基于Android的智能家居系統的設計

張玉輝　王冬霞

摘 要：隨著經濟的發展和計算機技術的進步，智能家居系統逐漸進入部分家庭。本文基于Android平臺，結合2.4G、紅外線和藍牙局域網無線通信技術，設計了一套智能家居系統。本文概述了系統的主要功能模塊，并對分析了關鍵部分的設計方案，最后對系統功能的增加提出了解決方案。

關鍵詞：Android；智能家居；無線通信

中圖分類號：TP311.1 文獻標識碼：A

1 引言（Introduction）

隨著計算機技術和通信技術的發展，日本和歐美等發達國家于上世紀八十年代提出了智能家居的新概念[1]。進入新世紀，隨著我國人民生活水平的提高、移動通信技術的發展和家居設備智能化程度的提高，智能家居產品逐漸進入部分家庭。本系統通過基于Android系統的智能終端（如智能手機），實現家電控制、家庭安保和環境監控等各項功能，實現一個功能全面的智能家居環境[2]。

2 智能家居系統的需求分析（Needs analysis of

smart home system）

基于Android系統的開放性和使用的廣泛性，本系統選用基于Android系統的智能終端作為智能家居系統的控制設備。控制設備通過對受控制設備發送控制命令實現對受控設備的控制，為了實現環境監控和家庭安保，監控設備會將獲取的信息有選擇性的發送給控制設備。

設備之間的有效通信是智能家居系統運行的基礎，為了省去在房屋內重新布線的麻煩，設備之間采用2.4G、紅外線和藍牙無線通信技術，將各設備互聯，組成一個家庭無線局域網，對于不具有無線通信功能的家電產品，通過給家電添加無線通信模塊加入至家居系統中[3]。

通過對小區用戶的生活方面與應用方面的需求進行分析，系統功能需求如圖1所示。

圖1 系統功能模塊

Fig.1 System function module

智能家居系統的功能模塊主要有：（1）家庭網關，接收控制智能發送的控制命令，并將命令轉換成受控設備可以識別的方式實現各種控制，家庭網關還需接收來自受控設備發送的信息，并將信息轉發給控制設備實現各種監控。（2）家電控制，對家電所具有的功能實現遠程控制。（3）燈光控制，實現燈光的開頭，還可設定情景模式，實現燈光的組合控制、光線強度的控制。（4）家庭安保，實現對家庭環境內外的監控，對意外情況可根據設定發送信息給用戶、小區保安或報警。（5）組合控制，根據用戶的生活需求，組合控制窗簾的開關、燈光的調節等功能。系統可根據每個家庭的實際情況增加或刪除受控設備和功能。

3 系統功能設計（The function design of system）

3.1 操作界面的設計

家居系統的操作終端為基于Android系統的智能手機或平板電腦，Androd系統在設計之初就為開發者提供了豐富的界面開發模式，并且隨著系統版本的不斷更新，提供的界面設計控件也越來越豐富，主要的界面開發方式有三種：（1）通過XML配置文件生成。（2）通過代碼創建控件對象。（3）通過繼承控件接口類方式自定義控件。Android系統靈活多變的界面設計方式，保證了家居系統界面的方便性與易用性。

3.2 設備控制設計

為了實現對設備的有效控制，基于Android系統的控制設備采用Java語言中JNI（Java Native Interface）技術進行控制功能的開發，通過JNI技術可將C/C++編寫的代碼植入到系統中，采用這種開發方式，不但可利用Java平臺強大的功能，也可以使用受控設備中用C/C++語言設計良好功能模塊，實現模塊之間的無縫結合。

3.3 網絡設計

為了設備互連的方便性和可擴展性，網絡通過2.4G、藍牙和紅外線無線通信技術互連，網絡設計如圖2所示。

圖2 網絡設計

Fig.2 Network design

如圖2所示的網絡設計不僅將不同類型的受控設備連接在一起，并且充分的利用了設備本身所具有無線通信模塊，對于不具有無線通信模塊的設備，可為根據設備實際情況添加一種通信模塊。控制設備通過2.4G與轉發中心進行通信，如發送控制命令和接收受控設備發送給轉發中心的信息。轉發中心管理一定區域的家居設備，對于不同的家居設備轉發中心將選用與之對應的通信模塊進行通信。轉發中心通過2.4G互聯，組成了一個完整的家庭局域網，當控制設備發送控制命令給轉發中心，如果該命令所對應的受控設備不屬于該轉發中心，轉發中心將該命令轉發給相鄰的轉發中心，直到命令傳遞給對應的受控設備。

4 結論（Conclusion）

本文基于Android平臺，結合無線通信技術設計了一套適合大多數家庭的智能家居系統，系統利用了Android平臺的開發性和多種無線局域網通信技術的通信特點。為了使系統應用更全面，系統可根據用戶的需求增加廣域網通信功能，在系統中融入Internet與3G或4G遠程通信技術，實現對家居系統的遠程訪問和控制。

參考文獻（References）

[1] 劉麗娜.物聯網引領智能家居新生活[J].智能建筑與城市信

息，2011，（2）：21-25.

[2] S Lee，JW Jeon. Evaluating performance of Android platform

using native C for embedded system[C].Control Automation

and Systems，2010：1160-1163.

[3] 王華華.基于無線通信的家居控制系統的研制[D].重慶：重慶

大學，2006：15-18.

作者簡介：

張玉輝（1983-），男，碩士，講師.研究領域：計算機網絡.

王冬霞（1983-），女，碩士，講師.研究領域：嵌入式系統.endprint

摘 要：隨著經濟的發展和計算機技術的進步，智能家居系統逐漸進入部分家庭。本文基于Android平臺，結合2.4G、紅外線和藍牙局域網無線通信技術，設計了一套智能家居系統。本文概述了系統的主要功能模塊，并對分析了關鍵部分的設計方案，最后對系統功能的增加提出了解決方案。

關鍵詞：Android；智能家居；無線通信

中圖分類號：TP311.1 文獻標識碼：A

1 引言（Introduction）

隨著計算機技術和通信技術的發展，日本和歐美等發達國家于上世紀八十年代提出了智能家居的新概念[1]。進入新世紀，隨著我國人民生活水平的提高、移動通信技術的發展和家居設備智能化程度的提高，智能家居產品逐漸進入部分家庭。本系統通過基于Android系統的智能終端（如智能手機），實現家電控制、家庭安保和環境監控等各項功能，實現一個功能全面的智能家居環境[2]。

2 智能家居系統的需求分析（Needs analysis of

smart home system）

基于Android系統的開放性和使用的廣泛性，本系統選用基于Android系統的智能終端作為智能家居系統的控制設備。控制設備通過對受控制設備發送控制命令實現對受控設備的控制，為了實現環境監控和家庭安保，監控設備會將獲取的信息有選擇性的發送給控制設備。

設備之間的有效通信是智能家居系統運行的基礎，為了省去在房屋內重新布線的麻煩，設備之間采用2.4G、紅外線和藍牙無線通信技術，將各設備互聯，組成一個家庭無線局域網，對于不具有無線通信功能的家電產品，通過給家電添加無線通信模塊加入至家居系統中[3]。

通過對小區用戶的生活方面與應用方面的需求進行分析，系統功能需求如圖1所示。

圖1 系統功能模塊

Fig.1 System function module

智能家居系統的功能模塊主要有：（1）家庭網關，接收控制智能發送的控制命令，并將命令轉換成受控設備可以識別的方式實現各種控制，家庭網關還需接收來自受控設備發送的信息，并將信息轉發給控制設備實現各種監控。（2）家電控制，對家電所具有的功能實現遠程控制。（3）燈光控制，實現燈光的開頭，還可設定情景模式，實現燈光的組合控制、光線強度的控制。（4）家庭安保，實現對家庭環境內外的監控，對意外情況可根據設定發送信息給用戶、小區保安或報警。（5）組合控制，根據用戶的生活需求，組合控制窗簾的開關、燈光的調節等功能。系統可根據每個家庭的實際情況增加或刪除受控設備和功能。

3 系統功能設計（The function design of system）

3.1 操作界面的設計

家居系統的操作終端為基于Android系統的智能手機或平板電腦，Androd系統在設計之初就為開發者提供了豐富的界面開發模式，并且隨著系統版本的不斷更新，提供的界面設計控件也越來越豐富，主要的界面開發方式有三種：（1）通過XML配置文件生成。（2）通過代碼創建控件對象。（3）通過繼承控件接口類方式自定義控件。Android系統靈活多變的界面設計方式，保證了家居系統界面的方便性與易用性。

3.2 設備控制設計

為了實現對設備的有效控制，基于Android系統的控制設備采用Java語言中JNI（Java Native Interface）技術進行控制功能的開發，通過JNI技術可將C/C++編寫的代碼植入到系統中，采用這種開發方式，不但可利用Java平臺強大的功能，也可以使用受控設備中用C/C++語言設計良好功能模塊，實現模塊之間的無縫結合。

3.3 網絡設計

為了設備互連的方便性和可擴展性，網絡通過2.4G、藍牙和紅外線無線通信技術互連，網絡設計如圖2所示。

圖2 網絡設計

Fig.2 Network design

如圖2所示的網絡設計不僅將不同類型的受控設備連接在一起，并且充分的利用了設備本身所具有無線通信模塊，對于不具有無線通信模塊的設備，可為根據設備實際情況添加一種通信模塊。控制設備通過2.4G與轉發中心進行通信，如發送控制命令和接收受控設備發送給轉發中心的信息。轉發中心管理一定區域的家居設備，對于不同的家居設備轉發中心將選用與之對應的通信模塊進行通信。轉發中心通過2.4G互聯，組成了一個完整的家庭局域網，當控制設備發送控制命令給轉發中心，如果該命令所對應的受控設備不屬于該轉發中心，轉發中心將該命令轉發給相鄰的轉發中心，直到命令傳遞給對應的受控設備。

4 結論（Conclusion）

本文基于Android平臺，結合無線通信技術設計了一套適合大多數家庭的智能家居系統，系統利用了Android平臺的開發性和多種無線局域網通信技術的通信特點。為了使系統應用更全面，系統可根據用戶的需求增加廣域網通信功能，在系統中融入Internet與3G或4G遠程通信技術，實現對家居系統的遠程訪問和控制。

參考文獻（References）

[1] 劉麗娜.物聯網引領智能家居新生活[J].智能建筑與城市信

息，2011，（2）：21-25.

[2] S Lee，JW Jeon. Evaluating performance of Android platform

using native C for embedded system[C].Control Automation

and Systems，2010：1160-1163.

[3] 王華華.基于無線通信的家居控制系統的研制[D].重慶：重慶

大學，2006：15-18.

作者簡介：

張玉輝（1983-），男，碩士，講師.研究領域：計算機網絡.

王冬霞（1983-），女，碩士，講師.研究領域：嵌入式系統.endprint

摘 要：隨著經濟的發展和計算機技術的進步，智能家居系統逐漸進入部分家庭。本文基于Android平臺，結合2.4G、紅外線和藍牙局域網無線通信技術，設計了一套智能家居系統。本文概述了系統的主要功能模塊，并對分析了關鍵部分的設計方案，最后對系統功能的增加提出了解決方案。

關鍵詞：Android；智能家居；無線通信

中圖分類號：TP311.1 文獻標識碼：A

1 引言（Introduction）

隨著計算機技術和通信技術的發展，日本和歐美等發達國家于上世紀八十年代提出了智能家居的新概念[1]。進入新世紀，隨著我國人民生活水平的提高、移動通信技術的發展和家居設備智能化程度的提高，智能家居產品逐漸進入部分家庭。本系統通過基于Android系統的智能終端（如智能手機），實現家電控制、家庭安保和環境監控等各項功能，實現一個功能全面的智能家居環境[2]。

2 智能家居系統的需求分析（Needs analysis of

smart home system）

基于Android系統的開放性和使用的廣泛性，本系統選用基于Android系統的智能終端作為智能家居系統的控制設備。控制設備通過對受控制設備發送控制命令實現對受控設備的控制，為了實現環境監控和家庭安保，監控設備會將獲取的信息有選擇性的發送給控制設備。

設備之間的有效通信是智能家居系統運行的基礎，為了省去在房屋內重新布線的麻煩，設備之間采用2.4G、紅外線和藍牙無線通信技術，將各設備互聯，組成一個家庭無線局域網，對于不具有無線通信功能的家電產品，通過給家電添加無線通信模塊加入至家居系統中[3]。

通過對小區用戶的生活方面與應用方面的需求進行分析，系統功能需求如圖1所示。

圖1 系統功能模塊

Fig.1 System function module

智能家居系統的功能模塊主要有：（1）家庭網關，接收控制智能發送的控制命令，并將命令轉換成受控設備可以識別的方式實現各種控制，家庭網關還需接收來自受控設備發送的信息，并將信息轉發給控制設備實現各種監控。（2）家電控制，對家電所具有的功能實現遠程控制。（3）燈光控制，實現燈光的開頭，還可設定情景模式，實現燈光的組合控制、光線強度的控制。（4）家庭安保，實現對家庭環境內外的監控，對意外情況可根據設定發送信息給用戶、小區保安或報警。（5）組合控制，根據用戶的生活需求，組合控制窗簾的開關、燈光的調節等功能。系統可根據每個家庭的實際情況增加或刪除受控設備和功能。

3 系統功能設計（The function design of system）

3.1 操作界面的設計

家居系統的操作終端為基于Android系統的智能手機或平板電腦，Androd系統在設計之初就為開發者提供了豐富的界面開發模式，并且隨著系統版本的不斷更新，提供的界面設計控件也越來越豐富，主要的界面開發方式有三種：（1）通過XML配置文件生成。（2）通過代碼創建控件對象。（3）通過繼承控件接口類方式自定義控件。Android系統靈活多變的界面設計方式，保證了家居系統界面的方便性與易用性。

3.2 設備控制設計

為了實現對設備的有效控制，基于Android系統的控制設備采用Java語言中JNI（Java Native Interface）技術進行控制功能的開發，通過JNI技術可將C/C++編寫的代碼植入到系統中，采用這種開發方式，不但可利用Java平臺強大的功能，也可以使用受控設備中用C/C++語言設計良好功能模塊，實現模塊之間的無縫結合。

3.3 網絡設計

為了設備互連的方便性和可擴展性，網絡通過2.4G、藍牙和紅外線無線通信技術互連，網絡設計如圖2所示。

圖2 網絡設計

Fig.2 Network design

如圖2所示的網絡設計不僅將不同類型的受控設備連接在一起，并且充分的利用了設備本身所具有無線通信模塊，對于不具有無線通信模塊的設備，可為根據設備實際情況添加一種通信模塊。控制設備通過2.4G與轉發中心進行通信，如發送控制命令和接收受控設備發送給轉發中心的信息。轉發中心管理一定區域的家居設備，對于不同的家居設備轉發中心將選用與之對應的通信模塊進行通信。轉發中心通過2.4G互聯，組成了一個完整的家庭局域網，當控制設備發送控制命令給轉發中心，如果該命令所對應的受控設備不屬于該轉發中心，轉發中心將該命令轉發給相鄰的轉發中心，直到命令傳遞給對應的受控設備。

4 結論（Conclusion）

本文基于Android平臺，結合無線通信技術設計了一套適合大多數家庭的智能家居系統，系統利用了Android平臺的開發性和多種無線局域網通信技術的通信特點。為了使系統應用更全面，系統可根據用戶的需求增加廣域網通信功能，在系統中融入Internet與3G或4G遠程通信技術，實現對家居系統的遠程訪問和控制。

參考文獻（References）

[1] 劉麗娜.物聯網引領智能家居新生活[J].智能建筑與城市信

息，2011，（2）：21-25.

[2] S Lee，JW Jeon. Evaluating performance of Android platform

using native C for embedded system[C].Control Automation

and Systems，2010：1160-1163.

[3] 王華華.基于無線通信的家居控制系統的研制[D].重慶：重慶

大學，2006：15-18.

作者簡介：

張玉輝（1983-），男，碩士，講師.研究領域：計算機網絡.

王冬霞（1983-），女，碩士，講師.研究領域：嵌入式系統.endprint