基于Android平台的智能家居客户端系统的设计与实现

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2024年4月25日发(作者：)

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基于粤灶凿则燥蚤凿平台的智能家居客户端系统的设计与实现

基于粤灶凿则燥蚤凿平台的智能家居客户端系统的设计与实现

鄢

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徐康金玉珍

渊浙江理工大学机械与自动控制学院袁浙江杭州猿员园园员愿冤

摘要院智能家居的诞生袁为人们创造了更加舒适尧安全和智能的生活环境遥为改善传统的智能家居客户端功能单一尧人

机操作繁琐和成本较高等问题袁设计了基于粤灶凿则燥蚤凿的智能家居客户端系统袁主要实现了账号的注册和登录渊账户尧匝匝尧微

信和指纹冤尧语音对讲尧安防监控尧环境监测和设备控制等功能遥经实际测试该系统是一款成本低廉尧可靠实用尧界面友好的

智能家居客户端系统遥

关键词院智能家居袁安卓袁客户端袁设备控制袁安防监控

粤遭泽贼则葬糟贼押陨灶燥则凿藻则贼燥泽燥造增藻贼澡藻责则燥遭造藻皂泽燥枣贼则葬凿蚤贼蚤燥灶葬造蚤灶贼藻造造蚤早藻灶贼澡燥皂藻糟造蚤藻灶贼熏泽怎糟澡葬泽贼澡藻枣怎灶糟贼蚤燥灶蚤泽泽蚤灶早造藻熏贼澡藻皂葬灶原皂葬鄄

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在智能家居控制系统中袁国内外对于该核心技术给出了众

多的解决方案袁大体可以分为猿类院淤基于键盘尧红外遥控器的

家居控制硬件解决方案袁该方案需要对控制终端的硬件和软件

分别设计袁且设计过程复杂袁对于设备的升级和维护的成本较

高曰于基于电脑作为控制终端袁通过电脑对家居中的设备进行本

地或远程的控制袁其最大的缺点就是家居控制终端不可移动袁使

用不方便曰盂基于手机作为家居控制终端袁通过蓝牙尧宰蚤原云蚤和

郧杂酝等方式实现对家居系统的控制

咱猿原缘暂

袁这种方式具有方便尧快

捷和可移植性强等特点袁但采取该方式的控制终端不是很多袁且

大部分操作界面不友好袁用户体验差等问题遥

通过对比以上三种方式优缺点以及安卓系统的开源性和广

泛性

咱缘暂

袁本文设计了基于粤灶凿则燥蚤凿平台的移动控制终端遥采用

杂栽酝猿圆模块作为物联网关的主控板袁与分布在家居各个房间的

环境监测和家居设备节点相连接袁实现了安卓控制终端对家居

的远程监控和设备控制袁构成一套操作便捷尧人机交互友好尧功

能丰富的智能家居系统遥

员智能家居系统整体概述

智能家居系统如图员所示包括院基于粤灶凿则燥蚤凿平台的控制终

端尧云服务器尧物联网关和家居终端节点遥其中控制终端粤孕孕提

供人机交互的界面曰云服务器负责网络数据的交互和数据存储曰

物联网关存储家居设备信息袁接收控制端指令信息袁发送环境监

测的数据包曰家居终端节点主要包括控制和环境监测遥其中环境

监测主要监控红外尧温度尧湿度尧烟雾等传感器袁开关控制主要控

制包括窗帘尧灯光尧插座尧门禁和空调等家居设备遥初始化时控制

终端粤孕孕和物联网关在同一个无线局域网中绑定操作渊详见本

文圆援猿援员冤遥控制终端粤孕孕借助网络发送数据包袁云服务器收到数

据包后发送至家庭路由器袁物联网关通过路由器转发获取到数据

包

咱远暂

袁物联网关将数据包解析并发送至控制电器袁实现控制终端

粤孕孕远程控制智能家居的效果

咱苑暂

曰同理袁环境监测获取到红外尧烟

雾和温度等传感器的监测数据发送至物联网关袁网关将数据封装

成数据包发送至云服务器袁云服务器将数据推送至控制终端

粤孕孕袁从而实现了控制终端粤孕孕对家居的实时监测和控制遥

鄢浙江理工大学研究生创新研究项目渊再悦载员缘园圆员冤

图员智能家居系统整体设计图

圆控制终端粤孕孕的设计与实现

圆援员控制终端粤孕孕功能框架

控制终端的粤孕孕的功能框架如图圆所示袁主要分为五大功

能模块院登录尧设备尧情景尧安防和设置遥登录模块主要是对于该

系统的用户验证的实现袁首次登录时袁如果没有账号可选择手机

号注册或通过匝匝和微信第三方登录袁当忘记账户密码时袁可通

过发送验证码的方式重置密码袁账户登录成功后可设置绑定手

机指纹登录曰设备模块主要是显示与账户绑定的物联网关信息袁

同一个账号可绑定多个物联网关模块袁点击每个物联网关条目

可进入与该物联网关关联的子节点列表袁可对每个子节点独立

控制袁野情景冶模式下对节点的组合控制袁实现一键控制多个家居

设备的效果曰安防模块实现远程调控摄像头尧视频传输尧信息存

储和双向语音对讲等功能曰设置模块是对粤孕孕的整体设置主要

包括院野个人中心冶尧野指纹登录冶尧野语音交互冶和野分享冶等功能遥

叶工业控制计算机曳圆园员苑年第猿园卷第员圆期

图圆移动终端功能框架图

圆援圆控制终端粤孕孕程序设计流程

控制终端粤孕孕程序设计

如图猿所示袁主要流程如下院

员冤用户注册和登录遥首次

登录控制终端粤孕孕时袁可选择

手机账号注册登录袁也可通过

第三方平台授权登录袁登录成

功后可在设置界面开启指纹登

录袁即将当前账户信息与手机

保存的指纹信息绑定袁下次登

录可直接通过指纹登录渊目前

仅支持安卓远援园以上系统冤遥

圆冤获取物联网关节点信息遥

登录成功后袁控制终端粤孕孕会

请求服务器获取与该账号所绑

定的物联网关信息袁如检测不

到与之绑定的物联网关信息会

提示用户绑定是否需要绑定物

联网关袁如需绑定袁则进入物联

网关绑定操作的流程渊详见本

文圆援猿援员冤袁绑定成功后袁控制

终端粤孕孕会获取与该物联网

图猿控制终端粤孕孕程序设计流程图

关连接的设备节点信息袁控制终端粤孕孕可对该节点信息进行独

立操作或在野情景冶模块中实现组合操作遥

猿冤移动终端与物联网关交互遥绑定成功后袁用户便可通过控

制终端粤孕孕的可视化操作界面对物联网关节点设备进行控制袁

在野设备冶模块中展示物联网关所关联的所有节点信息袁包括院开

关控制和环境监测的子节点信息遥用户可通过点击屏幕操作袁也

可通过语音操作设备袁如院野进入回家模式冶袁与野回家模式冶相关

联的所有家居设备便会自动打开遥

圆援猿通信模块的设计与实现

圆援猿援员控制终端粤孕孕通信流程设计

控制终端粤孕孕通信流程设计如图源所示袁主要流程如下院

员冤控制终端粤孕孕绑

定物联网关遥首先判断控

制终端粤孕孕与物联网关

是否在同一个局域网中袁

控制终端粤孕孕通过杂燥糟噪鄄

藻贼发送基于哉阅孕协议的

广播信息袁来查找物联网

关设备遥控制终端通过

杂燥糟噪藻贼

野

发送广播地址为

播

圆缘缘援圆缘缘援圆缘缘援圆缘缘

袁由于其特殊性

冶

袁

的

该广

广

播不会被路由器路由

咱愿暂

当物联网关在该局域网

遥

图源控制终端粤孕孕通信设计流程图

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中袁会接收到该广播信息并反馈该网关的陨孕地址和端口号袁控

制终端粤孕孕获取到这些信息后袁反馈至云服务器遥反之袁物联网

关无法接收到控制终端粤孕孕发送的广播信息袁不能及时反馈其

陨孕地址和端口号袁两者之间无法建立绑定操作遥

圆冤云服务器绑定物联网关遥当物联网关与控制终端粤孕孕建

立绑定操作后袁控制终端粤孕孕将其陨孕地址尧端口号和登录账号

采用匀贼贼责悦造蚤藻灶贼接口的责燥泽贼请求方式袁将其发送至云服务器袁

云服务器获取到物联网关的陨孕地址和端口号后袁采取基于

杂燥糟噪藻贼的栽悦孕协议与物联网关建立通信连接遥

猿冤控制终端粤孕孕与云服务器通信遥在绑定操作时控制终端

粤孕孕与物联网关之间建立的基于杂燥糟噪藻贼的哉阅孕协议的连接袁

由于该方式通信方式具有不稳定和安全性较差等缺点袁因此当

物联网关绑定操作完成后袁控制终端粤孕孕可通过澡贼贼责协议访问

云服务器袁通过云服务器将数据转发至物联网关袁形成比较稳定

的通信连接遥

圆援猿援圆应用层帧格式的定义

目前智能家居在模块通信上缺少统一的协议标准袁不同厂

商都是自定义各自设备的通信协议遥表员是本系统的应用层报

文帧格式定义遥

表员应用层帧格式定义

圆援猿援猿杂燥糟噪藻贼套接字实现

在进行网络的数据传输过程中袁难免会遇到多个应用程序

同时访问服务端导致并发问题袁为了防止不同的应用程序在进

程间网络通信和连接过程出现该问题袁本系统采用杂燥糟噪藻贼套接

字来处理该问题遥在本系统中控制终端粤孕孕与物联网关的绑定

过程采用的是哉阅孕协议袁云服务器与物联网关的网络通信采用

的是栽悦孕协议遥

员冤基于栽悦孕协议的杂燥糟噪藻贼通信核心代码如下院

杂燥糟噪藻贼泽燥糟噪藻贼越灶藻憎杂燥糟噪藻贼穴雪鸦

泽燥糟噪藻贼援糟燥灶灶藻糟贼穴灶藻憎陨灶藻贼杂燥糟噪藻贼粤凿凿则藻泽泽穴陨孕熏孕燥则贼雪熏圆园园园雪鸦

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遭怎枣枣藻则越造蚤灶藻垣遭怎枣枣藻则鸦妖

圆冤建立哉阅孕协议的杂燥糟噪藻贼通信核心代码如下院

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糟造蚤藻灶援则藻糟藻蚤增藻穴则藻糟增孕葬糟噪藻贼雪鸦

杂贼则蚤灶早蚤责越则藻糟增孕葬糟噪藻贼援

早藻贼粤凿凿则藻泽泽穴雪援贼燥杂贼则蚤灶早穴雪援

泽怎遭泽贼则蚤灶早穴员雪鸦

圆援猿援源匀贼贼责协议通信的实现

本系统中的澡贼贼责网络访问框架使用粤责葬糟澡藻提供的匀贼贼责鄄

悦造蚤藻灶贼袁实际开发中设置为孕韵杂栽请并添加了连接超时等异常的

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处理遥网络通信的操作是比较耗时袁系统需开辟一个独立的线程

来处理该操作袁本系统中需要网络操作的地方较多袁如不断地开

启线程袁会导致系统运行效率降低袁因此袁本系统采用线程池机

制来解决该问题遥匀贼贼责的通信步骤与杂燥糟噪藻贼基本类似袁不同的

是匀贼贼责通信接收的是允泽燥灶格式的数据袁因此需要对返回的数

据格式进行解析遥

圆援源哉陨界面展示

智能家居控制端粤孕孕的界面简洁和人机交互友好是本系

统设计的一大前提袁本系统的哉陨界面包括登录区和功能区两部

分袁其中登录区如图缘所示主要包括院野登录冶尧野注册冶尧野忘记密

码冶尧野第三方登录冶和野指纹登录冶等功能遥

基于粤灶凿则燥蚤凿平台的智能家居客户端系统的设计与实现

员原电机模块曰圆原物联网关系统模块

图苑系统测试图

图缘登录区展示图

功能区如图远所示袁主要包括野设备冶尧野安防冶尧野情景冶和野设

置冶四个界面遥

对于安防监控的测试袁通过该界面可正常实现对摄像头的远程

操控尧视频图片的传输和语音对讲遥

源结束语

本文设计的基于安卓系统的智能家居系统袁相比其他方式

的优势主要体现在以下三点院淤易于推广袁基于安卓操作系统的

平台上安装和使用袁适配市面上常见的安卓手机渊安卓圆援猿以

上冤袁不需要另外配置孕悦或其他操控硬件曰于操作界面友好袁基

于安卓手机端的远程控制袁可随时随地远程控制物联网关和安

防设备曰盂功能丰富袁多种登录方式院账号尧第三方和指纹袁多种

操控方式院屏幕触控和语音操控袁关联所有的家居设备院物联网

关和安防摄像头遥经实际测试验证袁本智能家居系统达到预期需

求分析效果袁对智能家居的发展和应用具有一定的意义遥

参考文献

咱员暂童江松袁李仁旺袁钱小燕援基于粤砸酝的智能家居红外控制系统设计

咱圆暂莫满春援射频路由算法的研究及智能家居无线控制系统的实现咱阅暂援

图远功能区展示图

咱猿暂再藻燥蕴运熏宰藻燥灶悦允援砸藻皂燥贼藻原糟燥灶贼则燥造造藻凿匀燥皂藻粤怎贼燥皂葬贼蚤燥灶杂赠泽鄄

贼藻皂灾蚤葬月造怎藻贼燥燥贼澡匀燥灶藻晕藻贼憎燥则噪

粤灶灶怎皂悦燥灶枣藻则藻灶糟藻援栽燥噪赠燥熏圆园园源押圆愿圆源原圆愿圆怨

广州院中山大学袁圆园园愿院圆缘原圆愿

眼悦演辕辕孕则燥糟燥凿杂陨悦耘圆园园猿

咱允暂援浙江理工大学学报袁圆园员缘袁猿猿渊员冤院员圆源原员圆怨

猿测试分析

在实际测试中袁对智能家居系统的控制功能尧安防功能和通

信功能进行测试袁在同一个局域网中配置控制终端粤孕孕与物联

网关的绑定操作袁在无线局域网较好的情况下绑定操作成功率

在怨缘豫左右遥在绑定成功后袁使用控制终端粤孕孕对物联网关节

点和安防监控设备进行实际测试遥如图苑所示袁为实际测试的效

果袁其中图苑葬展示物联网关设备节点袁通过该界面可直接控制

家居节点设备袁例如滑动野设定电机转速冶的按钮袁触发电机旋

转袁由图苑遭可以看出电机随着粤孕孕设置的速度在不断旋转袁实

现远程控制家居设备的效果袁对于其他家居设备的效果通电机

控制类似遥通过该界面可获取到环境监测的数据袁如图苑葬所示

野环境温度冶为圆远益袁野环境湿度冶为远猿豫则澡遥图苑糟显示物联网关

渊上接第苑怨页冤

咱源暂杨玲袁陈伟康袁程勇袁等援基于粤灶凿则燥蚤凿的智能家居系统的设计与实现

咱缘暂禹谢华袁邓林茂袁张晓云袁等援基于粤灶凿则燥蚤凿与粤则凿怎蚤灶燥智能家居控制

咱远暂邵保新援云架构下的声控智能家居系统咱阅暂援郑州院郑州大学袁圆园员源

计算机应用与软件袁圆园员猿袁猿园渊源冤院员员猿原员员缘

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系统的设计与实现咱允暂援山东农业大学学报渊自然科学版冤袁圆园员苑袁源愿

咱苑暂李中平袁邱健峰袁李璐袁等援粤灶凿则燥蚤凿手机远程控制关键技术分析咱允暂援

咱愿暂秦利红袁秦会斌袁诸坚彬袁等援基于粤灶凿则燥蚤凿平台智能家居客户端的设

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咱怨暂杨崇瑞援激光诱导击穿光谱数据处理方法研究咱阅暂援北京院北京交通大

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