基于Android的智能家居系統設計與實現

殷祥庭++王欽若

摘 要：目前，隨著人們對于Android系統的廣泛使用，生活中越來越多的系統選擇通過利用Android系統作為媒介，來進行自身系統的運作、控制。對于智能家居系統而言，在通過對于智能家居控制系統的深入、有效分析過后，相關人員提出了一款成本更加低廉，便于廣泛應用，易于拓展的智能家居控制系統。目前該系統是以最為流行的Android系統作為平臺，基于Android平臺的開放性，可以利用該系統提供的多樣的接口包，在此基礎上，來進行基于Android系統平臺的操作端軟件。

關鍵詞：智能家居系統；Android系統；方案設計；移動終端

中圖分類號：TN874 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）01-0048-02

近幾年，智能家居的概念越來越被大眾關注，通過融合多項新興的技術手段，例如自動控制，通信等來集成化地對家電，安防等多種家具設施進行遠距離操控，以最終達到營造一個舒適、便利、環保、安全的家居生活的良好環境。目前，智能家居系統融合了Android系統中的有利特性，有效地縮小了原本的設計缺陷，為用戶提供更加優質的服務。

1 智能家居系統總體概述

智能家居系統是指綜合利用眼下先進的網絡通訊技術、計算機技術、綜合布線技術，結合人體工程學的原理并融合個體的個性化需求，將與人們家居生活相關的諸多子系統如燈光控制、安防、煤氣閥控制、信息家電、地板采暖、衛生防疫等有機和諧的組合在一起，利用網絡來進行綜合、智能、有效的管理與控制。

智能家居是一種能夠人們的居住環境，它以人們的住宅為平臺，在平臺上進行智能家居系統的安裝，從而實現使得家庭生活更加智能、便利、安全、舒適。智能家居系統進行設計的過程中，往往會遵循以下的幾項原則：

1.1 可靠性

智能家居系統在安裝完成過后，各個智能化的子系統需要每天二十四小時不停歇的運轉，因此，整個系統的可靠性，安全性以及系統的容錯能力都必須要得到設計者的重視與關注。

1.2 方便性

智能家居系統設計的初衷就是為了能夠方便人們的生活，因此對于整個系統而言，其在安裝、操作、維護方面的簡單易操作性是設計者在進行系統設計中必須考慮的。[2]

1.3 標準性

智能家居系統在應用過程中，不僅是要與每個家庭的用戶進行連接，在安保，醫療等方面，每個家庭同時需要與社區等外界系統進行連接，以保證用戶在需要幫助的時候，能夠在第一時間得到有效的協助，因此在系統的設計上，要有一定的標準，便于不同商家生產的系統進行兼容與互聯。[6]

2 Android系統基本概述

Android系統是一個包含了操作系統，關鍵應用程序以及中間件的大型的移動設備的軟件堆。Android系統是開放式的系統平臺，其中擁有多項功能與大量的基于Linux的計算機代碼，在用戶空間上，又可以劃分為Java代碼與本地代碼。對于Android系統的層次劃分上，其主要可以分為四個層次。[4]如表1所示。

作為一個開放式的系統。Android系統為用戶提供了豐富的視圖控件以及多種組件。在開發環境下，大部分的開發僅僅只需要直接調用Android系統應用框架層所提供的API就可以輕松完成，除此之外，Android中的SDK提供了大量的實例供使用者參考和學習，使得基于Android系統的其他系統的開發更加簡單易行。

3 基于Android系統的移動終端具體設計

3.1 數據庫相關技術

在智能家居系統的數據庫方面，由于智能家居系統之中的各種家具的信息量不大且存儲時期較短，所以對于整個系統而言，不需要大容量的數據庫進行數據的存儲。[7]因此，基于Android的智能家居系統的數據庫使用了Android平臺中內置的SQLite數據庫。SQLite數據庫在減少應用程序對于管理數據的方面的開銷方面著稱，且SQLite數據庫支持INTEGER、NULL、TEXT等多種數據類型，具有簡單易操作、可移植性優良、占據空間少、效率以及可靠性高的諸多優點。在數據庫的使用方面，可直接進行對象的創建，數據的插入、刪除以及修改。[9]

3.2 基于Socket的通信技術

有關網絡編程方面，Android為大眾提供了十分友好的技術支持。在UDP傳輸方面，Android提供了Datagram-Socket類以及DatagramPackage類。在TCP傳輸方面，Android提供了Socket類以及ServerSocket類。[8]在完成客戶端與服務器之間的通信時，一般需要以下的九項基本步驟：

（1）創建ServerSocket對象，進行服務器的初始化，等待客戶端進行的發出連接請求。（2）建Socket對象，進行客戶端的初始化，對服務器發連接請求。（3）服務器對連接請求做出響應并實現連接。（4）客戶端發出指令以及數據給服務器。（5）服務器響應請求。（6）服務器返回運行得到的結果。（7）客戶端接收返回的結果。（8）重復4到7中的步驟，直到客戶端方結束對話。（9）連接中斷，通信結束。

3.3 基于Android的移動終端界面設計

基于Android的移動終端的界面設計方面，界面主要包括有登陸界面的設計以及相關功能區的界面設計。各種功能區的界面設計總共可以分為五大頁面，包括主頁頁面、控制頁面、監護頁面、信息頁面以及設置頁面。[1]

主頁部分：主頁主要負責有關家居中之中環境信息以及安防信息的顯示，例如濕度，溫度、雨滴以及可燃氣體的泄露、火災等等。

控制頁面：主要負責對于家中各種電器的操作與控制，可以通過按鍵或者語音的方式進行實現。[3]

監護部分：主要負責對于家庭中各項因素的監控與安保工作，一旦家中出現安全性的問題，能夠及時做出判斷。

信息部分：該部分主要是負責向用戶提供家庭中相關家電以及其他部分的狀態信息，便于用戶做出相關的操作判斷。

設置部分：設置部分中，主要包含了可供用戶選擇的多項個性化設置，用戶可根據自身的具體要求，對整個系統進行適合自身的個性化設置。

4 智能家居系統終端具體設計

4.1 智能家居終端的主要功能

（1）可視化的對講[5]。室內外的人可以完成門口機與室內機之間的可視化對講，用戶通過室內機可以在一定的范圍內監視門口的情況，對來訪的人員進行人像記錄，用戶間可通過兩個以及兩個以上的室內機進行視頻通話。（2）家居控制。對于室內的燈光進行控制，對室內的空調進行控制，對窗簾進行控制，對電源進行控制，對燃氣閥以及電梯進行控制。（3）家居安防。對于用戶的可控范圍進行防區的設定，對于室內外已安裝的監視器進行單獨的設置，自動報警，監視器一點檢測到異常的情況發出警報，整體家居安防的外出、在家、就寢等模式進行設定。（4）生活資訊。通過與網絡進行的鏈接，實現實時的天氣預報的推送，萬年歷的展示，用戶常用電話的存儲，物業服務的相關服務的展示。[4]（5）系統管理。常用功能設定，展示使用說明，安防與家居的總體設置。

4.2 軟件的系統構架

（1）操作系統層。在操作系統層中，可以為眾多的硬件設施提供在外圍的驅動設備并進行對各種硬件的控制工作，例如音頻、視頻的采集及播放設備，各類的傳感器以及攝像頭等等。并且能夠為庫函數提供所需連接的設備的驅動接口。來使得用戶能夠通過系統對設備進行調用。[6]（2）庫與接口層。主要提供包括Android的C、C++庫和RTP、RTCP庫以及多媒體處理接口在內的多項類與接口。（3）應用框架層。采用模塊化的開發方法，通過使用相關接口來實現功能的封裝，進而完成功能模塊以及應用層的開發。（4）應用層?；谀K之間的交互作用，進而進行資源的分配。在可視化的界面中，對系統的各項功能進行設置與應用。

4.3 功能模塊的劃分

基于Android的智能家居系統的各項功能之間存在著一定的關聯性，因此對其可以進行一定的劃分，目前，對于基于智能家居系統的功能模塊主要可以劃分為五大部分，分別為主控制模塊，信號處理模塊，網絡管理模塊，媒體流的管理模塊，信息存取模塊。[3]在各個功能模塊之中包含了多項功能的分支，系統通過對于功能的系統化分配，可以完成對于系統整體的有效性把握與操控。

5 結語

綜上所述，隨著人們對于高質量、高效率、高智能生活的不斷的追求，智能家居系統在人們心中的認可程度與接受程度會越來越高，在這樣的大背景下，智能家居系統的可用性就需要設計者更多的關注與注重，因此，基于Android的智能家居系統就展現了其在眾多智能家居系統中的強大優勢，其設計上的簡單便捷性在市場中會更加受到廣大大眾的接受，在實現方面也會更加容易。

參考文獻：

[1]張銀君，黃國蕓，鄭凌翔，等.基于Android的智能家居系統設計與實現[J].科技創新與應用，2013，（33）：57-58.

[2]周時偉，謝維波.基于Android的智能家居終端設計與實現[J].微型機與應用，2012，31（14）：10-13.

[3]莫太平，胡俊波，趙佩斯，等.基于Android的智能家居系統的設計與實現[J].自動化與儀表，2015，30（1）：33-36.

[4]張春龍.基于智能手機的智能家居控制系統的設計與實現[D].西安電子科技大學，2014.

[5]高陽.基于Android的智能家居系統的設計與實現[D].廣東工業大學，2015.

[6]王朝華，陳德艷，黃國宏，等.基于Android的智能家居系統的研究與實現[J].計算機技術與發展，2012，22（6）：225-228，233.

[7]王朝華.基于Android的智能家居系統的研究與實現[D].廣東工業大學，2012.

[8]劉建華，田歲苗，趙勇，等.基于Android的智能家居系統設計[J].西安郵電學院學報，2013，18（4）：71-74.

[9]陳瑋，秦會斌，曹曙光，等.基于Android平臺的智能家居系統設計[J].電子技術應用，2015，41（10）：158-160，164.