基于Android平臺的智能家居系統分析與設計

王娜

摘 要：智能家居系統一直以來都是全球IT人士和家電制造商的聚焦熱點。提出并實現了一種基于Android平臺的智能家居系統，同時，對系統開發所使用的關鍵技術進行了介紹，如智能網關程序、Android用戶控制程序、Zigbee技術，并分別對系統五個功能模塊的設計進行了詳細的描述及功能展示。最后，在手持終端上對系統進行測試，系統各個功能實現良好，運行穩定，整個系統性能基本符合預期的目標，具有較高的實用價值。

關鍵詞：Android；智能家居；Zigbee；智能網關程序

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A

Abstract： Smart home system has always been a global focus in the IT people and home appliance manufacturers. Smart home system based on Android was proposed and implemented. And， there were some related technologies to be introduced， for example： intelligent gateway program， Android users control program， Zigbee technology. How to design each module of this system are described in detail and the function display. The last， the system was tested on the handheld terminal， system operation is stable， the performance of the whole system is basically consistent with the expected goal， and has a high practical value.

Key words： Android； smart home； Zigbee； intelligent gateway program

隨著科學技術的不斷發展，人類的生活水平在逐漸地改善和提高，而對家以及家居的理念也不斷更新，智能家居作為現代化家居的發展方向之一，在近年來得到了非常廣闊的發展的空間[1-3]。目前，智能家居系統已經由原來以 PC 為控制中心轉向以嵌入式家庭智能網關為核心的嵌入式系統領域。家庭智能網關是智能家居系統的核心單元[4]，本文開發了一套基于 Android 平臺家庭智能系統，該系統是家庭環境監測系統的重要組成部分，是連接家庭內部 ZigBee 傳感器網絡與家庭外部網絡的橋梁。

1 關鍵技術

1.1 智能網關程序

智能網關程序是連接Android系統與ZigBee無線網絡的橋梁，運行在Android系統的服務層，智能網關程序通過3G、WiFi、以太網等通信方式與Android用戶控制程序相連，然后將用戶控制程序發過來的指令通過串口發給ZigBee網絡協調器，ZigBee網絡協調器解析相應的指令后發送給各個傳感器節點，以此來實現控制傳感器節點設備的功能。

智能網關程序執行的流程圖如圖1所示。

1.2 Android用戶控制程序

智能物聯網的用戶控制程序運行于Android系統應用層，采用JAVA語言開發。用戶控制程序通過接收用戶的輸入操作，生成相應的控制指令然后通過3G、WiFi、以太網或者藍牙等通信方式發送到智能網關系統[5-6]。同時，用戶控制程序還可以接收智能網關程序發送過來的傳感器所采集的信息以及告警指令，這樣我們可以查看得到傳感器采集信息的情況，以及可以及時處理相關的警告。Android用戶控制程序框架如圖2所示。

1.3 ZigBee

Zigbee技術是一種傳輸速率低，傳輸距離近，低功耗、低復雜度、和低成本的近距離的無線組網通訊技術[7]。Zigbee的通訊距離可以從75米到幾百米、幾公里、甚至更遠，是一種高度可靠的無線數據傳輸網絡，可包括多達65000個無線數據傳輸模塊[8]。Zigbee網絡的主要目的就是為了去實現自動化的控制工業現場的數據傳輸，為此，它的基本要求就是高可靠性、簡單易用和低成本。Zigbee網絡的每個節點既可以中轉由其它節點傳送的數據，也可以進行數據監控和采集。除此，Zigbee的網絡節點還可以無線連接那些不參與數據傳輸的孤立的子節點。

2 系統功能設計[9-10]

本系統主要包含五大功能模塊：信息采集功能模塊、燈光控制功能模塊、電器控制模塊、智能窗簾模塊、智能監控模塊。

2.1 信息采集功能模塊

打開各個節點板（燒寫了溫濕度節點映像的CC2530節點板）上的電源開關，等待各個節點板的D6燈點亮，說明連網成功。我們觸摸打開SmartHome程序，如果Zigbee網絡搜索成功，可以看到智慧家庭主界面，如圖3所示。在信息采集圖像模塊中主要包括：光線感應、溫濕度、空氣質量、火焰監測，如圖4所示。

2.2 燈光控制功能模塊

燈光控制模塊負責開啟或關閉家居的燈光，部分代碼實現如下：

if （v == this.btnRayOpen） {// 臥室燈，開啟按鈕

if （btnRay == 0） {

super.sendRequest（0x0002， new byte[] { 0x05， 0x02， 0x01 }）；// 開啟命令

btnRay = 0x01； // 標識這盞燈的狀態，0斷開，1開啟