基于Qt on Android平臺(tái)的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)手機(jī)客戶端設(shè)計(jì)

曹龍+劉煒+曾力

摘 要 利用Qt on Android平臺(tái)設(shè)計(jì)出了一種針對(duì)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的Android手機(jī)客戶端，該客戶端實(shí)現(xiàn)了手機(jī)與服務(wù)器的信息交互，使得用戶可以通過手機(jī)方便快捷的查詢選定監(jiān)測(cè)端當(dāng)前的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)的網(wǎng)絡(luò)化。同時(shí)為C/C++程序員在Android平臺(tái)開發(fā)APP提供了范例。

【關(guān)鍵詞】Qt on Android 空氣質(zhì)量 監(jiān)測(cè) C/S XML

1 引言

Android平臺(tái)已成為智能手機(jī)領(lǐng)域舉足輕重的平臺(tái)，由于其只支持Java開發(fā)應(yīng)用，對(duì)C/C++開發(fā)的支持有限，大多數(shù)C/C++程序員若想進(jìn)行Android平臺(tái)的開發(fā)只好轉(zhuǎn)型。而Qt on Android的出現(xiàn)為眾多C/C++程序員提供了福音。利用Qt Creator可以輕松將Qt程序部署到Android平臺(tái)上，從而實(shí)現(xiàn)Qt在Android平臺(tái)上的應(yīng)用。筆者設(shè)計(jì)了一種針對(duì)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的Android手機(jī)客戶端，為操作人員提供更加靈活的環(huán)境監(jiān)測(cè)手段，隨時(shí)獲取環(huán)境信息。

2 手機(jī)客戶端的軟件功能

空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)手機(jī)客戶端的主要作用是按照用戶的需求，向服務(wù)器發(fā)出相應(yīng)的請(qǐng)求，從而獲取當(dāng)前室內(nèi)的溫度、濕度、光照強(qiáng)度、PM2.5和氨硫類氣體等環(huán)境數(shù)據(jù)信息，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析后存儲(chǔ)，通過相應(yīng)的控件在手機(jī)上顯示出來，從而實(shí)現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)的網(wǎng)絡(luò)化、智能化。

手機(jī)客戶端軟件主要由用戶登錄模塊、用戶注冊(cè)模塊、通信設(shè)置模塊、室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)顯示界面，數(shù)據(jù)曲線繪制模塊等組成。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

登錄模塊：主要實(shí)現(xiàn)用戶的登錄功能。當(dāng)手機(jī)客戶端發(fā)出登錄請(qǐng)求后，服務(wù)器匹配用戶數(shù)據(jù)庫的信息，若匹配成功，則返回登錄成功的指令，進(jìn)入數(shù)據(jù)顯示界面。

注冊(cè)模塊：為用戶提供注冊(cè)功能。用戶確定注冊(cè)信息后，服務(wù)器將用戶名和密碼信息查詢用戶數(shù)據(jù)庫中用戶是否已存在，若用戶名不存在，則完成注冊(cè)，否則提示用戶出錯(cuò)。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)置：設(shè)置客戶端網(wǎng)絡(luò)連接的服務(wù)器IP和端口。

數(shù)據(jù)顯示界面：客戶端登錄后會(huì)實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前時(shí)段各個(gè)終端的數(shù)據(jù)情況；點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的圖標(biāo)會(huì)進(jìn)入數(shù)據(jù)曲線顯示界面。如圖2所示。

客戶端中界面設(shè)計(jì)采用堆棧的思想，使用QStackedWidget類對(duì)各個(gè)界面進(jìn)行存放，將不同的widget使用UI控件類將其放進(jìn)該類的對(duì)象中，并進(jìn)行編號(hào)，也可顯式編號(hào)，默認(rèn)從0開始。利用Qt中的信號(hào)與槽機(jī)制（singnals and slots），可以很好的實(shí)現(xiàn)各個(gè)界面的切換，以界面中的“登錄”功能為例，當(dāng)用戶點(diǎn)擊“DL_Btn”控件（登錄按鈕名稱）時(shí)，控件發(fā)出信號(hào)clicked（），從而觸發(fā)與之相關(guān)聯(lián)的槽函數(shù)on_DL_Btn_clicked（），在函數(shù)中處理登錄過程的信息交互，當(dāng)滿足登錄條件時(shí)，調(diào)用setCurrentIndex（int） 來顯示該頁號(hào)的widget。進(jìn)入數(shù)據(jù)顯示界面。

3 手機(jī)客戶端與服務(wù)器的通信

該平臺(tái)采用C/S（Client/Server）結(jié)構(gòu)，客戶端程序與服務(wù)器通過Socket套接字建立TCP/IP連接，從而實(shí)現(xiàn)客戶端與服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信。在Qt中QTcpSocket類為TCP提供了一個(gè)接口，可以使用QTcpSocket來實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

服務(wù)器啟動(dòng)后，調(diào)用QTcpServer：：listen（）函數(shù)來設(shè)置服務(wù)器的IP及端口號(hào)，如server->listen（QHostAddress：：Any，ui->txtPort->text（）.toInt（）），使服務(wù)器進(jìn)入監(jiān)聽狀態(tài)，等待客戶端的連接。配置代碼如下：

bool ok=server->listen（QHostAddress：：Any，ui->txtPort->text（）.toInt（））；//啟動(dòng)監(jiān)聽

客戶端負(fù)責(zé)建立Socket連接，用戶輸入用戶名和密碼進(jìn)行登錄后，系統(tǒng)進(jìn)入Sockt連接槽函數(shù)，通過QTcpSocket：：connectToHost（）函數(shù)建立與服務(wù)器的連接，同時(shí)使用QTcpSocket：：waitForConnected（）函數(shù)設(shè)置連接超時(shí)時(shí)間。Socket連接成功后，服務(wù)器就可以接收客戶端發(fā)出的請(qǐng)求信息，與客戶端進(jìn)行環(huán)境信息的交互。部分代碼如下：

tcpClient->connectToHost（ui->txtIP->text（），ui->txtPort->text（）.toInt（））；//連接服務(wù)器

tcpClient->waitForConnected（1000）；//連接超時(shí)設(shè)置

4 手機(jī)客戶端與服務(wù)器間的通訊協(xié)議

服務(wù)器和手機(jī)客戶端數(shù)據(jù)通訊采用的是用TCP/IP傳輸XML的消息的方式，其幀結(jié)構(gòu)如表1所示。

其中開始表示采用0C55CH，報(bào)文內(nèi)容為XML文件的數(shù)據(jù)流。XML格式部分報(bào)文如下：

請(qǐng)求監(jiān)測(cè)參數(shù)報(bào)文：

<？xml version="1.0" encoding="UTF-8"？>

需求數(shù)據(jù)版本號(hào)

回復(fù)報(bào)文：

<？xml version="1.0" encoding="UTF-8"？>

監(jiān)測(cè)終端編號(hào)

溫度

濕度

光強(qiáng)PM2.5

有害氣體

日期

時(shí)間時(shí)間段

.......

服務(wù)器接收到客戶端的請(qǐng)求命令后，獲取數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)版本后到當(dāng)前時(shí)間段版本的數(shù)據(jù)，按照上述格式回復(fù)報(bào)文的形式保存為xml文件，讀取文件并轉(zhuǎn)化為字節(jié)流，再進(jìn)行幀格式的拼接，封裝成TCP/IP數(shù)據(jù)幀發(fā)送；手機(jī)客戶端將接收的數(shù)據(jù)幀去掉幀頭后，提取有效信息保存為xml文件，應(yīng)用程序解析xml文件中的監(jiān)測(cè)信息，最后通過界面進(jìn)行顯示。

5 結(jié)語

本文提出的使用Qt on Android設(shè)計(jì)的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在Android智能機(jī)上得以實(shí)現(xiàn)，增強(qiáng)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)查詢的便捷性，同時(shí)為C/C++程序員開發(fā)Android手機(jī)APP提供了范例，具有很好的借鑒價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]安曉輝.Qt on Android核心編程[M].電子工業(yè)出版社，2015.

[2]霍亞飛.Qt Creator快速入門[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2012.

[3]孫賀.室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中客戶端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].信息技術(shù)，2014.

作者簡(jiǎn)介

曹龍，碩士學(xué)歷。主要研究方向?yàn)樾盘?hào)檢測(cè)與信息處理。

劉煒，副教授，碩士研究生導(dǎo)師。

曾力，碩士學(xué)歷。主要研究方向?yàn)樾盘?hào)檢測(cè)與信息處理。

作者單位

北方民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 寧夏回族自治區(qū)銀川市 750021