移動(dòng)端的小型智能家居設(shè)計(jì)

摘 要：針對(duì)家庭內(nèi)部的應(yīng)用壞境，對(duì)智能家居控制端進(jìn)行分析和研究，基于Android手機(jī)平臺(tái)設(shè)計(jì)了一套智能家居系統(tǒng)的Android手機(jī)控制端：利用Android提供的各種方法和途徑建立智能家居的手機(jī)端控制軟件；并利用Socket通信實(shí)現(xiàn)了TCP/IP協(xié)議族的TCP協(xié)議；通過手機(jī)實(shí)現(xiàn)了控制網(wǎng)關(guān)通信。

關(guān)鍵詞：智能家居；Android；SVG；ZigBee

中圖分類號(hào)：TP273.5

隨著智能家居技術(shù)的不斷發(fā)展，以及產(chǎn)品的不斷完善，越來越多的人去購買和使用智能家居產(chǎn)品，來使自己的生活方式向更方便、更舒適的節(jié)奏轉(zhuǎn)變。

現(xiàn)在智能家居市場(chǎng)上，智能家居的種類不斷豐富，消費(fèi)的人群也在增加。然而由于智能家居系統(tǒng)的自身穩(wěn)定性不夠強(qiáng)，并且技術(shù)還沒有那么完善，在使用的過程中難免會(huì)出現(xiàn)一些問題。

1 智能家居的敘述

21世紀(jì)互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，尤其是無線城市概念的提出，以及WIFI大面積覆蓋，使得智能家居逐漸由小區(qū)域發(fā)展到現(xiàn)在的普編告訴發(fā)展。目前傳統(tǒng)可易實(shí)現(xiàn)的智能家居有：燈控照明、多媒體影音設(shè)備、安全防護(hù)警報(bào)裝置等，隨著智能家居的介入讓人民的生活更加的編輯。

2 系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)

為了滿足用戶的需求真正做到智能家居，本文統(tǒng)選擇了現(xiàn)在比較流行的通信模式——無線通信。傳統(tǒng)的通信是基于有線的基礎(chǔ)，然而有線不僅傳送數(shù)據(jù)不方便，而且會(huì)造成巨大的成本，維護(hù)起來也比較困難。無線通信相對(duì)于有線通信的優(yōu)點(diǎn)在于方便快捷，不用布置復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)撲朔，只需要實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)關(guān)即可。

本系統(tǒng)以Android技術(shù)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出一個(gè)可以滿足Android系統(tǒng)的手機(jī)應(yīng)用程序，這個(gè)應(yīng)用程序采用Socket通信，以及NFC通信，用Android自身提供的開源數(shù)據(jù)庫SQlite作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的工具，實(shí)現(xiàn)了向一個(gè)IP地址發(fā)送數(shù)據(jù)的功能，服務(wù)器得到手機(jī)端發(fā)送的數(shù)據(jù)包，對(duì)收到的數(shù)據(jù)包服務(wù)器進(jìn)行解析，讓終端程序執(zhí)行相應(yīng)的操作，達(dá)到方便有效地管理家用電器的目的。流程圖如下圖1所示：

2.1 手機(jī)家居手動(dòng)控制端方案

一是對(duì)單個(gè)家用電器的狀態(tài)進(jìn)行修改，二是對(duì)一系列的電器進(jìn)行修改，將相互有關(guān)聯(lián)的家用電器的狀態(tài)一起進(jìn)行修改。對(duì)于模塊一，系統(tǒng)給用戶呈現(xiàn)一個(gè)圖形界面，用戶點(diǎn)擊相應(yīng)的按鈕進(jìn)入相應(yīng)的房間，選擇電器進(jìn)行獲取當(dāng)前的狀態(tài)，并選擇需要修改的狀態(tài)。

2.2 手機(jī)家居NFC控制端方案

NFC 控制端不需要用戶進(jìn)入圖形選擇界面，相對(duì)的是在房間的某個(gè)地方或者直接在口袋里放入一張Android系統(tǒng)可以識(shí)別的卡，這種卡可以用過一些軟件讀出這張卡唯一的卡號(hào)。用戶只需事先將卡號(hào)存到手機(jī)對(duì)應(yīng)的模式之中，然后將手機(jī)放到NFC卡上，手機(jī)應(yīng)用程便會(huì)自動(dòng)向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)包。這樣省去了用戶對(duì)于很多電器需要管理時(shí)的煩復(fù)的操作。

3 系統(tǒng)主要模塊介紹

3.1 主控模塊

主控模塊，負(fù)責(zé)子系統(tǒng)的信息集中、存儲(chǔ)、分析和決策。嵌入式芯片發(fā)展使主控模塊越來越精巧，功能日益豐富。智能家居控制器的功能是通過總線與各種類型的模塊相連接，通過電話線路、計(jì)算機(jī)互聯(lián)與外部相連接，根據(jù)設(shè)置在內(nèi)部的軟件程序執(zhí)行控制命令，并向單元控制模塊傳達(dá)命令，對(duì)連接的各種家電進(jìn)行控制。

3.2 安全控制子系統(tǒng)

安全控制子系統(tǒng)，針對(duì)引起安全問題的諸多因素，起到防范和報(bào)警的作用，可視對(duì)講系統(tǒng)預(yù)防陌生人的干擾；門磁傳感器和窗磁傳感器起到防盜作用。

3.3 網(wǎng)絡(luò)控制模塊

使用了GPRS遠(yuǎn)程報(bào)警本部分設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)在于：1）實(shí)現(xiàn)短信的收發(fā)功能；2）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集終端采集到的異常信息進(jìn)行合理分析處理，并及時(shí)通知用戶。

3.4 NFC的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

NFC（近距離無線通訊技術(shù)）是這個(gè)技術(shù)由非接觸式射頻識(shí)別（RFID）演變而來，由飛利浦半導(dǎo)體（現(xiàn)恩智浦半導(dǎo)體）、諾基亞和索尼共同研制開發(fā)，其基礎(chǔ)是RFID及互連技術(shù)。近場(chǎng)通信（Near Field Communication，NFC）是一種短距高頻的無線電技術(shù)，在13.56MHz頻率運(yùn)行于20厘米距離內(nèi)。其傳輸速度有106Kbit/秒、212Kbit/秒或者424Kbit/秒三種。目前近場(chǎng)通信已通過成為ISO/IEC IS 18092國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、ECMA-340標(biāo)準(zhǔn)與ETSI TS 102 190標(biāo)準(zhǔn)。NFC采用主動(dòng)和被動(dòng)兩種讀取模式。

只有進(jìn)行了這些配置之后Android手機(jī)才能在NFC卡在感應(yīng)范圍對(duì)NFC卡進(jìn)行讀取。在對(duì)NFC卡讀取完之后，系統(tǒng)會(huì)對(duì)讀取的卡的卡號(hào)跟數(shù)據(jù)庫里的卡號(hào)進(jìn)行對(duì)比，如果相同就執(zhí)行相應(yīng)的程序。

4 結(jié)束語

通過移動(dòng)手機(jī)端控制可以做到成本低，可移動(dòng)、便攜的特點(diǎn)。利用WIFI的通信與家庭內(nèi)部局域網(wǎng)進(jìn)行連接，通過GPRS模塊實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控控制。

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作者簡(jiǎn)介：吳劍，講師，碩士，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)、存儲(chǔ)技術(shù)。

作者單位：南通大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇南通 226019

基金項(xiàng)目：南通大學(xué)自然科學(xué)基金（項(xiàng)目編號(hào)：10Z036）。