發布時間：2018-08-15所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：隨著物聯網的不斷發展和應用，GPRS/WiFi的普及和嵌入式系統的崛起，智能家居的應用會越來越廣泛。文章設計的智能家居遠程控制系統，在家可通過基于云服務器和Android應用軟件操作系統的控制終端，對ZigBee組網內的溫度等傳感器終端，燈光照明、煙霧警
摘要：隨著物聯網的不斷發展和應用，GPRS/WiFi的普及和嵌入式系統的崛起，智能家居的應用會越來越廣泛。文章設計的智能家居遠程控制系統，在家可通過基于云服務器和Android應用軟件操作系統的控制終端，對ZigBee組網內的溫度等傳感器終端，燈光照明、煙霧警報等執行器終端進行信息采集和控制，在外可通過GPRS/WiFi使用Android應用軟件遠程監控家居狀況。該系統控制界面友好，工作穩定，并且有很好的擴展性。
關鍵詞：物聯網,GPRS,ZigBee,Android,WiFi
近年來，隨著通信技術的快速發展及互聯網的廣泛應用，物聯網逐漸成為全球關注的熱點領域。與此同時，隨著中國經濟的高速發展，人們對生活品質、家居環境的要求越來越高，對家居智能化的需求越來越強烈。
因此，將家庭中各種家電設備、家庭安保裝置和個性化家居設備通過家居控制系統進行整合，并進行遠程控制和管理，已經成為當今一個熱門研究課題。智能家居控制系統的目標是通過網絡等信息通信技術手段實現對家居電器等的智能控制，使其不論距離的遠近，都能夠按照人們的設定工作運行。本設計通過ZigBee、無線傳感器網絡、GPRS/WiFi通信技術相結合的方式，搭建了一套新型、低成本、方便完善的智能家居控制系統，面向智能家居行業，具有廣闊的市場發展前景[1]。
1系統總體設計
本系統按照結構劃分包含了溫度、濕度、煙霧等傳感器，系統的終端控制器和Android平臺的手機客戶端，其中各個傳感器和終端控制器通過ZigBee組建物聯網，作為智能家居控制系統的網絡終端節點。而手機Android客戶端通過GPRS/WiFi經由服務器與終端控制器進行通信，用戶出門在外也可以隨時隨地通過互聯網或者手機對智能家居進行控制。
例如，當室內發生煤氣等有害氣體泄漏時，傳感器檢測到該氣體并將檢測數據傳輸到終端控制器，當終端控制器檢測到氣體泄漏等報警信號時，即會觸發室內報警裝置，并通過控制終端遠程發送至手機Android客戶端及時通知用戶。同時，用戶也可在手機Android客戶端上進行家居狀態數據的查詢，如照明狀態、溫濕度等[2]。
2系統硬件設計
終端控制器是本系統的核心，是信息的收集和處理中心，也是命令的發布中心。其采用STM32F103C8T6處理器作為控制芯片。STM32F103C8T6基本電路包括STM32F103C8T6芯片、72MHz、160kBRAM內存、64kBFlash。外圍電路還包括串口、ZigBee通信模塊、WiFi通信模塊(esp8266)和電源模塊。而最主要的ZigBee通信模塊，是負責溫濕度檢測終端、照明執行終端、安防警報終端等與終端控制器通信進行數據接收與控制，采用的是CC2530芯片。其中溫濕度檢測終端使用的是傳感器DHT11，安防警報終端為煙霧傳感器和蜂鳴器等[3]。
3遠程通信軟件設計
本系統為實現遠程監控，使用的是機智云平臺的服務器，具有公網固定獨立IP，作為手機客戶端和終端控制器的通信橋梁。服務器最初處于監聽狀態，手機Android客戶端和終端控制器都通過GPRS/WiFi與服務器連接，連接后進行身份認證，云服務器將手機Android客戶端的發送指令，經WiFi接入的以太網傳輸給終端控制器，終端控制器將信息和家居環境的信息發反饋給服務器，由服務器處理后發送給手機客戶端。其中終端控制器與各個檢測和執行終端進行通信，是基于ZigBee的透明傳輸協議。
然后手機Android客戶端和終端控制器都設定好每個操作分別有自己特定的字符串發送到服務器，由服務器進行識別處理，再發送特定字符串到相應終端[4]。
4Android應用軟件設計
移動客戶端軟件采用Androidstudio作為開發環境，并用Java作為開發語言;應用主要包括交互界面、功能交互模塊和數據存儲操作3個部分，系統利用Android應用軟件實現智能家居的遠程監控，為了良好的用戶體驗，只采用一個主Activity界面，其中Android手機客戶端的軟件流程為：主界面初始化、界面繪制后進入事件監聽，與服務器建立socket連接后啟動GPRS接受線程，并建立、注冊廣播，進入廣播監聽。例如當點擊主界面的按鈕時，按鈕處理機制將指令通過廣播發送給主界面，主界面收到廣播后調用socket對象，發送指令給服務器，云服務器處理后將反饋狀態信息發回手機客戶端，GPRS接收線程將收到的信息通過廣播再發送給子界面，至此完成一次事件處理。同時云服務器發送指令給終端控制器，進而通過ZigBee通信方式發送給各個執行終端[5-6]。
5結語
本設計在此智能家居大潮流下，著重凸顯了幾個創新點。首先，Android智能手機的普及和其良好的擴展性和用戶友好性，本系統通過GPRS/WiFi實現手持終端控制器與手機客戶端的通信，通過Android應用軟件實現真正的遠程監控。其次，本設計提出了智能家居系統的整體結構，討論了智能家居系統的設計與實現，采用ZigBee組網、GPRS/WiFi無線通信技術及嵌入式的網關服務器，實現了家居安防和家居遠程控制。
最后，在一個MCU下掛接多個檢測或執行終端，將終端進行分級，從而達到便于管理和節約成本的目的。本系統依托的ZigBee組網對于多終端的系統有很好的適用性、可擴展性，并具有實現簡單、性能穩定、成本低、適用范圍廣、安全可靠等優點，可以廣泛應用于家庭住宅中，因此，本設計具備發展的空間和條件，具有廣闊的市場前景。
[參考文獻]
[1]崔菱.基于ARM和ZigBee的物聯網智能家居系統的設計硬件設計[D].上海：東華大學，2013.
[2]鄔昆鵬.基于Android的智能家居系統終端軟件設計研究[J].電腦知識與技術，2016(14)：65-67.
[3]楊利平.基于網絡技術的遠程智能家居系統[J].儀器儀表學報，2015(10)：308-311.
[4]宋小倩，周東升.基于Android平臺的應用開發研究[J].軟件導刊，2011(2)：104-106.
[5]黃智偉，王兵，朱衛華.STM32F32位微控制器應用設計與實踐[M].北京：北京航空航天大學出版社，2012.
[6]張軍，張洋，嚴漢宇.例說STM32[M].2版.北京：航空航天大學出版社，2014.
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