基于Android的智能樓宇系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王鴻彬

摘要：隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，物聯(lián)網(wǎng)在智能樓宇方面的應(yīng)用也趨于成熟，整合度越來(lái)越高，智能化程度不斷提升。該文從目前高速發(fā)展的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和智能樓宇相結(jié)合的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于Android的智能樓宇系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)終端遠(yuǎn)程對(duì)智能樓宇狀態(tài)信息的查詢(xún)，智能聯(lián)動(dòng)控制等功能。

關(guān)鍵詞：Android；智能樓宇；物聯(lián)網(wǎng)；無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）29-0174-02

1 概述

近年來(lái)，由于國(guó)家政策的大力支持、業(yè)主的重視以及樓宇智能化系統(tǒng)本身的價(jià)值得到體現(xiàn)，智能樓宇市場(chǎng)蓬勃發(fā)展。根據(jù)近幾年資料顯示，我國(guó)每年新開(kāi)工樓宇面積約20億㎡，其中公共樓宇業(yè)地產(chǎn)樓宇大約占4億㎡，政府保障房、經(jīng)濟(jì)適用房和住宅地產(chǎn)大約占16億㎡。按樓宇面積測(cè)算智能樓宇市場(chǎng)規(guī)模大約為4000億元。

智能樓宇和人們的工作、生活密切相關(guān)，樓宇智能化程度的提高，會(huì)很大程度上改善人們的生活品質(zhì)，提高工作效率，因此受到很大關(guān)注。然而現(xiàn)代的智能樓宇安防系統(tǒng)一般都是采用整體解決方案，包含很多的業(yè)務(wù)功能。每個(gè)系統(tǒng)都需要有專(zhuān)門(mén)的管理人員來(lái)管理維護(hù)，都會(huì)造成資源的浪費(fèi)；其二系統(tǒng)缺失，無(wú)法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理：是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)初期沒(méi)有考慮到未來(lái)的業(yè)務(wù)擴(kuò)展，隨著時(shí)間的推進(jìn)，已有的系統(tǒng)不能滿(mǎn)足需求，而需要增加的業(yè)務(wù)又不能和已有的系統(tǒng)相融合，無(wú)法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理；其三系統(tǒng)僵化，資源浪費(fèi)：僵化型的安防系統(tǒng)使原有系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)很難改進(jìn)，要實(shí)現(xiàn)新的功能需要推翻重建，造成資源的極大浪費(fèi)。

2 技術(shù)背景

2.1 智能樓宇

智能樓宇的核心是5A系統(tǒng)，智能樓宇就是通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將此5個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)的綜合，集結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理及它們之間的最優(yōu)化組合，使建筑物具有了安全、便利、高效、節(jié)能的特點(diǎn)。智能樓宇是一個(gè)邊沿性交叉性的學(xué)科，涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制、通訊技術(shù)、建筑技術(shù)等，并且有越來(lái)越多的新技術(shù)在智能樓宇中應(yīng)用。

目前，智能樓宇系統(tǒng)包含視頻監(jiān)控系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、出入口控制系統(tǒng)、門(mén)禁系統(tǒng)等多個(gè)子系統(tǒng)組成等[1]，圍繞以業(yè)務(wù)為中心智能樓宇集成應(yīng)用分析如下：如采用門(mén)禁系統(tǒng)管理人員出入，視頻監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視安防事件，停車(chē)場(chǎng)系統(tǒng)管理車(chē)輛出入，報(bào)警系統(tǒng)探測(cè)報(bào)警事件，巡更系統(tǒng)管理巡更業(yè)務(wù)。原有系統(tǒng)功能的外延也在不斷延伸，如一些門(mén)禁系統(tǒng)整合了大部門(mén)報(bào)警系統(tǒng)、電梯控制系統(tǒng)、燈控系統(tǒng)所具有的功能；視頻監(jiān)控系統(tǒng)除了監(jiān)控安防事件之外，還集成了環(huán)境監(jiān)測(cè)功能，并結(jié)合視頻信息核實(shí)等。但以業(yè)務(wù)為中心的建設(shè)管理模式會(huì)隨著業(yè)務(wù)的增加而導(dǎo)致系統(tǒng)眾多，管理復(fù)雜，效率低下，因此后期出現(xiàn)了以信息集成平臺(tái)為核心的純軟件產(chǎn)品。

2.2 Android

Android是一種基于Linux的自由及開(kāi)放源代碼的操作系統(tǒng)，主要使用于移動(dòng)設(shè)備，如智能手機(jī)和平板電腦，由Google公司和開(kāi)放手機(jī)聯(lián)盟領(lǐng)導(dǎo)及開(kāi)發(fā)。本系統(tǒng)采用Android作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)主要基于如下幾點(diǎn)考慮[2]：

（1） Android移動(dòng)設(shè)備價(jià)格占優(yōu)。目前市場(chǎng)上的安卓設(shè)備從幾百元至幾千元不等，即使使用千元左右的手機(jī)作為系統(tǒng)的移動(dòng)終端，其性能也完全能夠保障系統(tǒng)的流暢運(yùn)行。

（2） 基于Android應(yīng)用開(kāi)發(fā)成本相對(duì)較低，隨著近年來(lái)Android設(shè)備的大規(guī)模應(yīng)用，國(guó)內(nèi)培養(yǎng)了大量高水平的Android開(kāi)發(fā)工程師，所以，無(wú)論從人力成本還是從時(shí)間成本考慮，Android應(yīng)用開(kāi)發(fā)的成本都要低于其他移動(dòng)平臺(tái)。

（3） Android設(shè)備機(jī)型多，硬件配置豐富。從手機(jī)到平板電腦再到智能電視，Android設(shè)備的屏幕從3英寸到上百英寸，屏幕分辨率從VGA到4K，種類(lèi)繁多的設(shè)備能夠最大限度上滿(mǎn)足應(yīng)用對(duì)各種應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

（4） Android系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，市場(chǎng)占有率高。據(jù)市場(chǎng)調(diào)研公司Kantar Worldpanel ComTech最新發(fā)布的智能手機(jī)操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示，2016年，Android在中國(guó)市場(chǎng)占有率為86.4%。如此高的市場(chǎng)占有率使得安卓具備更加廣泛的群眾基礎(chǔ)，這也就使基于Android開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序的學(xué)習(xí)成本更低，有利于系統(tǒng)的推廣使用。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 物理架構(gòu)設(shè)計(jì)

智能樓宇系統(tǒng)包含自動(dòng)控制系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、設(shè)備狀態(tài)采集系統(tǒng)等多個(gè)子系統(tǒng)，各個(gè)子系統(tǒng)之間在信息互通、資源共享、協(xié)調(diào)控制方面都存在諸多差異，因此在系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，為了整合多個(gè)子系統(tǒng)，在各個(gè)子系統(tǒng)之上增加了綜合網(wǎng)關(guān)和控制中心，對(duì)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)信息傳輸和各子系統(tǒng)協(xié)調(diào)互動(dòng)提供支持。具體物理結(jié)構(gòu)如圖1：

3.2 軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件架構(gòu)采用B/S和C/S相結(jié)合的混合架構(gòu)設(shè)計(jì)，主要有信息采集、消息處理、控制中心、數(shù)據(jù)庫(kù)、流媒體服務(wù)等平臺(tái)模塊，自動(dòng)控制、安防、消防、環(huán)境監(jiān)測(cè)、設(shè)備狀態(tài)采集等應(yīng)用模塊及C/S客戶(hù)端、Web服務(wù)和Android應(yīng)用端等模塊組成[3]。軟件框架如圖2所示：

3.3 主要功能設(shè)計(jì)

（1） 視頻監(jiān)控功能：移動(dòng)設(shè)備通過(guò)Android應(yīng)用可隨時(shí)查看智能建筑內(nèi)部和建筑外延所有攝像頭提供的實(shí)時(shí)圖像，攝像頭可通過(guò)電子地圖或列表兩種方式顯示，在電子地圖上還能夠?qū)崟r(shí)顯示攝像頭狀態(tài)，通過(guò)顏色直觀反映攝像頭的工作狀態(tài)（綠色表示正常、紅色表示故障）。除查看實(shí)時(shí)圖像外，應(yīng)用還支持視頻回放，能夠會(huì)看視頻監(jiān)控系統(tǒng)中存儲(chǔ)的任意時(shí)刻的視頻信息。對(duì)于敏感部位的攝像頭還可通過(guò)移動(dòng)終端設(shè)置電子圍欄和報(bào)警功能。

（2） 檢測(cè)與預(yù)警：在整個(gè)智能建筑當(dāng)中分布著十幾種數(shù)百個(gè)傳感器，這些傳感器時(shí)時(shí)刻刻檢測(cè)著整個(gè)建筑各種各樣的信息并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)的傳送到綜合網(wǎng)關(guān)，這些信息包括各個(gè)點(diǎn)位的溫度、濕度、光照度、水壓、電壓、煤氣濃度等等。如此多的信息綜合在一起就形成了整個(gè)智能建筑進(jìn)行智能聯(lián)動(dòng)控制、安防、消防、日常管理所必需的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在所開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中這些信息都能通過(guò)程序分門(mén)別類(lèi)的展示出來(lái)，還能夠通過(guò)設(shè)置閾值實(shí)現(xiàn)預(yù)警功能。

（3） 智能控制：系統(tǒng)通過(guò)傳感器、綜合網(wǎng)關(guān)和控制中心的配合，可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)于傳統(tǒng)智能樓宇更加復(fù)雜、更加智能的聯(lián)動(dòng)控制?？啥ㄖ贫喾N智能控制策略，在時(shí)間、空間、傳感器、執(zhí)行設(shè)備等多個(gè)維度自由定制。大大提高了樓宇的自動(dòng)化水平[4]。

（4） 管理與統(tǒng)計(jì)：通過(guò)應(yīng)用管理層可以方便地查詢(xún)樓宇人流量、電量使用、水量使用、停車(chē)場(chǎng)使用情況、電梯使用情況、安防情況等多種對(duì)于日常管理非常重要得數(shù)據(jù)。在收集大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的同時(shí)，系統(tǒng)還能夠根據(jù)管理目的生成大量統(tǒng)計(jì)報(bào)表，如：停車(chē)場(chǎng)停車(chē)率及繁忙時(shí)段統(tǒng)計(jì)；電梯使用情況統(tǒng)計(jì)；照明系統(tǒng)用電情況統(tǒng)計(jì)；安防報(bào)表等。綜合實(shí)時(shí)管理數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)報(bào)表等多項(xiàng)數(shù)據(jù)能夠?yàn)楣芾韺記Q策提供可靠的依據(jù)，同時(shí)也能夠通過(guò)分析數(shù)據(jù)的變化來(lái)制定相應(yīng)的工作計(jì)劃和分析報(bào)告。管理與統(tǒng)計(jì)子系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)于實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理和提高樓宇物業(yè)管理水平能夠起到非常大的幫助。

4 小結(jié)

目前，智能樓宇正處在高速發(fā)展過(guò)程當(dāng)中，各種新技術(shù)、新設(shè)備不斷應(yīng)用到其中，這使得樓宇的智能化水平不斷提高。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速普及，移動(dòng)終端，特別是基于Android系統(tǒng)的移動(dòng)終端已經(jīng)逐步滲透到我們生活的方方面面。這些設(shè)備以其出色的便攜性、強(qiáng)大的性能和網(wǎng)絡(luò)連接能力正在逐漸改變我們的生活方式。在未來(lái)的發(fā)展當(dāng)中，可以預(yù)見(jiàn)的是，智能終端和智能建筑會(huì)更加緊密融合在一起，為我們的工作、生活提供更多的便利。

參考文獻(xiàn)：

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