“愛家”技術(shù)需求分析和架構(gòu)實(shí)現(xiàn)

摘要：如今的社會人員流動性的增大等因素的影響，使社會治安問題變得日益嚴(yán)重，因此本文推出一套智能安防系統(tǒng)，可以在有人非法進(jìn)入時向用戶和保安人員發(fā)起警報(bào)，有助于警方偵查。

關(guān)鍵詞：zigbee模塊;GPRS模塊;安防系統(tǒng)

1 “愛家”軟件系統(tǒng)

1.1 目標(biāo)

愛家是一套智能家居系統(tǒng)，愛家-智能安防系統(tǒng)是這套智能家居系統(tǒng)的報(bào)警系統(tǒng)，可以起到智能家居的安防作用，在不影響正常的家居生活情況下，同時在有人侵入時可以及時報(bào)警避免財(cái)產(chǎn)損失。

1.2 開發(fā)環(huán)境

（1）硬件環(huán)境

網(wǎng)線、交換機(jī)、路由器、zigbee模塊、GPRS模塊，高性能PC機(jī)一臺，普通PC機(jī)若干臺。

（2）軟件環(huán)境

操作系統(tǒng)：Windows 7

集成開發(fā)環(huán)境：Java EE，MyEclipse 9.0

開發(fā)語言：Java

Java開發(fā)工具包：JDK 1.6

無線開發(fā)工具包：Android SDK

版本控制工具：Subvirsion

硬件語言開發(fā)環(huán)境：keil

1.3 運(yùn)行環(huán)境

（1）硬件運(yùn)行設(shè)備：stm32及其控制的gprs模塊

（2）客戶端：2-2智能移動終端上，包括并不僅限于平板電腦、智能手機(jī)，等等，需要運(yùn)行Android操作系統(tǒng)。

1.4 條件與限制

該軟件是完整的應(yīng)用系統(tǒng)，至少分為兩部分：運(yùn)行在Stm32的硬件，以及運(yùn)行在手機(jī)上的客戶端，通過Internet相連實(shí)現(xiàn)信息的交換，其中服務(wù)器端提供了自己開發(fā)的Service及一個大型的用戶管理系統(tǒng)，手機(jī)客戶端調(diào)用服務(wù)器端提供的API接口，很好的體現(xiàn)了web service的分布式應(yīng)用。

2 數(shù)據(jù)描述

2.1 靜態(tài)數(shù)據(jù)

該軟件的靜態(tài)數(shù)據(jù)全部包含在客戶端軟件包中，包含一些基本的模板和圖像文件和一些字符串等。在沒有運(yùn)行該軟件時不會占用系統(tǒng)資源。

2.2 動態(tài)數(shù)據(jù)

該程序的動態(tài)數(shù)據(jù)包括用戶的輸入和選擇，以及用戶存儲的個人信息資料;攝像頭拍攝的視頻影像會存儲在攝像頭自身的內(nèi)存卡中。

2.3 數(shù)據(jù)庫描述

使用的數(shù)據(jù)庫是MYSQL，該數(shù)據(jù)庫適用于中小型的數(shù)據(jù)量，適合本軟件的要求。

3 總體設(shè)計(jì)

硬件設(shè)計(jì)

（1）ZigBee網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)與構(gòu)建

ZigBee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議，具有功耗低、高容量、高可靠的雙向無線通信技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)一對多的網(wǎng)絡(luò)傳輸構(gòu)建。

（2）智能網(wǎng)關(guān)與GPRS通信系統(tǒng)的聯(lián)動

通過智能網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息的采集、信息輸入、信息輸出、集中控制、遠(yuǎn)程控制、聯(lián)動控制等功能。GPRS屬于第二代移動通信中的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。智能網(wǎng)關(guān)根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)來進(jìn)行判斷，從而決定安防系統(tǒng)的工作模式。并可控制GPRS模塊向物業(yè)來發(fā)送消息。

（3）網(wǎng)絡(luò)攝像頭的實(shí)時查看

網(wǎng)絡(luò)攝像頭是一種結(jié)合傳統(tǒng)攝像機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所產(chǎn)生的新一代攝像機(jī)，可以將影像透過網(wǎng)絡(luò)傳至地球另一端。將網(wǎng)絡(luò)攝像頭通過智能網(wǎng)關(guān)接入網(wǎng)絡(luò)，獲得自己的網(wǎng)絡(luò)地址，通過APP可以訪問自己的網(wǎng)絡(luò)攝像頭，來實(shí)現(xiàn)用戶對家庭的實(shí)時掌控。

4 性能需求

4.1 數(shù)據(jù)精確度

該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換處于一個密閉環(huán)境中，不受到外部數(shù)據(jù)的干擾，數(shù)據(jù)來源是用戶的設(shè)置和傳感器的反應(yīng)，因此數(shù)據(jù)的精確度非常高。

4.2 硬件連接

傳感器通過ZigBee模塊與Stm32進(jìn)行數(shù)據(jù)交流，從而使控制器能夠隨時感知外部的環(huán)境。Stm32通過ENC28J60與路由器相連使系統(tǒng)能夠接入網(wǎng)絡(luò)，并且能夠在網(wǎng)絡(luò)上與用戶的APP進(jìn)行通信。

4.3 適應(yīng)性

本系統(tǒng)可以通過Android手機(jī)專用客戶端進(jìn)行訪問。大部分人都通過手機(jī)訪問互聯(lián)網(wǎng)，因此該系統(tǒng)僅設(shè)計(jì)移動客戶端，現(xiàn)在Android市場占有率比較高，考慮到開發(fā)成本和java的一致性，我們的手機(jī)客戶端先在Android平臺上進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，所以該系統(tǒng)的移植性比較好，適應(yīng)性較強(qiáng)。

5 運(yùn)行需求

5.1 軟件接口

W3C Web Services 規(guī)范，JSR 226、JSR 172 接口規(guī)范，JAX-WS規(guī)范。

5.2 故障處理

（1）每一個程序模塊必須有能夠捕捉可能會發(fā)生的錯誤的try/catch模塊，每次正常的操作，不論是成功還是失敗都會有提示信息，而且在處理網(wǎng)絡(luò)鏈接方面也是里一個線程，不會因?yàn)榈却W(wǎng)絡(luò)鏈接而發(fā)生假死機(jī)的現(xiàn)象，對用戶的操作實(shí)時響應(yīng)。

（2）使用log文件記錄錯誤，并能對日志文件進(jìn)行自動管理。

（3）如果在使用過程中軟件發(fā)生了死機(jī)只需關(guān)閉當(dāng)前模擬器重新打開軟件即可恢復(fù)軟件的正常運(yùn)行

（4）通過ups來給路由器供電，來避免因?yàn)橥ｋ妼?dǎo)致的系統(tǒng)終止運(yùn)行，保障了安防系統(tǒng)的全方位工作狀態(tài)。

（5）攝像頭自備內(nèi)存卡，可以查看幾天以前的錄像。

6 整體架構(gòu)

6.1 硬件架構(gòu)

硬件部分由ZigBee模塊、GPRS模塊和Stm32組成的控制器構(gòu)成。

6.2 軟件架構(gòu)

提供情景模式、安防、監(jiān)控、控制、警報(bào)記錄、我的六個功能。

參考文獻(xiàn)：

[1] SandyCarter.SOA & Web 2.0：新商業(yè)語言[M].清華大學(xué)出版社，2007.

[2] Sayed Y. Hashimi，Satya Komatineni，Dave MacLean著. Pro Android 2[M]. Apress，2010.

[3] 李剛.輕量級Java EE 企業(yè)應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)：Struts 2+Spring 3+Hibernate 整合開發(fā)[M].電子工業(yè)出版社，2012.

[4] 佘志龍. Google Android SDK開發(fā)范例大全.第3版[M].人民郵電出版社，2011.

[5] 瞿雷，劉盛德，胡咸斌.ZigBee技術(shù)及應(yīng)用[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2007.

[6] 易飛.GPRS網(wǎng)絡(luò)信令實(shí)例詳解[M].人民郵電出版社，2013.

作者簡介：肖高飛（1996—），男，山東乳山人，碩士研究生在讀，研究方向：圖書情報(bào)信息用戶。

（作者單位：天津師范大學(xué)）