基于安卓平台的智能家居系统的研究与设计

杨 杰

(山西职业技术学院计算机工程系,山西 太原 030006 )

基于安卓平台的智能家居系统的研究与设计

杨 杰

(山西职业技术学院计算机工程系,山西 太原 030006 )

基于安卓平台的智能家居控制系统，利用通信技术、控制技术、网络技术的有效结合，将智能科技合理地融入了现代生活，给人们提供了一种舒适、方便、高效、安全的生活方式。本智能家居控制系统集家电控制、视频监控、环境监控、安全防护为一体，并为用户提供了多种情景模式和相关系统设置功能，使用户能够轻松、快捷地实现对家居设备的控制管理。

智能家居控制系统；安卓；SQLite数据库

早在20世纪80年代，一些发达国家就已经提出了智能家居的概念。随着计算机科学技术水平的发展，这个新的概念也逐渐被人们所认识。进入21世纪后，由于移动通信技术和智能化家居设备的迅猛发展，智能化家居产品渐渐被部分家庭所采用。近年来，社会经济发展迅速，在全球范围内智能手机被普及，人们的生活水平也提高了一个新的层次，因此，人们对生活质量也有了越来越高的要求，使得智能家居的开发和设计成了目前科技发展的必然趋势。

本系统将安卓智能终端手机与智能家居联系在一起，研究并设计了一个功能全面、使用方便的智能家居控制系统。在系统中，通过安卓智能手机平台采用无线网络连接到智能家居网络，与智能家居设备部分传感器进行通信，从而实现安全防护、环境监控、家电控制、视频监控等功能。

1 安卓手机平台智能家居系统设计

1.1 用户界面设计

用户进入系统后，显示主界面，该界面主要通过GridView组件完成设计，网络视图[1]是按照行列的方式显示内容的，适合用于图片资源和信息等内容。主功能界面图如图1所示。

在主界面右下角分别通过三个Botton组件完成用户的登录、注册与退出功能。若是新用户，则点击“注册”按钮，完成用户相应的信息设置；若是已注册用户，则直接点击“登录”按钮，输入用户名和密码，系统完成验证后，启动主界面中智能家居控制系统的功能按钮，用户根据需要完成相应的家电控制、视频监控、环境监控、安全防护、情景模式与系统设置等功能。系统总体流程如图2所示。

图1 主功能界面图

图2 系统流程图

1.2 实现的主要功能模块设计

1.2.1 家电控制

用户登录智能家居系统后，可以点击家电控制按钮进入家电控制界面，对家电设备(如电视、空调、电灯、窗帘等)进行控制。可以对家电设备实现单独控制，还可以成组或定时控制，构成场景效果的一部分。电视控制界面模仿了遥控器的一些常见功能，可以实现用户换台、音量调节、节目列表、回看等功能。在智能终端手机上还可以对各个房间的空调温度进行查看和调节。当家中有老人或者小孩时，我们可以通过手机及时看到他们房间的空调运行情况，帮助他们把空调调整到舒适的温度，使他们安心入睡。用户可以根据自己的需求，进入电灯控制界面对电灯进行操作，实现对不同灯光(0到100%)的亮度调节。另外，智能窗帘是通过指令控制电机的正反转来带动窗帘沿着轨道运动的。不同的时间，不同的天气或者不同的模式下，我们需要对窗帘进行不同的调节，来满足我们对透光度、隐秘度以及隔音隔热效果的需求。电灯的开、关操作以及亮度都可以通过安卓手机终端来控制。

1.2.2 视频监控

用户可以随时通过选择不同的摄像头对室内、室外情况进行监控。监控系统能够实时显示监控画面，快速检索图像，自动备份，有效帮助用户了解现场状态，并及时采取有效措施。

1.2.3 环境监控

该系统主要是对环境信息的采集，并对信息进行分析，给出相应的操作提示。系统包括了空气质量传感器、温湿度传感器、室外风速探测器、无线噪声传感器等。空气质量传感器可以采集室内空气污染信息，为电动开窗器和净化器提供数据，实现自动换气和排除污染。温湿度传感器可以采集室内温度和湿度，作为空调和地暖等设备的控制依据。室外风速探测器、无线噪声传感器可以采集室外气候信息和噪音信息，作为电动窗帘盒电动开窗器等设备的控制依据。

1.2.4 安全防护[2]

主要使用了超声波、玻璃破碎传感器、被动红外探测器以及门磁等设备，当用户外出时，就可以打开安防设备，出现玻璃破碎、有人闯入等情况，就会给安卓终端发送报警信息。另外，用户可以通过安防摄像头随时查看家中状况，做出相应的处理。当发生火灾、漏水或煤气泄漏等意外事故时，家中的烟雾报警器、水患探测器、燃气探测器就会发挥作用，将信息及时传递到用户手机上，以便能够及时做出处理。

1.2.5 情景模式

所谓情景模式就是指根据不同情景而选择的一整套对智能家居系统的连锁控制。本系统主要包含了智能家居离家模式、智能家居回家模式、智能家居睡眠模式、智能家居娱乐模式。例如：当用户外出时，可以启动离家模式，启动后，家用电器关闭，全部灯光关闭，门窗自动锁闭，安防系统和监控系统启动，一旦发现有人入侵，就会警号长鸣，监控设备自动抓拍存储。另外，用户还可以根据自己的需求添加自定义情景模式。

1.2.6 系统设置

系统设置功能模块主要包括了启动设置、显示设置、用户设置、连接设置及系统更新等功能。在这里，用户可以选择是开机启动还是后台启动；选择自己所需要的界面语言，并对界面显示字体进行类型、颜色、大小的设置；用户登录系统后，可以在这里对用户名和密码进行修改；通过连接设置，可以设置用户的IP地址和端口号；另外，还可以查看系统版本信息，并完成系统更新。

1.3 控制网关设计

安卓手机可以通过WIFI或者移动网络信号连接到智能家居网络，而控制网关[3]则可以通过以太网连接到智能家居网络。本系统中的控制网关选择了PICI8F66J60单片机。该类控制网关属于嵌入式系统，能够介入Internet应用，内部集成了以太网控制芯片，有着较强的计算能力和充足的数据空间。控制网关可以实现多种协议，因此能够支持不同的网络连接模式。当建立好连接后，数据就可以在安卓手机和控制网关之间进行传输。控制网关可以将安卓手机的操作指令发送到智能家居设备上，还可以将智能家居设备当前的状态信息发送到安卓手机上,从而实现安卓手机对智能家居设备的操作控制。

1.4 数据库设计

本智能家居控制系统的信息量小，存储时间短，不需要采用较大的数据库，因此，本系统使用了安卓智能平台内置的SQLite数据库[4]。SQLite数据库是一个开源的嵌入式关系数据库，可以实现零配置、支持事务的SQL数据库引擎。它使用简单方便、高效可靠、开销较少，支持NULL(空值)、INTEGER(整型值)、GEAL(浮点值)、TEXT(字符串文本)和BLOB(二进制)等数据类型。SQLite通过SQLiteOpenHelper实现数据库的创建和版本更新。SQLiteOpenHelper是一个抽象类，继承该类需要实现它的两个方法：onCreate(SQLiteDatabasedb)以及onUpgrade(SQLiteDatabasedb, intoldVersion, intnewVersion)。在数据库第一次被建立时执行onCreate()方法，生成数据库，并调用db.execSQL(sql)来创建数据表。当需要更新数据库时执行onUpgrade()方法。当需要获取数据对象时，执行getWritableDatabase()或getReadableDatabase()方法。还可以分别通过SQLiteDatabase类中的insert()、delete()、update()、rawQuery()来实现插入、删除、更新和查询数据功能。

2 安卓手机平台智能家居系统构建过程中需要注意的问题

2.1 模块精细

智能家居系统的功能模块精细化，是实现智能家居系统人性化的需求，也是发挥智能家居系统全面效能的必备条件。只有系统功能模块做到精细化，才能保证在后期系统维护功能方面能够进行快速、便捷的功能扩展和更新，从而发挥安卓智能家居系统的全面效能。

2.2 传输高效

智能家居系统是否能够高效、快速、可靠地完成系统功能，数据传输效率起到了至关重要的作用。为了能够提高传输质量，本智能家居系统中应用了流媒体传输技术，从而实现了更可靠、更高效的数据传输。

2.3 高效运行

首先，在安卓智能家居系统设计过程中，设计者要充分重视系统的调试和检查工作，从而保证充分发挥系统的最佳效能，使系统能够时刻处于高效运转的状态。其次，还应该特别关注系统运行过程中，是否能够对相应指令进行快速反应，以便充分发挥智能家居系统的效能。

3 结束语

本系统主要采用安卓智能手机作为控制终端，通过WIFI信号或者移动网络信号来实现对智能家居设备的控制，从而真正实现方便快捷、舒适环保、人性化的智能家居生活。

[1] 余永佳,赵佩华.Android应用开发基础[M].北京:机械工业出版社,2014.

[2] 陈培料.智能家居控制系统[D].上海：华东师范大学，2010.

[3] 王华华.基于无线通信的家居控制系统的研制[D].重庆：重庆大学，2006：15-18.

[4] 陈承欢,赵志茹.Android移动应用开发任务驱动教程[M],北京：电子工业出版社,2016.

ResearchandDesignofIntelligentHomeSystemBasedonAndroidPlatform

Yang Jie

(DepartmentofComputerScienceEngineering,ShanxiPolytechnicCollege,TaiyuanShanxi030006,China)

Based on Android platform intelligent home control system, combined effectively with the use of communication technology, control technology and the network technology, the intelligent technology is integrated into a reasonable modern life to provide people with a comfortable, convenient, efficient and safe way of life. The intelligent home control system set appliance control, video surveillance, environmental monitoring and security protection as a whole, and provides users with a variety of scenarios and related system settings, so that users can easily and quickly achieve the control of home equipment management.

intelligent home control system; Android; SQLite database

2017-10-17

杨 杰(1981- )，男，山西寿阳人，讲师，硕士，主要研究方向：计算机应用技术。

1674- 4578(2017)06- 0068- 03

TP929.5；TP316

A