家庭物聯(lián)網(wǎng)設備監(jiān)控APP解決方案的設計

孫一笑 戰(zhàn)金成 張玉軍

摘要：隨著5G技術的正式商用，物聯(lián)網(wǎng)技術將得到迅猛發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術將走入千家萬戶。因此，如何將越來越多的家庭物聯(lián)網(wǎng)設備采集的海量數(shù)據(jù)進行處理，并達到家庭物聯(lián)網(wǎng)用戶能夠?qū)崟r監(jiān)控相關參數(shù)將成為較為重要的研究課題。該文主要對家庭物聯(lián)網(wǎng)設備監(jiān)控APP的設計進行研究，提供一套家庭物聯(lián)網(wǎng)設備采集數(shù)據(jù)回發(fā)至用戶手機的解決方案。

關鍵詞：家庭物聯(lián)網(wǎng);手機APP;WEBAPI;MUI

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）21-0092-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Absrtact： With the formal commercial use of 5G technology， the Internet of Things technology will develop rapidly， and the Internet of Things technology will enter thousands of households. Therefore， how to process the massive data collected by more and more devices of the Home Internet of Things and achieve real-time monitoring of relevant parameters by users of the Home Internet of Things will become an important research topic. This paper mainly studies the design of app for home Internet of things equipment monitoring， and provides a set of solutions for home Internet of things equipment to collect data and send it back to the user's mobile phone.

Key words： Home Internet of Things; Mobile App; WEBAPI; MUI

1 背景

隨著5G技術的正式商用，服務商為用戶提供了優(yōu)質(zhì)高速的網(wǎng)絡體驗，伴隨著帶寬的提升，物聯(lián)網(wǎng)技術將得到迅猛發(fā)展，應用將越來越廣泛，物聯(lián)網(wǎng)技術將走入千家萬戶[1]。因此，如何將越來越多的家庭物聯(lián)網(wǎng)設備采集的海量數(shù)據(jù)進行處理，并達到家庭物聯(lián)網(wǎng)用戶能夠?qū)崟r監(jiān)控相關參數(shù)將成為較為重要的研究課題。因此我們需要提供一套完備的解決方案，系統(tǒng)應該包括，基于ZigBee技術的自組網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)設備與網(wǎng)關，提供數(shù)據(jù)存儲與轉(zhuǎn)發(fā)的服務器以及能夠?qū)崟r調(diào)取服務器中數(shù)據(jù)接口并顯示的APP[2]。本文將對這套解決方案的設計進行論述。

2 家庭物聯(lián)網(wǎng)設備監(jiān)控APP需求分析

要實現(xiàn)用戶對于物聯(lián)網(wǎng)設備所采集的數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，首先需要將設備所采集的數(shù)據(jù)匯總至能夠連接公網(wǎng)的網(wǎng)關，該網(wǎng)關需要能對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行序列化，序列化后的數(shù)據(jù)需要被網(wǎng)關轉(zhuǎn)換為HTTP請求并實時發(fā)送至服務器。在服務器端需要提供能夠接收網(wǎng)關數(shù)據(jù)的接口。并且根據(jù)與網(wǎng)關制定的協(xié)議對接收到的數(shù)據(jù)進行序列化，序列化之后的數(shù)據(jù)需要儲存至數(shù)據(jù)庫中，同時還需要提供能夠提供APP端能夠調(diào)用的數(shù)據(jù)接口，當接收到客戶端的請求時，服務端應將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)發(fā)送給APP端。在APP端，APP需要將從服務端請求來的數(shù)據(jù)渲染至頁面上供用戶查看，并且需要提供對用戶身份信息進行驗證的功能，以保證用戶的數(shù)據(jù)安全。

3 家庭物聯(lián)網(wǎng)設備監(jiān)控APP相關技術

為實現(xiàn)上述功能，我們需要對家庭物聯(lián)網(wǎng)端、服務端、客戶端三部分需要的技術進行分析，解決方案設計示意圖如圖1。

1）物聯(lián)網(wǎng)端：本系統(tǒng)采用了支持ZigBee自組網(wǎng)技術的物聯(lián)網(wǎng)硬件設備，該設備有著無須配置系統(tǒng)自動組成通信網(wǎng)絡的能力，并且該系統(tǒng)還有著功耗低、成本低的特點。傳感器設備將采集到的數(shù)據(jù)實時傳輸至樹莓派3 b+的網(wǎng)關設備中，網(wǎng)關設備采用Linux操作系統(tǒng)，預置了信息采集處理的服務，并且將機器數(shù)據(jù)序列化通過QHTTP技術轉(zhuǎn)發(fā)至服務端[3]。

2）服務端：部署了基于.NET WebAPI技術的服務，該服務作為連接手機端與物聯(lián)網(wǎng)設備的橋梁，為物聯(lián)網(wǎng)設備提供寫入數(shù)據(jù)庫的接口，為客戶端提供了，調(diào)用數(shù)據(jù)庫的接口，并且將物聯(lián)網(wǎng)設備與客戶端進行綁定，并提供身份驗證服務。

3）客戶端：在客戶端采用了混合開發(fā)模式，使用MUI框架搭建了簡潔美觀的APP，基于JQuery實現(xiàn)AJAX的異步刷新技術，定時向服務端發(fā)送請求進而實現(xiàn)用戶能夠?qū)崟r監(jiān)控傳感器的目的。并且需要注意的是，客戶端需要對用戶的身份進行驗證進而保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全[4]。

4 傳感器網(wǎng)關服務的實現(xiàn)

在該系統(tǒng)中，為了將各個傳感器采集的數(shù)據(jù)處理并發(fā)送至服務器端，我們需要在網(wǎng)關部分實現(xiàn)對于傳感器數(shù)據(jù)的匯總、處理與轉(zhuǎn)發(fā)，在服務開發(fā)上，采用了QT框架的C++應用。通過調(diào)取并處理傳感器采集的數(shù)據(jù)。再利用QNetwork將處理后的數(shù)據(jù)生成HTTP請求實現(xiàn)服務端接口的調(diào)用[5]。代碼如下。

5 結(jié)束語

首先，該解決方案有著較大的現(xiàn)實意義與價值，使得硬件方面的數(shù)據(jù)能夠輕松的傳輸至客戶端APP中，實現(xiàn)了用戶對于傳感器數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控。同時，基于該解決方案能夠拓展出更多功能，比如利用軟件實時操控硬件設備，甚至與大數(shù)據(jù)進行結(jié)合實現(xiàn)家中數(shù)據(jù)的分析與挖掘。

參考文獻：

[1] 郭澤龍， 羅帆， 周金星. 基于Linux的家庭物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)設計與研究[J]. 機械工程與自動化， 2018（5）： 79-80， 82.

[2] 何移. 基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧家庭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)淺析[J]. 通信與信息技術， 2018， 235（5）： 38-39， 62.

[3] He L， Ota K， Dong M. Learning IoT in Edge： Deep Learning for the Internet of Things with Edge Computing[J]. IEEE Network， 2018， 32（1）： 96-101.

[4] Ronen E， Shamir A， Weingarten A O， et al. IoT Goes Nuclear： Creating a Zigbee Chain Reaction[J]. IEEE Security & Privacy， 2018， 16（1）： 54-62.

[5] 趙超鴻. 利用JSON構(gòu)建Android終端的Web API[J]. 中國信息技術教育， 2015（5）： 74-77.

【通聯(lián)編輯：謝媛媛】