基于安卓的智能管廊系统设计与开发

田 斌,鲍孝扬

(苏州农业职业技术学院,江苏 苏州 215000)

0 引言

随着我国城市化进程的加快,人民对城市基础设施的建设要求逐步提高。地下综合管廊作为智慧城市建设中重要的组成部分具有管线入地、实时监控、维护方便、扩容便捷等优势,是实现城市可持续发展的建设趋势,也是城市信息化管理的优质载体。

1 需求分析

我国对于城市建设的智慧化、信息化转型尤为重视,随着城市化进程的加速发展,城市用地紧张问题日益凸显。为了更好地提升城市的垂直空间利用率,综合地下管廊的作用尤为突出,它可以将各种管线以及其他基础设施集成在一起,放入地下,从而节约了地上空间,提高了城市空间的利用效率[1-2]。

本文依托物联网技术,对地下管廊的温度、湿度、光照度、CO2、火情等影响管廊环境的各要素进行监测,有利于用户对管廊的管理进行全面的分析,并有效管控。同时依靠网络通信技术,能够远程及时发现环境要素的改变,及时了解并做出应对措施。

综上所述,该系统是为了更好地对城市的地下综合管廊进行及时、便捷、安全的管理,其主要的功能需求有以下几个方面:

(1)系统依托各传感节点实时对地下管廊的环境数据进行采集。

(2)收集实时的传感器数据,有利于用户直观地查看。

(3)系统内可以进行设备远程控制。

(4)系统支持不同用户的注册登录,既方便对数据和运行设备的安全性管理,也方便多用户的使用。

(5)系统支持将数据推送到显示屏,方便用户实时了解系统各设备的运行状态。

2 系统的总体设计

智慧地下管廊监测与控制系统以安卓系统为应用层[3]。用户注册登录之后获取实时的环境信息,切换控制页面控制相应设备,点击界面对应需要切换的页面即可进行监测、控制、查看、退出等一系列动作。具体的系统流程如图 1 所示。

3 系统的功能设计

3.1 系统开发环境

系统基于 Windows 10 操作系统,在 Android Studio 环境下,采用 Java 语言完成所需功能的开发。详细的开发环境如表1所示。

表1 开发环境信息

3.2 用户登录注册功能

图1 安卓系统流程

该部分向用户提供登录窗口,用户使用正确信息登录,校验通过后,软件进入首页展示页面。登录页面中,设计有“记住密码”的功能,用户若勾选“记住密码”复选框,下次登录无需再次输入信息,系统检验通过后自动登入监测与控制系统。用户登录功能方便了多用户管理各自的数据,提升了软件系统的安全性。当用户第一次使用软件时,软件并未生成用户的使用画像,需要用户自行点击注册,进入注册页面设置相应的信息,然后点击确认提交信息。

3.3 首页展示功能

用户登录验证通过后,软件会自动与串口服务器建立链接,并在首页中显示地下管廊环境的设备实时数据信息,包括温度、湿度、噪声、CO2、光照以及火情信息等,便于用户直观地获取环境信息。

安卓端与串口服务器建立连接,利用Socket连接传入串口服务器的IP地址和设备端口号,并打开ZigBee端口与其建立数据连接,向传感器节点实时问询获取数据,并显示在安卓端首页展示页面上。最后需要在首页展示页面的数据处理代码中新建线程进行处理,循环进行数据获取,并向用户展示相应的实时数据信息。

在任意页面点击状态栏上的“智控系统”图标或者在左侧界面内划,即可调出侧滑菜单栏。在菜单栏中,目前设计有 “管廊首页展示页面”“管廊控制系统页面”“软件关于页面”界面,以供用户使用[4]。

3.4 设备控制功能

若用户切换到“管廊控制系统页面”,App将展示地下管廊下属设备的状态信息,分别是照明灯、排风扇、排水泵A、排水泵B,相应设备的控制开关,用户可以对其进行相应的远程控制。与首页展示功能小节部分相似,利用Socket连接传入串口服务器的IP地址和端口号[5],并打开ZigBee和各设备端口,与其建立数据连接,利用安卓的监听函数,监听与控制相应的设备和LED屏幕进行联动工作。

3.5 用户退出功能

当用户准备退出软件的使用时,可以点击右上角的退出按钮,将会弹出“退出登录”的选项,用户点击后即可退出登录,返回用户登录页面。

4 系统的测试

为了测试系统的有效性,本文利用新大陆有限公司提供的硬件终端搭建了模拟开发环境进行测试。将安卓应用与模拟开发环境连接,分别测试了系统的数据接收功能和控制设备功能。

4.1 数据接收测试

在新大陆安卓开发终端安装该应用进行账户登录,对其整体功能进行调试,调试过程中各软件功能能够正常使用。然后针对本软件能否收到各节点传感器数据信息进行了模拟测试,用户可以正常借助软件进行传感器数据的接收与查看。本文分时监测了10组模拟运行测试数据,如表2所示。结果表明,该系统能够正确地收集各节点的数据,系统整体运行稳定。

4.2 控制指令测试

为了验证与检查设备的控制情况,针对软件能否及时、有效控制远程设备进行了测试,该项目利用新大陆有限公司的设备搭建了地下管廊模拟场景。

利用安卓终端进行测试,监测当前的模拟环境的实时状态。登入App进行查看与测试,并切换到控制页面对模拟系统的设备进行控制。依次对照明灯、排风扇、排水泵A、排水泵B轮流测试,并观察外置LED屏幕是否能实时显示对应的设备执行状态以及工况。具体测试状况如表3所示。

表3 指令测试

5 结语

本系统将物联网感知层、网络层、应用层进行了完整的实现,帮助城市地下管廊建设和管理实现安全、稳定、便捷、高效的要求,同时系统的低成本,低功耗、广覆盖,也推动了城市实现智慧化、信息化,进而实现高效的城市管理,向大众提供便捷的服务,提升人民生活幸福感。经过测试,整个智慧管廊系统界面设计合理、用户交互流畅,可以对模拟场景中的传感器进行实时控制,具有较强的应用价值。