基于安卓的智能管廊系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)

田 斌,鮑孝揚(yáng)

(蘇州農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇 蘇州 215000)

0 引言

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快,人民對(duì)城市基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)要求逐步提高。地下綜合管廊作為智慧城市建設(shè)中重要的組成部分具有管線入地、實(shí)時(shí)監(jiān)控、維護(hù)方便、擴(kuò)容便捷等優(yōu)勢(shì),是實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展的建設(shè)趨勢(shì),也是城市信息化管理的優(yōu)質(zhì)載體。

1 需求分析

我國(guó)對(duì)于城市建設(shè)的智慧化、信息化轉(zhuǎn)型尤為重視,隨著城市化進(jìn)程的加速發(fā)展,城市用地緊張問(wèn)題日益凸顯。為了更好地提升城市的垂直空間利用率,綜合地下管廊的作用尤為突出,它可以將各種管線以及其他基礎(chǔ)設(shè)施集成在一起,放入地下,從而節(jié)約了地上空間,提高了城市空間的利用效率[1-2]。

本文依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),對(duì)地下管廊的溫度、濕度、光照度、CO2、火情等影響管廊環(huán)境的各要素進(jìn)行監(jiān)測(cè),有利于用戶對(duì)管廊的管理進(jìn)行全面的分析,并有效管控。同時(shí)依靠網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),能夠遠(yuǎn)程及時(shí)發(fā)現(xiàn)環(huán)境要素的改變,及時(shí)了解并做出應(yīng)對(duì)措施。

綜上所述,該系統(tǒng)是為了更好地對(duì)城市的地下綜合管廊進(jìn)行及時(shí)、便捷、安全的管理,其主要的功能需求有以下幾個(gè)方面:

(1)系統(tǒng)依托各傳感節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)對(duì)地下管廊的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。

(2)收集實(shí)時(shí)的傳感器數(shù)據(jù),有利于用戶直觀地查看。

(3)系統(tǒng)內(nèi)可以進(jìn)行設(shè)備遠(yuǎn)程控制。

(4)系統(tǒng)支持不同用戶的注冊(cè)登錄,既方便對(duì)數(shù)據(jù)和運(yùn)行設(shè)備的安全性管理,也方便多用戶的使用。

(5)系統(tǒng)支持將數(shù)據(jù)推送到顯示屏,方便用戶實(shí)時(shí)了解系統(tǒng)各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

2 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

智慧地下管廊監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)以安卓系統(tǒng)為應(yīng)用層[3]。用戶注冊(cè)登錄之后獲取實(shí)時(shí)的環(huán)境信息,切換控制頁(yè)面控制相應(yīng)設(shè)備,點(diǎn)擊界面對(duì)應(yīng)需要切換的頁(yè)面即可進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制、查看、退出等一系列動(dòng)作。具體的系統(tǒng)流程如圖 1 所示。

3 系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

系統(tǒng)基于 Windows 10 操作系統(tǒng),在 Android Studio 環(huán)境下,采用 Java 語(yǔ)言完成所需功能的開發(fā)。詳細(xì)的開發(fā)環(huán)境如表1所示。

表1 開發(fā)環(huán)境信息

3.2 用戶登錄注冊(cè)功能

圖1 安卓系統(tǒng)流程

該部分向用戶提供登錄窗口,用戶使用正確信息登錄,校驗(yàn)通過(guò)后,軟件進(jìn)入首頁(yè)展示頁(yè)面。登錄頁(yè)面中,設(shè)計(jì)有“記住密碼”的功能,用戶若勾選“記住密碼”復(fù)選框,下次登錄無(wú)需再次輸入信息,系統(tǒng)檢驗(yàn)通過(guò)后自動(dòng)登入監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)。用戶登錄功能方便了多用戶管理各自的數(shù)據(jù),提升了軟件系統(tǒng)的安全性。當(dāng)用戶第一次使用軟件時(shí),軟件并未生成用戶的使用畫像,需要用戶自行點(diǎn)擊注冊(cè),進(jìn)入注冊(cè)頁(yè)面設(shè)置相應(yīng)的信息,然后點(diǎn)擊確認(rèn)提交信息。

3.3 首頁(yè)展示功能

用戶登錄驗(yàn)證通過(guò)后,軟件會(huì)自動(dòng)與串口服務(wù)器建立鏈接,并在首頁(yè)中顯示地下管廊環(huán)境的設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息,包括溫度、濕度、噪聲、CO2、光照以及火情信息等,便于用戶直觀地獲取環(huán)境信息。

安卓端與串口服務(wù)器建立連接,利用Socket連接傳入串口服務(wù)器的IP地址和設(shè)備端口號(hào),并打開ZigBee端口與其建立數(shù)據(jù)連接,向傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)問(wèn)詢獲取數(shù)據(jù),并顯示在安卓端首頁(yè)展示頁(yè)面上。最后需要在首頁(yè)展示頁(yè)面的數(shù)據(jù)處理代碼中新建線程進(jìn)行處理,循環(huán)進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取,并向用戶展示相應(yīng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息。

在任意頁(yè)面點(diǎn)擊狀態(tài)欄上的“智控系統(tǒng)”圖標(biāo)或者在左側(cè)界面內(nèi)劃,即可調(diào)出側(cè)滑菜單欄。在菜單欄中,目前設(shè)計(jì)有 “管廊首頁(yè)展示頁(yè)面”“管廊控制系統(tǒng)頁(yè)面”“軟件關(guān)于頁(yè)面”界面,以供用戶使用[4]。

3.4 設(shè)備控制功能

若用戶切換到“管廊控制系統(tǒng)頁(yè)面”,App將展示地下管廊下屬設(shè)備的狀態(tài)信息,分別是照明燈、排風(fēng)扇、排水泵A、排水泵B,相應(yīng)設(shè)備的控制開關(guān),用戶可以對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的遠(yuǎn)程控制。與首頁(yè)展示功能小節(jié)部分相似,利用Socket連接傳入串口服務(wù)器的IP地址和端口號(hào)[5],并打開ZigBee和各設(shè)備端口,與其建立數(shù)據(jù)連接,利用安卓的監(jiān)聽函數(shù),監(jiān)聽與控制相應(yīng)的設(shè)備和LED屏幕進(jìn)行聯(lián)動(dòng)工作。

3.5 用戶退出功能

當(dāng)用戶準(zhǔn)備退出軟件的使用時(shí),可以點(diǎn)擊右上角的退出按鈕,將會(huì)彈出“退出登錄”的選項(xiàng),用戶點(diǎn)擊后即可退出登錄,返回用戶登錄頁(yè)面。

4 系統(tǒng)的測(cè)試

為了測(cè)試系統(tǒng)的有效性,本文利用新大陸有限公司提供的硬件終端搭建了模擬開發(fā)環(huán)境進(jìn)行測(cè)試。將安卓應(yīng)用與模擬開發(fā)環(huán)境連接,分別測(cè)試了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接收功能和控制設(shè)備功能。

4.1 數(shù)據(jù)接收測(cè)試

在新大陸安卓開發(fā)終端安裝該應(yīng)用進(jìn)行賬戶登錄,對(duì)其整體功能進(jìn)行調(diào)試,調(diào)試過(guò)程中各軟件功能能夠正常使用。然后針對(duì)本軟件能否收到各節(jié)點(diǎn)傳感器數(shù)據(jù)信息進(jìn)行了模擬測(cè)試,用戶可以正常借助軟件進(jìn)行傳感器數(shù)據(jù)的接收與查看。本文分時(shí)監(jiān)測(cè)了10組模擬運(yùn)行測(cè)試數(shù)據(jù),如表2所示。結(jié)果表明,該系統(tǒng)能夠正確地收集各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù),系統(tǒng)整體運(yùn)行穩(wěn)定。

4.2 控制指令測(cè)試

為了驗(yàn)證與檢查設(shè)備的控制情況,針對(duì)軟件能否及時(shí)、有效控制遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行了測(cè)試,該項(xiàng)目利用新大陸有限公司的設(shè)備搭建了地下管廊模擬場(chǎng)景。

利用安卓終端進(jìn)行測(cè)試,監(jiān)測(cè)當(dāng)前的模擬環(huán)境的實(shí)時(shí)狀態(tài)。登入App進(jìn)行查看與測(cè)試,并切換到控制頁(yè)面對(duì)模擬系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行控制。依次對(duì)照明燈、排風(fēng)扇、排水泵A、排水泵B輪流測(cè)試,并觀察外置LED屏幕是否能實(shí)時(shí)顯示對(duì)應(yīng)的設(shè)備執(zhí)行狀態(tài)以及工況。具體測(cè)試狀況如表3所示。

表3 指令測(cè)試

5 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)將物聯(lián)網(wǎng)感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層進(jìn)行了完整的實(shí)現(xiàn),幫助城市地下管廊建設(shè)和管理實(shí)現(xiàn)安全、穩(wěn)定、便捷、高效的要求,同時(shí)系統(tǒng)的低成本,低功耗、廣覆蓋,也推動(dòng)了城市實(shí)現(xiàn)智慧化、信息化,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效的城市管理,向大眾提供便捷的服務(wù),提升人民生活幸福感。經(jīng)過(guò)測(cè)試,整個(gè)智慧管廊系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)合理、用戶交互流暢,可以對(duì)模擬場(chǎng)景中的傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)控制,具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。