Android平台在远程监控系统中的应用综述

李珊珊

关键词：远程监控；Android平台；无线通信；移动终端

中图法分类号：TN92 文献标识码：A

1引言

远程监控系统作为测试控制、信号采集、远程通信、数据分析的集合，随着网络通信技术、传感器技术、数据库技术的迅速发展，在工业、农业、医疗、家居等领域得到了广泛应用。其中，Android平台凭借其开源、软件移植性好、硬件便携可移动、支持多种无线通信方式等优势，在远程监控系统中发挥着重要的作用。

Android平台是由谷歌公司开发的运行在触屏式移动智能终端上的开源操作系统，基于Linux内核，底层和应用层分别基于C语言、C++语言和Java语言进行开发。2022年5月最新发布的Android 13，在界面自定义方面做了升级，尤其是针对如平板之类的大屏设备应用进行了特殊优化，这些升级优化为Android平台在远程监控系统中的进一步应用提供了便利。

2系统相关技术

2.1 Android开发技术

Android平台的基本架构自下而上分为4层，即Linux内核层、函数库和Android运行时环境层、应用程序框架层以及应用程序层。Linux内核层提供了硬件资源所需的底层驱动：函数库和运行时环境层，也称为中间层，主要提供了一组基于C/C++的函数库，同时Android运行时环境还提供了Android系统特有函数功能和Java语言函数功能的核心库，以及Dalvik虚拟机；应用框架层为应用程序开发提供了接口，包括Activity Manage，Window Manager，Content Provider，View System， Package Manager， Telephony Manager，Resource Manager， Location Manager

和

Notification Manager；应用程序层包含直接面向用户的应用程序。

Android应用程序的主流开发工具目前有Eclipse和Android Studio两种。Eclipse作为跨平台开源IDE，主要用于Java语言开发，其安装不同插件的方式可用于不同计算机语言的开发，如C++，Python等，拓展性强。Android Studio是由谷歌公司推出的Android应用开发官方IDE，提供了运行于手机、计算机、穿戴设备、电视等硬件的统一开发环境，其基于IntelliJIDEA构建，使应用开发更加快速和灵活。

Android应用程序以分立但相关联的组件为基本构成单元，每个组件为系统进入应用程序提供了入口点。应用程序中主要用到的应用程序组件有4种，即Activities组件、Service组件、Content组件和BroadcastReceiver组件。它们分别起到用户界面表现、后台运行服务、应用程序间数据共享、广播接收响应的作用。Android应用程序通过界面控件与用户建立交互连接，常用的界面控件有Text View，List View，Edit Text，Button，Radio Button，Check Box，Spinner等。

2.2无线通信技术

无线通信技术作为实现远程监控的基础，解决了传统监控系统时间、空间受限的问题。无线通信技术的不断发展和连接技术的持续进步，为远程监控系统的广泛应用起到了积极推动作用。目前，远程监控系统中使用的主流无线通信技术主要有Wi-Fi技术、蓝牙技术、ZigBee技术和移动通信技术。

Wi-Fi技术是基于802.11协议的短距离局域网无线通信规范，工作频段一般为2.4 GHz和5 GHz，传输距离在阻隔较多的室内环境下约为50～100米，在开阔环境下可达300米：蓝牙技术是基于国际标准的开放技术规范，适合短距离低速率通信，有效传输距离为15米，工作频段为2.4 GHz，通过跳频机制实现信号抗干扰和衰减抑制；ZigBee技术是基于IEEE802.15.4标准的个域网协议，是一种具有低速率、短距离、低成本等特点的无线通信技术，工作频段一般为2.4 GHz，传输距离为10～75米；移动通信是指移动体与移动体或固定体之间的通信，自20世纪80年代以来已发展至第5代，移动通信技术几乎没有距离限制，只要在移动网络覆盖的地方就可以实现通信交流，且通信质量较高。

远程监控系统中的无线通信网络结构有B/S（浏览器／服务器）模式和C/S（客户机／服务器）模式2种，B/S模式中客户端使用浏览器运行，C/S模式客户端使用专门的软件运行。

3 Android平台在远程监控系统中的应用

3.1工业领域的应用

工业自动化是推动我国从制造业大国迈向制造业强国的关键环节，对生产过程实时监测是工业自动化的基础保障。Android平台基于多种无线通信技术可实现远程实时监控。

文献[10]设计了一种基于Android平台的风光互补发电系统，该系统利用Wi-Fi技术实现以IAP15F2K61S2单片机为核心的硬件监控模块与Android平台之间的通信：硬件监控模块将采集到的重要参数通过Wi-Fi接人路由器供Android平台远程使用：Android平臺基于Wi-Fi远程向硬件监控模块发送指令实现风光互补发电系统的远程控制，从而进一步地在Android平台中将测量参数以曲线显示，更加贴近工业测量实际。

文献[11]设计了一种基于Android平台的变电站环境监测系统，该系统利用移动通信技术实现上位机与下位机之间的信息交互：下位机通过各型传感器采集温度、湿度等环境数据，上位机以短信形式发送电话配对、门限设置、继电器控制和环境数据获取4种指令，实现对变电站的远程监控。

文献[12]设计了一种船舶、汽车等交通工具姿态与位置远程实时采集系统，与其他远程监控系统中Android平台作为远程监控客户端不同的是，该系统借助Android平台中的MEMS传感器和GPS芯片，将Android平台作为参数采集端，在基于四元数的互补滤波融合算法对采集到的数据进行处理后，将姿态和位置信息通过移动通信技术实时上传至远程服务器。

文献[13]利用移动通信技术和Android平台开发技术，设计了实时掌握压铸生产线运行及生产状态的移动监控系统。该系统成功应用子某公司压铸生产车间15台压铸机的数据采集，实现了对生产情况的实时监控功能。

文献[14]针对电力系统中传统指针仪表智能信息化改造短时间无法实现的现状，研制了一种电力仪表远程读取系统。该系统利用Android平台的相机功能对传统指针仪表进行拍照后，通过图像处理算法得出指针读数，再以移动通信的方式传递给运维人员。值得一提的是，该系统中Android平台不仅作为远程监测客户端，同时用于数据采集。

文献[15]和文献[16]将Android平台应用于对机器人的远程控制，从而实现其在工业领域的应用。文献[15]设计的自动装车机器人远程控制平台由基于Android的远程客户端、服务器、摄像头和装车机器人组成，客户端与服务器之间采用Wi-Fi连接，向下发送机器人控制命令，向上接收视频信息。文献[16]设计了煤矿井下探测机器人的远程监控系统，以Android平台为上位机，通过Wi-Fi和蓝牙2种模式控制机器人动作，并通过Wi-Fi获取机器人实时拍摄的现场视频信息、运行状态信息以及环境参数信息。

3.2智能家居领域的应用

智能家居是指基于计算机技术、自动控制技术、网络通信技术、物联网技术等将各种家居相关设备有机结合成一体的系统。家居远程控制是智能家居系统中不可或缺的一部分。

文献[17]和文献[18]通过Wi-Fi服务器建立了基于Android平台的智能家居远程控制系统，与家居电器之间的信息获取和指令发送是利用Arduino平台、Arduino平台对传感器采集到的信号进行处理分析后传递给Android平台，并借助外接的红外收发模块将Android平台发送的指令进行分析后，控制家居电气工作。

文献[19]设计了由Android平台、嵌入式终端、物联网和云计算平台组成的智能家居安全保护系统，该系统中重点加入了对安全的考量，在Android平台客户端与服务器的数据传输中实现了基于Token的身份验证机制，加强了身份认证功能，增加了数据传输的安全性。

文献[20]设计的智能家居远程控制系统由电气设备控制、监控设备控制、安防设备控制和无线通信技术四大模块组成，采用Wi-Fi、蓝牙和移动通信（短信）3种无线连接方式实现了对家居设备的状态监测与控制。

3.3医疗领域的应用

随着人们对自身健康情况重视程度的不断加深和穿戴式身体检测设备的快速发展，为解决医疗资源分配不均衡的现状，远程医疗成为必然发展趋势。

文獻[21]设计了一种用于观察心电图的基于Android平台的远程监控系统，心电采集模块将采集到的数据处理转换后，通过蓝牙实时传送到Android平台，进行显示并分析。文献[22]设计的人体健康检测应用，通过蓝牙远程获取采集到的人体各项生理指标并进行显示，同时基于多数据融合分析技术给出健康状态结论及指导意见。

文献[23]设计的远程医疗信息系统，在清华大学研制的可实时获取被测者健康数据的嵌入式系统基础上，借助Android平台的移动性和兼容性，使医生不受空间限制，远程实时获取病人的生理指标信息和过往病历信息，并在此基础上提供医疗服务。

3.4农业领域的应用

随着信息技术的不断进步，为提高农业生产水平和改善当前的劳动环境，农业生产技术也朝着精细化、数字化方向发展。

文献[24]设计的温室大棚智能远程监控系统，通过传感器采集温室大棚的空气温湿度、土壤温湿度、光照度及二氧化碳浓度并计算处理后，实现了本地监控与调节，以及基于移动通信的远程网络监控和数据存储。

文献[25]中将Android平台应用于对智能农业机器人的远程控制，通过机器人硬件部分的Wi-Fi模块、通信接口和lP网络摄像头模块，实现对机器人的动作控制和视频监控。该系统已成功应用于青岛农业大学某试验基地中，实现了对机器人动作、重力感应等远程控制。

4下一步研究重点

基于Android平台的远程监控系统已推广至众多领域并得到了较好的应用效果，但随着应用范围的不断扩大和应用深度的不断拓展，借助无线通信的远程监控系统如何保证数据传输的实时性和数据共享的安全性／隐私性将是下一步研究的重点。

（1）远程监控的安全性。在以Android平台为客户端的远程监控系统中，需要安装专门的APP或者通过网页获取并显示监控到的数据，若客户端安装了其他非法APP，将会给监控数据带来严重的安全隐患。同时，基于云服务的远程监控系统中越来越多的个人隐私、生产经营、实验结果等信息在云端存储，这些都对远程监控的安全性提出更多的考验。

（2）远程监控的实时性。无线通信中数据传输的实时性受当前网络状态的影响会出现延迟，导致远程监控系统在需要根据监测数据实时做出控制调整的生产／测试场景中应用效果不佳。随着生产过程的复杂化和管理的精细化，远程监控数据量的持续增加将给传输实时带来更大的难度。

5结束语

本文分析了基于Android平台的远程监控系统的技术特点，并通过实例说明了其在工业、家居、医疗、农业等多个领域中的应用。但该系统的应用远不止于此，随着Android操作系统的不断发展和传感器、网络通信、数据处理等信息技术的持续进步，基于移动终端的远程监控系统在未来将具有更广阔的应用前景。