“爱家”技术需求分析和架构实现

摘要：如今的社会人员流动性的增大等因素的影响，使社会治安问题变得日益严重，因此本文推出一套智能安防系统，可以在有人非法进入时向用户和保安人员发起警报，有助于警方侦查。

關键词：zigbee模块;GPRS模块;安防系统

1 “爱家”软件系统

1.1 目标

爱家是一套智能家居系统，爱家-智能安防系统是这套智能家居系统的报警系统，可以起到智能家居的安防作用，在不影响正常的家居生活情况下，同时在有人侵入时可以及时报警避免财产损失。

1.2 开发环境

（1）硬件环境

网线、交换机、路由器、zigbee模块、GPRS模块，高性能PC机一台，普通PC机若干台。

（2）软件环境

操作系统：Windows 7

集成开发环境：Java EE，MyEclipse 9.0

开发语言：Java

Java开发工具包：JDK 1.6

无线开发工具包：Android SDK

版本控制工具：Subvirsion

硬件语言开发环境：keil

1.3 运行环境

（1）硬件运行设备：stm32及其控制的gprs模块

（2）客户端：2-2智能移动终端上，包括并不仅限于平板电脑、智能手机，等等，需要运行Android操作系统。

1.4 条件与限制

该软件是完整的应用系统，至少分为两部分：运行在Stm32的硬件，以及运行在手机上的客户端，通过Internet相连实现信息的交换，其中服务器端提供了自己开发的Service及一个大型的用户管理系统，手机客户端调用服务器端提供的API接口，很好的体现了web service的分布式应用。

2 数据描述

2.1 静态数据

该软件的静态数据全部包含在客户端软件包中，包含一些基本的模板和图像文件和一些字符串等。在没有运行该软件时不会占用系统资源。

2.2 动态数据

该程序的动态数据包括用户的输入和选择，以及用户存储的个人信息资料;摄像头拍摄的视频影像会存储在摄像头自身的内存卡中。

2.3 数据库描述

使用的数据库是MYSQL，该数据库适用于中小型的数据量，适合本软件的要求。

3 总体设计

硬件设计

（1）ZigBee网络的实现与构建

ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，具有功耗低、高容量、高可靠的双向无线通信技术，可以实现一对多的网络传输构建。

（2）智能网关与GPRS通信系统的联动

通过智能网关实现系统信息的采集、信息输入、信息输出、集中控制、远程控制、联动控制等功能。GPRS属于第二代移动通信中的数据传输技术。智能网关根据接收到的数据来进行判断，从而决定安防系统的工作模式。并可控制GPRS模块向物业来发送消息。

（3）网络摄像头的实时查看

网络摄像头是一种结合传统摄像机与网络技术所产生的新一代摄像机，可以将影像透过网络传至地球另一端。将网络摄像头通过智能网关接入网络，获得自己的网络地址，通过APP可以访问自己的网络摄像头，来实现用户对家庭的实时掌控。

4 性能需求

4.1 数据精确度

该系统的数据交换处于一个密闭环境中，不受到外部数据的干扰，数据来源是用户的设置和传感器的反应，因此数据的精确度非常高。

4.2 硬件连接

传感器通过ZigBee模块与Stm32进行数据交流，从而使控制器能够随时感知外部的环境。Stm32通过ENC28J60与路由器相连使系统能够接入网络，并且能够在网络上与用户的APP进行通信。

4.3 适应性

本系统可以通过Android手机专用客户端进行访问。大部分人都通过手机访问互联网，因此该系统仅设计移动客户端，现在Android市场占有率比较高，考虑到开发成本和java的一致性，我们的手机客户端先在Android平台上进行实现，所以该系统的移植性比较好，适应性较强。

5 运行需求

5.1 软件接口

W3C Web Services 规范，JSR 226、JSR 172 接口规范，JAX-WS规范。

5.2 故障处理

（1）每一个程序模块必须有能够捕捉可能会发生的错误的try/catch模块，每次正常的操作，不论是成功还是失败都会有提示信息，而且在处理网络链接方面也是里一个线程，不会因为等待网络链接而发生假死机的现象，对用户的操作实时响应。

（2）使用log文件记录错误，并能对日志文件进行自动管理。

（3）如果在使用过程中软件发生了死机只需关闭当前模拟器重新打开软件即可恢复软件的正常运行

（4）通过ups来给路由器供电，来避免因为停电导致的系统终止运行，保障了安防系统的全方位工作状态。

（5）摄像头自备内存卡，可以查看几天以前的录像。

6 整体架构

6.1 硬件架构

硬件部分由ZigBee模块、GPRS模块和Stm32组成的控制器构成。

6.2 软件架构

提供情景模式、安防、监控、控制、警报记录、我的六个功能。

参考文献：

[1] SandyCarter.SOA & Web 2.0：新商业语言[M].清华大学出版社，2007.

[2] Sayed Y. Hashimi，Satya Komatineni，Dave MacLean著. Pro Android 2[M]. Apress，2010.

[3] 李刚.轻量级Java EE 企业应用实战：Struts 2+Spring 3+Hibernate 整合开发[M].电子工业出版社，2012.

[4] 佘志龙. Google Android SDK开发范例大全.第3版[M].人民邮电出版社，2011.

[5] 瞿雷，刘盛德，胡咸斌.ZigBee技术及应用[M].北京航空航天大学出版社，2007.

[6] 易飞.GPRS网络信令实例详解[M].人民邮电出版社，2013.

作者简介：肖高飞（1996—），男，山东乳山人，硕士研究生在读，研究方向：图书情报信息用户。

（作者单位：天津师范大学）