基于WIFI的安卓智能家居控制與監測系統的設計

文/ 韓琛 青島海爾空調器有限總公司 山東青島 266103

1、前言

智能家居監測系統就是其中一個重要的應用。智能家居監測系統可以劃分為家庭內網、網關、家庭外網三個部分，目前家居監測系統設計中，家庭內網的構建多采用基于總線和電力線的有線連接方式，這些連接方式均具有布線復雜、線路易腐蝕、維護不方便等缺點。另外，家庭網關的設計多以單片機作為控制核心，系統軟硬件資源有限，調試和升級均比較困難。利用WIFI網絡，通過客戶端的基于安卓平臺的智能手機，向家居設備的控制端發送和接受操作控制信號，然后由傳感器、伺服馬達等電子元件實現一系列動作，進而實現家居設備的智能控制。用戶通過類似智能手機這樣的智能終端進行家居設備的控制，實現隨時隨地控制。

2、程序設計原理及實現

2.1 開發流程

基于WIFI的安卓智能家居控制系統主要針對安卓移動設備，Android的客戶端控制系統設計主要包括用戶界面UI、Socket通信等。安卓應用程序由多個組件構成，而各個組件包括activities、services、content等，每個組件在整個應用程序中可以實現不同的任務，而同時單個組件可被獨立被激活，也可由其他應用程序激活。我們通過客戶端打開家用電器，同時通過socket通信發送給WIFI接收模塊。WIFI模塊接收端接收socket通信傳遞的數據，然后分析數據，并向端口發送指令改變端口電位，對家用電器進行開、關通斷、門窗推拉、窗簾升降、冷熱水釋放等的控制。利用煙霧和溫度檢測模塊，對其進行監測，當測量數據超過一定閾值時，控制應系統就會向用戶發送報警短信，在收到報警信息后，用戶可以通過客戶端的控制程序，對家居設備實現遠程控制，進而實現智能化的安防監測。

2.2 系統控制開發設計

系統控制的開發設計應該充分考慮現代家居對安全性的要求，因此可以將電燈、電視機、開關等電器設備采用RS485總線的方式進行智能化處理，掛載在系統上，讓其可以在網絡上可以被識別。然后可以通過情境模擬進行防盜。如主人外出期間可以通過客戶端的情景界面來進行家居遠程控制，進而實現主人在家的情景模擬。整個控制系統采用總分式結構，移動設備主控模塊為總控制結構，而各個家居電器控制服務器端為分級控制結構。在總分式結構中，每部分都采取模塊化設計結構，由多個傳感器組成。在這種總分式結構中，主控模塊是智能家居系統的核心。系統的硬件設計部分，采用中央控制器與節點控制器的分級方式進行設計，結合軟件控制系統實現監控。通過其中移動設備客戶端用于通過WIFI無線網絡進行遠程家居電器的控制，包含操作中央控制界面及各個空間控制分界面。中央控制界面用于系統總控，包含有主臥、書房、廚房、客廳等控制界面，用于實現各個房間中的智能家居設備的控制，以及溫度、煙霧監測，用于進行家居安全防護，是系統的核心所在。各個分界面為各個空間內智能家電設備的控制界面，包含實現開關、升降、調頻、冷熱水的放水等的操作。

各個家居電器控制服務器端，在接收到手機端發射的控制信號后，通過電子器件實現、馬達實現相應的操作。在安防方面，根據家居系統中每個室內的溫度和煙霧濃度來進行判斷，當采集到的數據高于指定的閾值或特殊角落有異常動靜時，系統以短信方式向安防用戶報警。通過向用戶發送警告信息，提醒用戶進行后續操控。

2.3 程序設計實現

智能手機端基于安卓平臺，使用java語言開發控制端程序。每一個節點由無線模塊、監測傳感器模塊、外圍設備構成。這里，整個智能家居系統的無線網絡可以分為外網和內網。所謂內網是家庭內部的網絡，是由家庭內部的電器設備與家庭網關組建的網絡。這里的外網是互聯網，指家庭網絡連接到互聯網上。為保證網絡的高性能，結合家居智能設備的特點，在內網各節點構成的網絡中，采用星型網絡拓撲結構。無論是內網的通信還是外網的通信，整個無線網絡都采用無線網絡通信協議來實現。

為每個家電添加控制器，進而讓每個家電都能在系統中被檢測到。同時還要對每個家電進行網絡標識，使得這些添加了控制器的家用電器可以作為網絡節點加入到內網中。為每個家用電器設備的操作編程創建相應的類，如為廚房家用電器燈創建ltclick，這里定義數字1表示燈。

（1）編程進行家居電器部件的操作。以燈為例，如果選擇燈的操作，由于前面定義燈為1，因此只要判斷實際接受的數字是否為1來判斷是否選中燈的操作。如果客戶端選擇燈亮的話則發送控制字符‘a’，控制端接收到字符‘a’后執行燈亮的操作，否則執行燈滅操作。

（2）設計完成廚房家居控制與監測子界面。

（3）參照廚房智能家居與監測子界面的流程完成其他各個房間中智能家居與監測子界面，最后將各個子界面集成，做成一個智能家居中央控制與監測界面，

結語：

本文給出一種基于WIFI的智能家居控制與監測系統的設計流程，采用目前流程的移動互聯技術、嵌入式技術、安全防護技術等，通過移動終端實現對家居電器設備的智能控制及溫度、煙霧等的智能監測。通過試用，效果明顯，達到了智能控制與安全監測的效果，值得推廣使用。