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摘 要： 摘要：隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，GPRS/WiFi的普及和嵌入式系統(tǒng)的崛起，智能家居的應(yīng)用會越來越廣泛。文章設(shè)計(jì)的智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，在家可通過基于云服務(wù)器和Android應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)的控制終端，對ZigBee組網(wǎng)內(nèi)的溫度等傳感器終端，燈光照明、煙霧警
摘要：隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，GPRS/WiFi的普及和嵌入式系統(tǒng)的崛起，智能家居的應(yīng)用會越來越廣泛。文章設(shè)計(jì)的智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，在家可通過基于云服務(wù)器和Android應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)的控制終端，對ZigBee組網(wǎng)內(nèi)的溫度等傳感器終端，燈光照明、煙霧警報(bào)等執(zhí)行器終端進(jìn)行信息采集和控制，在外可通過GPRS/WiFi使用Android應(yīng)用軟件遠(yuǎn)程監(jiān)控家居狀況。該系統(tǒng)控制界面友好，工作穩(wěn)定，并且有很好的擴(kuò)展性。
關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng),GPRS,ZigBee,Android,WiFi
近年來，隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展及互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)逐漸成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)領(lǐng)域。與此同時(shí)，隨著中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們對生活品質(zhì)、家居環(huán)境的要求越來越高，對家居智能化的需求越來越強(qiáng)烈。
因此，將家庭中各種家電設(shè)備、家庭安保裝置和個(gè)性化家居設(shè)備通過家居控制系統(tǒng)進(jìn)行整合，并進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和管理，已經(jīng)成為當(dāng)今一個(gè)熱門研究課題。智能家居控制系統(tǒng)的目標(biāo)是通過網(wǎng)絡(luò)等信息通信技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)對家居電器等的智能控制，使其不論距離的遠(yuǎn)近，都能夠按照人們的設(shè)定工作運(yùn)行。本設(shè)計(jì)通過ZigBee、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、GPRS/WiFi通信技術(shù)相結(jié)合的方式，搭建了一套新型、低成本、方便完善的智能家居控制系統(tǒng)，面向智能家居行業(yè)，具有廣闊的市場發(fā)展前景[1]。
1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)按照結(jié)構(gòu)劃分包含了溫度、濕度、煙霧等傳感器，系統(tǒng)的終端控制器和Android平臺的手機(jī)客戶端，其中各個(gè)傳感器和終端控制器通過ZigBee組建物聯(lián)網(wǎng)，作為智能家居控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)。而手機(jī)Android客戶端通過GPRS/WiFi經(jīng)由服務(wù)器與終端控制器進(jìn)行通信，用戶出門在外也可以隨時(shí)隨地通過互聯(lián)網(wǎng)或者手機(jī)對智能家居進(jìn)行控制。
例如，當(dāng)室內(nèi)發(fā)生煤氣等有害氣體泄漏時(shí)，傳感器檢測到該氣體并將檢測數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇K端控制器，當(dāng)終端控制器檢測到氣體泄漏等報(bào)警信號時(shí)，即會觸發(fā)室內(nèi)報(bào)警裝置，并通過控制終端遠(yuǎn)程發(fā)送至手機(jī)Android客戶端及時(shí)通知用戶。同時(shí)，用戶也可在手機(jī)Android客戶端上進(jìn)行家居狀態(tài)數(shù)據(jù)的查詢，如照明狀態(tài)、溫濕度等[2]。
2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
終端控制器是本系統(tǒng)的核心，是信息的收集和處理中心，也是命令的發(fā)布中心。其采用STM32F103C8T6處理器作為控制芯片。STM32F103C8T6基本電路包括STM32F103C8T6芯片、72MHz、160kBRAM內(nèi)存、64kBFlash。外圍電路還包括串口、ZigBee通信模塊、WiFi通信模塊(esp8266)和電源模塊。而最主要的ZigBee通信模塊，是負(fù)責(zé)溫濕度檢測終端、照明執(zhí)行終端、安防警報(bào)終端等與終端控制器通信進(jìn)行數(shù)據(jù)接收與控制，采用的是CC2530芯片。其中溫濕度檢測終端使用的是傳感器DHT11，安防警報(bào)終端為煙霧傳感器和蜂鳴器等[3]。
3遠(yuǎn)程通信軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，使用的是機(jī)智云平臺的服務(wù)器，具有公網(wǎng)固定獨(dú)立IP，作為手機(jī)客戶端和終端控制器的通信橋梁。服務(wù)器最初處于監(jiān)聽狀態(tài)，手機(jī)Android客戶端和終端控制器都通過GPRS/WiFi與服務(wù)器連接，連接后進(jìn)行身份認(rèn)證，云服務(wù)器將手機(jī)Android客戶端的發(fā)送指令，經(jīng)WiFi接入的以太網(wǎng)傳輸給終端控制器，終端控制器將信息和家居環(huán)境的信息發(fā)反饋給服務(wù)器，由服務(wù)器處理后發(fā)送給手機(jī)客戶端。其中終端控制器與各個(gè)檢測和執(zhí)行終端進(jìn)行通信，是基于ZigBee的透明傳輸協(xié)議。
然后手機(jī)Android客戶端和終端控制器都設(shè)定好每個(gè)操作分別有自己特定的字符串發(fā)送到服務(wù)器，由服務(wù)器進(jìn)行識別處理，再發(fā)送特定字符串到相應(yīng)終端[4]。
4Android應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)
移動客戶端軟件采用Androidstudio作為開發(fā)環(huán)境，并用Java作為開發(fā)語言;應(yīng)用主要包括交互界面、功能交互模塊和數(shù)據(jù)存儲操作3個(gè)部分，系統(tǒng)利用Android應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)智能家居的遠(yuǎn)程監(jiān)控，為了良好的用戶體驗(yàn)，只采用一個(gè)主Activity界面，其中Android手機(jī)客戶端的軟件流程為：主界面初始化、界面繪制后進(jìn)入事件監(jiān)聽，與服務(wù)器建立socket連接后啟動GPRS接受線程，并建立、注冊廣播，進(jìn)入廣播監(jiān)聽。例如當(dāng)點(diǎn)擊主界面的按鈕時(shí)，按鈕處理機(jī)制將指令通過廣播發(fā)送給主界面，主界面收到廣播后調(diào)用socket對象，發(fā)送指令給服務(wù)器，云服務(wù)器處理后將反饋狀態(tài)信息發(fā)回手機(jī)客戶端，GPRS接收線程將收到的信息通過廣播再發(fā)送給子界面，至此完成一次事件處理。同時(shí)云服務(wù)器發(fā)送指令給終端控制器，進(jìn)而通過ZigBee通信方式發(fā)送給各個(gè)執(zhí)行終端[5-6]。
5結(jié)語
本設(shè)計(jì)在此智能家居大潮流下，著重凸顯了幾個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。首先，Android智能手機(jī)的普及和其良好的擴(kuò)展性和用戶友好性，本系統(tǒng)通過GPRS/WiFi實(shí)現(xiàn)手持終端控制器與手機(jī)客戶端的通信，通過Android應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)真正的遠(yuǎn)程監(jiān)控。其次，本設(shè)計(jì)提出了智能家居系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，討論了智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，采用ZigBee組網(wǎng)、GPRS/WiFi無線通信技術(shù)及嵌入式的網(wǎng)關(guān)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)了家居安防和家居遠(yuǎn)程控制。
最后，在一個(gè)MCU下掛接多個(gè)檢測或執(zhí)行終端，將終端進(jìn)行分級，從而達(dá)到便于管理和節(jié)約成本的目的。本系統(tǒng)依托的ZigBee組網(wǎng)對于多終端的系統(tǒng)有很好的適用性、可擴(kuò)展性，并具有實(shí)現(xiàn)簡單、性能穩(wěn)定、成本低、適用范圍廣、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于家庭住宅中，因此，本設(shè)計(jì)具備發(fā)展的空間和條件，具有廣闊的市場前景。
[參考文獻(xiàn)]
[1]崔菱.基于ARM和ZigBee的物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)[D].上海：東華大學(xué)，2013.
[2]鄔昆鵬.基于Android的智能家居系統(tǒng)終端軟件設(shè)計(jì)研究[J].電腦知識與技術(shù)，2016(14)：65-67.
[3]楊利平.基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的遠(yuǎn)程智能家居系統(tǒng)[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2015(10)：308-311.
[4]宋小倩，周東升.基于Android平臺的應(yīng)用開發(fā)研究[J].軟件導(dǎo)刊，2011(2)：104-106.
[5]黃智偉，王兵，朱衛(wèi)華.STM32F32位微控制器應(yīng)用設(shè)計(jì)與實(shí)踐[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2012.
[6]張軍，張洋，嚴(yán)漢宇.例說STM32[M].2版.北京：航空航天大學(xué)出版社，2014.
