與控制。

智能家居是一種能夠人們的居住環(huán)境，它以人們的住宅為平臺，在平臺上進(jìn)行智能家居系統(tǒng)的安裝，從而實現(xiàn)使得家庭生活更加智能、便利、安全、舒適。智能家居系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的過程中，往往會遵循以下的幾項原則：

1.1 可靠性

智能家居系統(tǒng)在安裝完成過后，各個智能化的子系統(tǒng)需要每天二十四小時不停歇的運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，整個系統(tǒng)的可靠性，安全性以及系統(tǒng)的容錯能力都必須要得到設(shè)計者的重視與關(guān)注。

1.2 方便性

智能家居系統(tǒng)設(shè)計的初衷就是為了能夠方便人們的生活，因此對于整個系統(tǒng)而言，其在安裝、操作、維護(hù)方面的簡單易操作性是設(shè)計者在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計中必須考慮的。[2]

1.3 標(biāo)準(zhǔn)性

智能家居系統(tǒng)在應(yīng)用過程中，不僅是要與每個家庭的用戶進(jìn)行連接，在安保，醫(yī)療等方面，每個家庭同時需要與社區(qū)等外界系統(tǒng)進(jìn)行連接，以保證用戶在需要幫助的時候，能夠在第一時間得到有效的協(xié)助，因此在系統(tǒng)的設(shè)計上，要有一定的標(biāo)準(zhǔn)，便于不同商家生產(chǎn)的系統(tǒng)進(jìn)行兼容與互聯(lián)。[6]

2 Android系統(tǒng)基本概述

Android系統(tǒng)是一個包含了操作系統(tǒng)，關(guān)鍵應(yīng)用程序以及中間件的大型的移動設(shè)備的軟件堆。Android系統(tǒng)是開放式的系統(tǒng)平臺，其中擁有多項功能與大量的基于Linux的計算機(jī)代碼，在用戶空間上，又可以劃分為Java代碼與本地代碼。對于Android系統(tǒng)的層次劃分上，其主要可以分為四個層次。[4]如表1所示。

作為一個開放式的系統(tǒng)。Android系統(tǒng)為用戶提供了豐富的視圖控件以及多種組件。在開發(fā)環(huán)境下，大部分的開發(fā)僅僅只需要直接調(diào)用Android系統(tǒng)應(yīng)用框架層所提供的API就可以輕松完成，除此之外，Android中的SDK提供了大量的實例供使用者參考和學(xué)習(xí)，使得基于Android系統(tǒng)的其他系統(tǒng)的開發(fā)更加簡單易行。

3 基于Android系統(tǒng)的移動終端具體設(shè)計

3.1 數(shù)據(jù)庫相關(guān)技術(shù)

在智能家居系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫方面，由于智能家居系統(tǒng)之中的各種家具的信息量不大且存儲時期較短，所以對于整個系統(tǒng)而言，不需要大容量的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲。[7]因此，基于Android的智能家居系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫使用了Android平臺中內(nèi)置的SQLite數(shù)據(jù)庫。SQLite數(shù)據(jù)庫在減少應(yīng)用程序?qū)τ诠芾頂?shù)據(jù)的方面的開銷方面著稱，且SQLite數(shù)據(jù)庫支持INTEGER、NULL、TEXT等多種數(shù)據(jù)類型，具有簡單易操作、可移植性優(yōu)良、占據(jù)空間少、效率以及可靠性高的諸多優(yōu)點(diǎn)。在數(shù)據(jù)庫的使用方面，可直接進(jìn)行對象的創(chuàng)建，數(shù)據(jù)的插入、刪除以及修改。[9]

3.2 基于Socket的通信技術(shù)

有關(guān)網(wǎng)絡(luò)編程方面，Android為大眾提供了十分友好的技術(shù)支持。在UDP傳輸方面，Android提供了Datagram-Socket類以及DatagramPackage類。在TCP傳輸方面，Android提供了Socket類以及ServerSocket類。[8]在完成客戶端與服務(wù)器之間的通信時，一般需要以下的九項基本步驟：

（1）創(chuàng)建ServerSocket對象，進(jìn)行服務(wù)器的初始化，等待客戶端進(jìn)行的發(fā)出連接請求。（2）建Socket對象，進(jìn)行客戶端的初始化，對服務(wù)器發(fā)連接請求。（3）服務(wù)器對連接請求做出響應(yīng)并實現(xiàn)連接。（4）客戶端發(fā)出指令以及數(shù)據(jù)給服務(wù)器。（5）服務(wù)器響應(yīng)請求。（6）服務(wù)器返回運(yùn)行得到的結(jié)果。（7）客戶端接收返回的結(jié)果。（8）重復(fù)4到7中的步驟，直到客戶端方結(jié)束對話。（9）連接中斷，通信結(jié)束。

3.3 基于Android的移動終端界面設(shè)計

基于Android的移動終端的界面設(shè)計方面，界面主要包括有登陸界面的設(shè)計以及相關(guān)功能區(qū)的界面設(shè)計。各種功能區(qū)的界面設(shè)計總共可以分為五大頁面，包括主頁頁面、控制頁面、監(jiān)護(hù)頁面、信息頁面以及設(shè)置頁面。[1]

主頁部分：主頁主要負(fù)責(zé)有關(guān)家居中之中環(huán)境信息以及安防信息的顯示，例如濕度，溫度、雨滴以及可燃?xì)怏w的泄露、火災(zāi)等等。

控制頁面：主要負(fù)責(zé)對于家中各種電器的操作與控制，可以通過按鍵或者語音的方式進(jìn)行實現(xiàn)。[3]

監(jiān)護(hù)部分：主要負(fù)責(zé)對于家庭中各項因素的監(jiān)控與安保工作，一旦家中出現(xiàn)安全性的問題，能夠及時做出判斷。

信息部分：該部分主要是負(fù)責(zé)向用戶提供家庭中相關(guān)家電以及其他部分的狀態(tài)信息，便于用戶做出相關(guān)的操作判斷。

設(shè)置部分：設(shè)置部分中，主要包含了可供用戶選擇的多項個性化設(shè)置，用戶可根據(jù)自身的具體要求，對整個系統(tǒng)進(jìn)行適合自身的個性化設(shè)置。

4 智能家居系統(tǒng)終端具體設(shè)計

4.1 智能家居終端的主要功能

（1）可視化的對講[5]。室內(nèi)外的人可以完成門口機(jī)與室內(nèi)機(jī)之間的可視化對講，用戶通過室內(nèi)機(jī)可以在一定的范圍內(nèi)監(jiān)視門口的情況，對來訪的人員進(jìn)行人像記錄，用戶間可通過兩個以及兩個以上的室內(nèi)機(jī)進(jìn)行視頻通話。（2）家居控制。對于室內(nèi)的燈光進(jìn)行控制，對室內(nèi)的空調(diào)進(jìn)行控制，對窗簾進(jìn)行控制，對電源進(jìn)行控制，對燃?xì)忾y以及電梯進(jìn)行控制。（3）家居安防。對于用戶的可控范圍進(jìn)行防區(qū)的設(shè)定，對于室內(nèi)外已安裝的監(jiān)視器進(jìn)行單獨(dú)的設(shè)置，自動報警，監(jiān)視器一點(diǎn)檢測到異常的情況發(fā)出警報，整體家居安防的外出、在家、就寢等模式進(jìn)行設(shè)定。（4）生活資訊。通過與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的鏈接，實現(xiàn)實時的天氣預(yù)報的推送，萬年歷的展示，用戶常用電話的存儲，物業(yè)服務(wù)的相關(guān)服務(wù)的展示。[4]（5）系統(tǒng)管理。常用功能設(shè)定，展示使用說明，安防與家居的總體設(shè)置。

4.2 軟件的系統(tǒng)構(gòu)架

（1）操作系統(tǒng)層。在操作系統(tǒng)層中，可以為眾多的硬件設(shè)施提供在外圍的驅(qū)動設(shè)備并進(jìn)行對各種硬件的控制工作，例如音頻、視頻的采集及播放設(shè)備，各類的傳感器以及攝像頭等等。并且能夠為庫函數(shù)提供所需連接的設(shè)備的驅(qū)動接口。來使得用戶能夠通過系統(tǒng)對設(shè)備進(jìn)行調(diào)用。[6]（2）庫與接口層。主要提供包括Android的C、C++庫和RTP、RTCP庫以及多媒體處理接口在內(nèi)的多項類與接口。（3）應(yīng)用框架層。采用模塊化的開發(fā)方法，通過使用相關(guān)接口來實現(xiàn)功能的封裝，進(jìn)而完成功能模塊以及應(yīng)用層的開發(fā)。（4）應(yīng)用層?；谀K之間的交互作用，進(jìn)而進(jìn)行資源的分配。在可視化的界面中，對系統(tǒng)的各項功能進(jìn)行設(shè)置與應(yīng)用。

4.3 功能模塊的劃分

基于Android的智能家居系統(tǒng)的各項功能之間存在著一定的關(guān)聯(lián)性，因此對其可以進(jìn)行一定的劃分，目前，對于基于智能家居系統(tǒng)的功能模塊主要可以劃分為五大部分，分別為主控制模塊，信號處理模塊，網(wǎng)絡(luò)管理模塊，媒體流的管理模塊，信息存取模塊。[3]在各個功能模塊之中包含了多項功能的分支，系統(tǒng)通過對于功能的系統(tǒng)化分配，可以完成對于系統(tǒng)整體的有效性把握與操控。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著人們對于高質(zhì)量、高效率、高智能生活的不斷的追求，智能家居系統(tǒng)在人們心中的認(rèn)可程度與接受程度會越來越高，在這樣的大背景下，智能家居系統(tǒng)的可用性就需要設(shè)計者更多的關(guān)注與注重，因此，基于Android的智能家居系統(tǒng)就展現(xiàn)了其在眾多智能家居系統(tǒng)中的強(qiáng)大優(yōu)勢，其設(shè)計上的簡單便捷性在市場中會更加受到廣大大眾的接受，在實現(xiàn)方面也會更加容易。

參考文獻(xiàn)：

[1]張銀君，黃國蕓，鄭凌翔，等.基于Android的智能家居系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，（33）：57-58.

[2]周時偉，謝維波.基于Android的智能家居終端設(shè)計與實現(xiàn)[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2012，31（14）：10-13.

[3]莫太平，胡俊波，趙佩斯，等.基于Android的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].自動化與儀表，2015，30（1）：33-36.

[4]張春龍.基于智能手機(jī)的智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].西安電子科技大學(xué)，2014.

[5]高陽.基于Android的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].廣東工業(yè)大學(xué)，2015.

[6]王朝華，陳德艷，黃國宏，等.基于Android的智能家居系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[J].計算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2012，22（6）：225-228，233.

[7]王朝華.基于Android的智能家居系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D].廣東工業(yè)大學(xué)，2012.

[8]劉建華，田歲苗，趙勇，等.基于Android的智能家居系統(tǒng)設(shè)計[J].西安郵電學(xué)院學(xué)報，2013，18（4）：71-74.

[9]陳瑋，秦會斌，曹曙光，等.基于Android平臺的智能家居系統(tǒng)設(shè)計[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2015，41（10）：158-160，164.