基于Android的LED智能照明系統(tǒng)客戶端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

胡艷蕊　宋開(kāi)新　秦會(huì)斌　張明準(zhǔn)

(杭州電子科技大學(xué)電子信息學(xué)院　浙江 杭州 310018)

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基于Android的LED智能照明系統(tǒng)客戶端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

胡艷蕊宋開(kāi)新秦會(huì)斌張明準(zhǔn)

(杭州電子科技大學(xué)電子信息學(xué)院浙江 杭州 310018)

為了擺脫用傳統(tǒng)機(jī)械式開(kāi)關(guān)控制家居照明的方式，充分利用智能手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備資源，提出基于Android的LED智能照明系統(tǒng)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)基于Android的LED智能照明系統(tǒng)客戶端。利用WiFi控制家居照明設(shè)備，不僅可以控制單個(gè)燈和各組燈的開(kāi)關(guān)、定時(shí)、調(diào)光和調(diào)色，而且可以根據(jù)對(duì)不同環(huán)境的需求在情景模式中選擇和編輯不同的燈光效果，還可以通過(guò)掃碼動(dòng)態(tài)添加新燈等。并且在智能光控模塊中調(diào)用了中國(guó)天氣網(wǎng)API接口和手機(jī)自帶的光線傳感器來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光的顏色和亮度，該客戶端還增加了廣告功能。把該客戶端系統(tǒng)和燈具模塊放在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證了該LED智能照明系統(tǒng)客戶端的可行性和實(shí)用性。

Android智能照明WiFi掃碼天氣信息光線強(qiáng)度

0　引　言

20世紀(jì)90年代初，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，辦公自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化和家庭自動(dòng)化的出現(xiàn)，人們對(duì)照明控制提出了更高的要求，從而產(chǎn)生了智能照明控制方式[1]。照明智能控制是綠色照明的基石，是現(xiàn)代照明不可缺少的核心技術(shù)之一。今后的室內(nèi)照明不僅僅是為了人們活動(dòng)的需要，還應(yīng)具有對(duì)照明控制的自動(dòng)化、智能化的功能。文獻(xiàn)[2,3]設(shè)計(jì)的基于Android的室內(nèi)智能照明系統(tǒng)不能滿足調(diào)色的需求。文獻(xiàn)[4,5]設(shè)計(jì)的智能照明系統(tǒng)在設(shè)計(jì)調(diào)色以及顏色漸變功能時(shí)存在不足，比如漸變的顏色不能按照用戶的意愿進(jìn)行編輯等。為了彌補(bǔ)這些不足，本文設(shè)計(jì)了基于Android的LED智能照明系統(tǒng)客戶端。安裝有該客戶端的智能手機(jī)或便攜終端可以控制LED燈的開(kāi)關(guān)、調(diào)光以及調(diào)色，還可以實(shí)現(xiàn)查詢燈的狀態(tài)、動(dòng)態(tài)添加新燈、刪除舊燈、分組控制、定時(shí)開(kāi)關(guān)燈以及根據(jù)不同環(huán)境的需求在情景模式中選擇和編輯不同的燈光效果；并且在動(dòng)態(tài)添加新燈時(shí)不僅可以手動(dòng)添加，還可以通過(guò)掃碼添加。該客戶端添加了廣告的功能，還調(diào)用了天氣信息和手機(jī)的光線傳感器，可以實(shí)現(xiàn)在沒(méi)有人控制的情況下根據(jù)天氣情況和光線的強(qiáng)弱自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光的顏色和亮度的功能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)照明設(shè)備的人性化、自動(dòng)化控制。

1　系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)智能照明系統(tǒng)的具體需求分析，本文研究并設(shè)計(jì)了一個(gè)通過(guò)Android移動(dòng)設(shè)備控制室內(nèi)智能照明的新型系統(tǒng)。該系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1(a)所示，其中燈模塊的框圖如圖1(b)所示。

圖1　基于Android的LED智能照明系統(tǒng)

該系統(tǒng)中控制中心模塊是指安裝有客戶端系統(tǒng)的智能手機(jī)或平板電腦，用戶通過(guò)這些智能設(shè)備對(duì)整個(gè)家庭中的照明設(shè)備進(jìn)行控制。它是整個(gè)智能照明系統(tǒng)的總控制器，存放著對(duì)照明設(shè)備的增加、刪除、修改信息、更改設(shè)備所在的房間以及開(kāi)、關(guān)調(diào)光等控制命令。WiFi模塊(AP)自組的WiFi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，主要是將智能移動(dòng)設(shè)備和每個(gè)燈模塊連接在同一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)。當(dāng)用戶將Android手機(jī)加入室內(nèi)WiFi網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)行實(shí)際控制后，操作控制指令通過(guò)AP轉(zhuǎn)發(fā)廣播給各個(gè)燈模塊，該燈模塊集成了開(kāi)關(guān)電源模塊、WiFi模塊和單片機(jī)控制等模塊。客戶端發(fā)來(lái)的指令最終傳送到單片機(jī)，單片機(jī)執(zhí)行相關(guān)操作，其中Buck1、Buck2和Buck3這三個(gè)拓?fù)潆娐返淖饔檬前阎绷麟妷恨D(zhuǎn)換成恒定的電流。然后單片機(jī)通過(guò)這三個(gè)拓?fù)潆娐穪?lái)控制輸入到R-LED、G-LED、B-LED的電流，從而實(shí)現(xiàn)燈的調(diào)光調(diào)色功能。最后單片機(jī)再把燈的狀態(tài)信息返回到手機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)平板電腦或智能手機(jī)對(duì)LED照明設(shè)備的智能控制。用戶可以對(duì)每一個(gè)單燈進(jìn)行操控，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)房間多個(gè)燈的同步操控，還可以對(duì)室內(nèi)所有燈進(jìn)行整體的控制，從而實(shí)現(xiàn)室內(nèi)的智能照明。

2　客戶端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1Android平臺(tái)及其架構(gòu)

隨著現(xiàn)在智能手機(jī)操作系統(tǒng)各種功能的不斷完善，它以操作便捷以及實(shí)用美觀等優(yōu)點(diǎn)，受到廣大用戶的青睞[6,7]。Android系統(tǒng)的開(kāi)放性，吸引了更多的開(kāi)發(fā)者，使第三方開(kāi)發(fā)商能夠在十分自由及寬泛的環(huán)境下進(jìn)行開(kāi)發(fā)。由于這些優(yōu)點(diǎn)，Android已經(jīng)成為最受歡迎的智能手機(jī)平臺(tái)。該平臺(tái)由4部分組成，分別為操作系統(tǒng)、中間件、用戶界面及應(yīng)用軟件[8]，其由Google主導(dǎo)研發(fā)，天氣預(yù)報(bào)、GoogleTalk、谷歌地圖等一應(yīng)俱全，相比于其他移動(dòng)設(shè)備使用的操作系統(tǒng)，優(yōu)勢(shì)也相當(dāng)明顯。

Android的架構(gòu)自上而下分為以下幾個(gè)層次[9]：

1) 應(yīng)用程序?qū)樱篈ndroid會(huì)裝配一個(gè)核心應(yīng)用集合，包括短信、日歷、地圖等，所有應(yīng)用程序都是用Java語(yǔ)言編寫(xiě)的。

2) 應(yīng)用程序框架層：通過(guò)提供開(kāi)放的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，Android使開(kāi)發(fā)者能夠開(kāi)發(fā)極其豐富和新穎的應(yīng)用程序。開(kāi)發(fā)者可以自由地利用設(shè)備硬件優(yōu)勢(shì)，訪問(wèn)位置信息、運(yùn)行后臺(tái)服務(wù)、設(shè)置鬧鐘、向狀態(tài)欄添加通知等。

3) 庫(kù)：Android包含一個(gè)C/C++庫(kù)的集合，來(lái)提供給Android系統(tǒng)多種組件使用。這些功能通過(guò)Android的應(yīng)用程序框架來(lái)提供給開(kāi)發(fā)者。

4)Android運(yùn)行時(shí)庫(kù)：Android包含一個(gè)核心庫(kù)的集合，提供大部分在Java編程語(yǔ)言核心類(lèi)庫(kù)中可能的功能。

5)Linux內(nèi)核：Android基于Linux2.6提供核心系統(tǒng)服務(wù)，例如安全、內(nèi)存管理、進(jìn)程管理、網(wǎng)絡(luò)堆棧、驅(qū)動(dòng)模型。LinuxKernel也作為硬件和軟件之間的抽象層，它隱藏具體硬件細(xì)節(jié)而為上層提供統(tǒng)一的服務(wù)。

做應(yīng)用開(kāi)發(fā)關(guān)注最多的就是應(yīng)用層，Android為開(kāi)發(fā)者提供了大量的功能以供使用。并且Android的架構(gòu)清晰工整，分層明確，這也是Android在眾多的手機(jī)系統(tǒng)中脫穎而出的原因之一。

2.2客戶端要實(shí)現(xiàn)的主要功能

1) 用戶在通過(guò)手機(jī)驗(yàn)證或郵箱注冊(cè)并登錄系統(tǒng)后，為了方便下次登錄，可以選擇記住密碼，下次登錄時(shí)無(wú)需輸入就可以直接登錄。該系統(tǒng)還提供了找回密碼的功能。

2) 本客戶端系統(tǒng)可以對(duì)室內(nèi)的每一盞LED燈正常地開(kāi)、關(guān)以及對(duì)燈光進(jìn)行調(diào)光和調(diào)色。操作后的燈狀態(tài)能夠及時(shí)反饋回手機(jī)控制終端，并能同步顯示在界面上。

3) 用戶可以根據(jù)作息時(shí)間進(jìn)行定時(shí)開(kāi)關(guān)燈，例如當(dāng)設(shè)置起床時(shí)間時(shí)可以先在場(chǎng)景模式中選擇漸亮模式，然后再設(shè)置起床開(kāi)燈的時(shí)間。這樣當(dāng)用戶要起床時(shí)，燈光就會(huì)慢慢變亮，為用戶提供了更舒適、更人性化的燈光環(huán)境。

4) 本客戶端系統(tǒng)既能完成單個(gè)LED燈的操作，也能完成不同房間內(nèi)一組燈或者是所有LED燈的同步操作。

5) 每一盞燈都有對(duì)應(yīng)的基本信息，包括它們的ID、名稱、所在的房間ID、房間名稱以及燈的狀態(tài)等。用戶可以查詢每盞燈的信息，當(dāng)需要修改時(shí)也可以隨時(shí)進(jìn)行修改。

6) 用戶可以根據(jù)房間布局或具體實(shí)際需要，進(jìn)行添加新燈、刪除舊燈、添加房間、刪除房間等操作，達(dá)到動(dòng)態(tài)控制室內(nèi)燈具的目的。在添加新燈時(shí)還可以通過(guò)掃描燈具上的二維碼或條形碼來(lái)添加。

7) 本客戶端系統(tǒng)可以方便地修改室內(nèi)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)WiFi的熱點(diǎn)名稱和對(duì)應(yīng)的密碼。

8) 本客戶端系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)保存、更新燈信息以及房間信息等數(shù)據(jù)。

9) 本客戶端系統(tǒng)不但可以讓用戶任意選擇喜歡的顏色，還可以根據(jù)對(duì)環(huán)境的需求在場(chǎng)景模式中選擇和編輯不同的燈光效果。

10) 本客戶端系統(tǒng)在登錄界面和單燈界面加載了動(dòng)態(tài)的迷你廣告條，可以通過(guò)這種方式來(lái)降低開(kāi)發(fā)成本，從而降低燈具的價(jià)格，方便推廣。

11) 本客戶端系統(tǒng)不但調(diào)用了天氣預(yù)報(bào)的信息，還調(diào)用了手機(jī)的光線傳感器。可以根據(jù)天氣狀況和光線強(qiáng)度來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)燈光的顏色和亮度，使其隨著不同的天氣和光線強(qiáng)度而變化。

2.3客戶端架構(gòu)圖

跟據(jù)具體的需求分析，本系統(tǒng)的手機(jī)客戶端主要實(shí)現(xiàn)對(duì)照明設(shè)備LED燈的智能控制。按其功能主要分成四大功能模塊，每個(gè)大模塊中又分為很多小的模塊，如圖2所示。

圖2　Android客戶端架構(gòu)圖

2.4客戶端的實(shí)現(xiàn)

本客戶端系統(tǒng)包括很多個(gè)模塊，下面對(duì)其中幾個(gè)模塊的具體實(shí)現(xiàn)做詳細(xì)的介紹。

2.4.1單燈控制模塊的實(shí)現(xiàn)

該客戶端系統(tǒng)的第一個(gè)界面是歡迎界面，在歡迎界面停留2秒后自動(dòng)進(jìn)入登錄界面。當(dāng)用戶成功登錄智能照明客戶端系統(tǒng)后，就會(huì)進(jìn)入一個(gè)TableList選項(xiàng)卡界面，選項(xiàng)卡中包括單燈、房間燈、所有燈、系統(tǒng)管理選項(xiàng)，該選項(xiàng)卡默認(rèn)界面為單燈控制界面，此界面中植入了廣告。在單燈控制界面中，用戶可以根據(jù)自己室內(nèi)燈的情況來(lái)動(dòng)態(tài)添加新燈，添加燈后點(diǎn)擊燈圖片按鈕時(shí)就會(huì)彈出一個(gè)燈操作的對(duì)話框，選擇該對(duì)話框中的“燈控制”選項(xiàng)后就跳轉(zhuǎn)到燈控制界面，用戶可以選擇開(kāi)燈、關(guān)燈、調(diào)光功能。當(dāng)點(diǎn)擊此界面中的開(kāi)燈按鈕時(shí)，如果客戶端收到服務(wù)端返回來(lái)的確認(rèn)接受信息，則會(huì)點(diǎn)亮界面中的燈圖片，否則圖片還是暗的。點(diǎn)亮燈后可以通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)度條進(jìn)行調(diào)光，此時(shí)如果再查詢燈的信息，燈信息已經(jīng)更新為現(xiàn)在的狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)單燈控制模塊的流程和界面分別如圖3中(a)、(b)所示。

圖3　單燈控制模塊

2.4.2場(chǎng)景模式模塊的實(shí)現(xiàn)

場(chǎng)景模式界面中有預(yù)定義的九種場(chǎng)景模式，包括溫馨模式、柔和模式、明亮模式、典雅模式、清涼模式、漸亮模式、漸暗模式、慢變模式和快變模。其中前五種模式都可以改變顏色，而漸亮模式、漸暗模式、慢變模式和快變模式不但能改變顏色，還可以改變變化的間隔時(shí)間。例如當(dāng)點(diǎn)擊快變模式的燈圖片按鈕時(shí)會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話框，對(duì)話框包括打開(kāi)、暫停和編輯三個(gè)選項(xiàng)列表。選擇編輯列表時(shí)就會(huì)跳轉(zhuǎn)到漸變效果設(shè)置界面，在此界面中不但可以對(duì)漸變過(guò)程中的每個(gè)顏色進(jìn)行設(shè)置，而且還可以對(duì)每?jī)蓚€(gè)漸變顏色的間隔時(shí)間進(jìn)行設(shè)置。當(dāng)點(diǎn)擊要設(shè)置的顏色按鈕時(shí)，界面會(huì)跳轉(zhuǎn)到顏色選擇界面。進(jìn)入顏色選擇界面后，用戶可以根據(jù)環(huán)境的需求和自己的喜好來(lái)選擇任意的顏色。當(dāng)點(diǎn)擊色環(huán)上的某一鐘顏色時(shí)，中間的小圓和色度條中間的顏色就會(huì)變成該顏色。用戶還可以在色度條上進(jìn)行更精細(xì)的顏色選擇，這時(shí)中間小圓的顏色也會(huì)跟著變；再通過(guò)點(diǎn)擊中間小圓來(lái)確定所選的顏色。實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景模式模塊的流程和界面分別如圖4(a)、(b)所示。

圖4　場(chǎng)景模式模塊

2.4.3掃碼添加新燈模塊的實(shí)現(xiàn)

隨著微信的到來(lái)，二維碼越來(lái)越火爆，到處都能看到二維碼，比如商城、快遞、酒店等。開(kāi)源的二維碼掃描庫(kù)主要有ZXing和ZBar，ZBar在iPos平臺(tái)上應(yīng)用比較成熟，而在Android平臺(tái)上主流還是用ZXing庫(kù)，因此該系統(tǒng)的二維碼掃描功能使用的是Google的開(kāi)源框架ZXing。當(dāng)用戶點(diǎn)擊系統(tǒng)管理界面中的添加新燈選項(xiàng)后，就會(huì)跳轉(zhuǎn)到添加新燈界面。用戶既可以在此界面中手動(dòng)添加，也可以通過(guò)點(diǎn)擊掃碼添加按鈕跳轉(zhuǎn)到掃碼界面進(jìn)行掃碼添加。掃碼添加的部分核心代碼如下：

inactivityTimer.onActivity();

playBeepSoundAndVibrate();

StringresultString=result.getText();

if(resultString.equals(″″)) {

Toast.makeText(MipcaActivityCapture.this, ″Scanfailed!″,Toast.LENGTH_SHORT).show();

}else{

IntentresultIntent=newIntent();

Bundlebundle=newBundle();

bundle.putString(″result″,resultString);

bundle.putParcelable(″bitmap″,barcode);

resultIntent.putExtras(bundle);

this.setResult(RESULT_OK,resultIntent);

}

MipcaActivityCapture.this.finish();

掃碼添加新燈模塊的流程如圖5所示。

圖5　掃碼添加新燈模塊流程圖

2.4.4智能光控模塊的實(shí)現(xiàn)

當(dāng)用戶點(diǎn)擊系統(tǒng)管理界面中的智能光控選項(xiàng)后，就會(huì)跳轉(zhuǎn)到智能光控界面。此界面調(diào)用了中國(guó)天氣網(wǎng)api接口和手機(jī)自帶的光線傳感器，通過(guò)中國(guó)天氣網(wǎng)api接口獲取天氣信息，再根據(jù)獲取的天氣情況來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光到相應(yīng)的顏色。利用手機(jī)自帶的光線傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)光的強(qiáng)度，如果光強(qiáng)發(fā)生了改變，根據(jù)光強(qiáng)改變幅度和趨勢(shì)的算法來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光的亮度。智能光控界面中顯示了三天的天氣信息：天氣狀況、溫度、風(fēng)力；還顯示了當(dāng)前城市、當(dāng)天的日期、穿衣指數(shù)、當(dāng)前的光線強(qiáng)度等。由于光線傳感器是比較耗電的，所以界面中有個(gè)控制光線傳感器的開(kāi)關(guān)按鈕，在手機(jī)電量不足和非必要的情況下可以把它關(guān)閉。智能光控界面的背景是動(dòng)態(tài)的天氣背景，背景會(huì)根據(jù)天氣狀況自動(dòng)更換。為了在不同的背景下都能讓界面顯示的字體清晰可見(jiàn)，字體的顏色也會(huì)隨著背景的亮暗改變。查詢天氣信息的部分核心代碼如下：

WeatherForm[]WF=newWeatherForm[3];

WeatherQueryManageWQM=newWeatherQueryManageImpl();

//查詢天氣，返回3天的天氣信息

WF=WQM.weatherquery(CityId);

message_list.clear();

if(WF.length>=1){

message_map=newHashMap();

message_map.put(″name″,WF[0].getName()+″:″);

message_map.put(″message″,

WF[0].getDdate()+″-″+WF[0].getWeek());

message_list.add(message_map);

Stringstrn=WF[0].getPicture()……

message_map=newHashMap();

message_map.put(″name″, ″天氣狀況:″);

message_map.put(″message″,WF[i].getWeather());

message_list.add(message_map);

message_map=newHashMap();

message_map.put(″name″, ″溫度:″);

message_map.put(″message″,WF[i].getTemp());

message_list.add(message_map)……

智能光控模塊的流程如圖6所示。

圖6　智能光控模塊流程圖

3　無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)中手持Android終端與無(wú)線燈控模塊之間的通信網(wǎng)絡(luò)是由無(wú)線WiFi模塊自組網(wǎng)構(gòu)成的。其中無(wú)線接入點(diǎn)AP組建網(wǎng)絡(luò)，手持終端與無(wú)線燈控模塊通過(guò)連接此接入點(diǎn)加入該網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的通信。為了實(shí)現(xiàn)具體的數(shù)據(jù)傳輸，本系統(tǒng)采用Socket通信[10]，它是基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。根據(jù)不同的底層協(xié)議，有很多不同的Socket，在Java環(huán)境中主要是指TCP/IP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)編程。基于TCP/IP的Socket類(lèi)型主要有流套接字與數(shù)據(jù)報(bào)套接字。

1) 流套接字將TCP作為其端對(duì)端協(xié)議，僅支持一對(duì)一連接，提供了可靠的字節(jié)流服務(wù)，用于傳輸大量數(shù)據(jù)。在通信之前需要與接收方建立連接，然后才能發(fā)送數(shù)據(jù)，保證成功率，但是速度比較慢。

2) 數(shù)據(jù)報(bào)套接字用UDP協(xié)議，提供一個(gè)“盡力而為”的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)，面向無(wú)連接的數(shù)據(jù)傳輸，用于傳輸少量數(shù)據(jù)。首先將數(shù)據(jù)打包成數(shù)據(jù)報(bào)，然后直接將該數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送到對(duì)應(yīng)的IP地址。因?yàn)椴挥媒⑦B接，減少了時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)，所以其速度較快。UDP協(xié)議不僅支持?jǐn)?shù)據(jù)的單播，而且支持?jǐn)?shù)據(jù)一對(duì)多的群發(fā)功能：廣播和組播。

因此，為了滿足用戶可以一對(duì)一控制與一對(duì)多同步控制，既能實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)LED燈的控制，也能實(shí)現(xiàn)對(duì)某個(gè)房間或是室內(nèi)全體LED燈的廣播控制，本文采用UDP協(xié)議作為網(wǎng)絡(luò)傳輸通信協(xié)議，避免了用戶繁瑣的操作。

Java中實(shí)現(xiàn)UDP時(shí)主要用到DatagramPacket類(lèi)與DatagramSocket類(lèi)。這兩個(gè)類(lèi)都在java.net包中，可以方便地控制數(shù)據(jù)報(bào)包。前者包含需要發(fā)送的具體數(shù)據(jù)信息，后者用來(lái)收發(fā)該數(shù)據(jù)。服務(wù)器端程序先等待接收客戶端發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)報(bào)包，后發(fā)送相應(yīng)信息的數(shù)據(jù)報(bào)包；而客戶端先將自己的數(shù)據(jù)報(bào)包發(fā)送出去，接下來(lái)等待接收服務(wù)器端相應(yīng)的數(shù)據(jù)報(bào)包。

在智能光控模塊中天氣狀況變化時(shí)發(fā)送的數(shù)據(jù)格式如表1所示。

表1　天氣狀況變化時(shí)的數(shù)據(jù)格式

當(dāng)光線強(qiáng)度變化，并且光線強(qiáng)度變化的幅度超出了設(shè)定的值時(shí)，則根據(jù)光強(qiáng)對(duì)應(yīng)的百分比，乘以此時(shí)天氣狀況對(duì)應(yīng)的RGB值，然后再按表1的數(shù)據(jù)格式發(fā)送就達(dá)到了自動(dòng)調(diào)光的目的。

4　性能測(cè)試

把該客戶端系統(tǒng)安裝到Android智能手機(jī)上，使手機(jī)和燈模塊連接到同一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)后進(jìn)行功能的測(cè)試。測(cè)試時(shí)為了增加燈的亮度，燈模塊中的燈是由16個(gè)R-LED芯片、16個(gè)G-LED芯片和16個(gè)B-LED芯片組成的一個(gè)大燈。本實(shí)例使用安裝有Android4.2.2版本的手機(jī)，在WiFi網(wǎng)絡(luò)下進(jìn)行。打開(kāi)程序輸入用戶名和密碼，登錄進(jìn)去后先對(duì)單個(gè)燈的各個(gè)功能進(jìn)行驗(yàn)證，然后再對(duì)每個(gè)房間和整體燈進(jìn)行操作，最后對(duì)系統(tǒng)管理界面的每個(gè)選項(xiàng)列表分別實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試，該系統(tǒng)可以很好地完成每項(xiàng)功能。對(duì)房間ID為01、燈ID為01的單個(gè)燈進(jìn)行黑盒測(cè)試的結(jié)果如表2所示。對(duì)智能光控模塊進(jìn)行測(cè)試時(shí)，晴天和陣雨天氣情況下的智能光控界面如圖7所示，對(duì)掃碼添加新燈模塊進(jìn)行測(cè)試的結(jié)果如圖8所示，單燈控制界面和控制后的燈模塊如圖9所示，對(duì)燈進(jìn)行調(diào)光調(diào)色后網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手接收到的數(shù)據(jù)如圖10所示。

表2　智能光控模塊性能測(cè)試表

圖7　智能光控界面

圖8　掃碼添加新燈模塊界面

圖9　整個(gè)系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果

圖10　燈調(diào)光、調(diào)色后網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手接收到的數(shù)據(jù)

該客戶端的登錄界面和單燈界面都植入了廣告，是以廣告條的形式添加的，通過(guò)滾動(dòng)條不斷更新廣告的內(nèi)容。單燈界面中的廣告如圖8中單燈界面的底部所示。

5　結(jié)　語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了基于Android平臺(tái)的智能照明客戶端系統(tǒng)。將設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序安裝，輸入正確的用戶名和密碼后，經(jīng)過(guò)反復(fù)的測(cè)試，該客戶端可以實(shí)現(xiàn)對(duì)智能燈的管理和控制，并能掌握燈的狀態(tài)，最終實(shí)現(xiàn)了一個(gè)穩(wěn)定的智能照明客戶端系統(tǒng)，完成了預(yù)期的全部功能。LED智能照明系統(tǒng)可以充分發(fā)揮LED數(shù)字化照明的優(yōu)勢(shì)，對(duì)推動(dòng)LED進(jìn)入家居市場(chǎng)有著很重要的作用，具有一定的應(yīng)用前景。

為了提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，系統(tǒng)仍需完善，在后續(xù)的工作中將繼續(xù)對(duì)該系統(tǒng)在以下兩個(gè)方面進(jìn)行研究：

第一，除了能在局域網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)智能控制LED燈外，還可以通過(guò)外網(wǎng)進(jìn)行控制，即實(shí)現(xiàn)用戶隨時(shí)隨地對(duì)LED燈的控制。

第二，手機(jī)的界面顯示還應(yīng)進(jìn)行更人性化的設(shè)計(jì)。

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DESIGNINGCLIENTOFANDROID-BASEDLEDINTELLIGENTLIGHTINGSYSTEMANDITSIMPLEMENTATION

HuYanruiSongKaixinQinHuibinZhangMingzhun

(SchoolofElectronicsInformation,HangzhouDianziUniversity,Hangzhou310018,Zhejiang,China)

Togetridofthewayofcontrollinghomelightingwithtraditionalmechanicalswitchesandtomakefulluseoftheadvantagesofsmartphonesandothermobileequipmentresources,weproposedtheAndroid-basedLEDintelligentlightingsystems,anddesignedanddevelopedtheAndroid-basedclientofLEDintelligentlightingsystem.WeusedWiFitocontrolhomelightingequipment,itcannotonlycontroltheonandoff,timing,dimmingandcolouringofindividuallightandlightsgroup,butcanalsoselectandeditdifferentlightingeffectsinscenepatternsaccordingtotheneedsofdifferentenvironments,aswellascandynamicallyaddnewlightsthroughcodescanning.Moreover,inintelligentlightcontrolmodulewecalledtheChinaWeatherNetworkAPIinterfaceandthephonebuilt-inlightsensortoautomaticallycontrolthecolourandbrightnessofthelight,thefunctionadvertisinghasalsobeenaddedtotheclient.Wetestedtheclientsystemandthelightingmoduleinawirelessnetworkenvironment,thefeasibilityandpracticalityoftheLEDintelligentlightingsystemclienthasbeenproven.

AndroidIntelligentlightingWiFiCodescanningWeatherinformationLightintensity

2015-06-22。國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51202051)。胡艷蕊，碩士生，主研領(lǐng)域：Android系統(tǒng)及應(yīng)用，智能控制。宋開(kāi)新，副教授。秦會(huì)斌，教授。張明準(zhǔn)，碩士生。

TP

ADOI:10.3969/j.issn.1000-386x.2016.10.014