基于Android的智能環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)

顏世波

【摘要】本文主要介紹一款基于Android開發(fā)的智能環(huán)境管理系統(tǒng)，通過(guò)客戶端檢測(cè)空氣中PM2.5以及co2濃度的變化，為環(huán)境管理、污染源控制、環(huán)境規(guī)劃等提供科學(xué)依據(jù)。以便提高環(huán)境質(zhì)量。智能實(shí)時(shí)監(jiān)控檢測(cè)對(duì)環(huán)境保護(hù)有著巨大的推動(dòng)作用。該系統(tǒng)的開發(fā)對(duì)環(huán)境檢測(cè)保護(hù)有著良好的作用。

【關(guān)鍵詞】環(huán)境;PM2.5;智能;Android

1、引言（introduction）

環(huán)境監(jiān)測(cè)是通過(guò)對(duì)人類和環(huán)境有影響的各種物質(zhì)的含量、排放量的檢測(cè)，跟蹤環(huán)境質(zhì)量的變化，確定環(huán)境質(zhì)量水平，為環(huán)境管理、污染治理等工作提供基礎(chǔ)和保證。簡(jiǎn)單地說(shuō)，了解環(huán)境水平，進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)，是開展一切環(huán)境工作的前提。環(huán)境監(jiān)測(cè)的目的是為了準(zhǔn)確、及時(shí)、全面地反映環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，為環(huán)境管理、污染源控制、環(huán)境規(guī)劃等提供科學(xué)依據(jù)。

智能環(huán)境監(jiān)測(cè)指通過(guò)計(jì)算機(jī)、傳感器、通信網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)，動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的獲取和監(jiān)測(cè)環(huán)境的各項(xiàng)指標(biāo)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)重點(diǎn)集中在空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)，對(duì)一個(gè)區(qū)域內(nèi)的能夠代表空氣質(zhì)量的污染物例如PM2.5等進(jìn)行檢測(cè)

2、系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)（The system function design）

圖1系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖

Fig.1 system design

（1）客戶端

客戶端運(yùn)行在平板電腦上，操作系統(tǒng)采用 Android系統(tǒng)，用戶可以過(guò)平板電腦實(shí)時(shí)看到當(dāng)前環(huán)境指標(biāo)數(shù)值，比如co2濃度、PM2.5數(shù)值，空氣污染等級(jí)等;對(duì)每個(gè)傳感器數(shù)值的極值（預(yù)警值）可以設(shè)置，當(dāng)前值超過(guò)預(yù)警值時(shí)，頁(yè)面會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。例如PM2.5值過(guò)大，頁(yè)面會(huì)變得模糊等。

（2）服務(wù)端

服務(wù)端運(yùn)行在定制實(shí)驗(yàn)箱硬件上，操作系統(tǒng)采用 Android系統(tǒng)，服務(wù)端一方面接受客戶端數(shù)據(jù)讀取請(qǐng)求，給予響應(yīng);另一方面通過(guò)串口讀取外接zigbee模塊采集到的環(huán)境指標(biāo)數(shù)據(jù);服務(wù)器端直接與傳感器通信，通過(guò)zigbee模塊獲取數(shù)據(jù)，服務(wù)器端發(fā)送請(qǐng)求來(lái)獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和展示。

（3）客戶端與服務(wù)端連接

通過(guò)wifi網(wǎng)絡(luò)連接;客戶端自動(dòng)判斷是否是Wifi或者是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)情況，提示用戶連接網(wǎng)絡(luò)。

（4）協(xié)調(diào)器

一個(gè)單片機(jī)，集成了 zigbee模塊，與外部各種傳感器以及繼電器通信，傳感器以及繼電器也是集成了 zigbee模塊;

（5）協(xié)調(diào)器與傳感器連接

傳感器和協(xié)調(diào)器之間通過(guò)zigbee通信;

（6）服務(wù)端與協(xié)調(diào)器

通過(guò)串口數(shù)據(jù)線連接;

3、系統(tǒng)環(huán)境搭建（System environment）

開發(fā)系統(tǒng)軟件和工具版本：jdk1.7、adt-bundle-windows-x86_64-20130917（Eclipse）

系統(tǒng)運(yùn)行版本：Android4.0及更高的Android版本

4、開發(fā)流程及關(guān)鍵技術(shù)（The Process and key technology development）

4.1、開發(fā)流程

系統(tǒng)開發(fā)的主要流程如圖2所示：

圖2 系統(tǒng)開發(fā)流程圖

Fig.2 system development flow chart

4.2、關(guān)鍵技術(shù)

客戶端與服務(wù)端通信采用 http 消息，消息的 body 采用 JSON 格式描述。使用HttpPost連接，移動(dòng)端（Android）通過(guò)HttpPost請(qǐng)求獲取服務(wù)器數(shù)據(jù)，服務(wù)器通過(guò)JSON數(shù)據(jù)格式返回給請(qǐng)求者。移動(dòng)端解析數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行圖表展示等操作。客戶端每隔3秒向服務(wù)器端請(qǐng)求一次數(shù)據(jù)，對(duì)請(qǐng)求到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，以折線圖、文本格式在界面上展示給用戶。

系統(tǒng)的折線圖部分使用Android自帶畫圖工具，CharView類繼承自View 復(fù)寫Draw方法進(jìn)行圖形的繪制，新建方法upData更新圖形，重新繪制圖形。這樣就可以展示實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)折線圖。

系統(tǒng)服務(wù)器端Http Server則負(fù)責(zé)接收來(lái)自客戶端的請(qǐng)求，當(dāng)請(qǐng)求到達(dá)時(shí)創(chuàng)建一個(gè)線程處理該請(qǐng)求，線內(nèi)部首先解析請(qǐng)求，根據(jù)請(qǐng)求的參數(shù)區(qū)分進(jìn)行后續(xù)的業(yè)務(wù)邏輯處理，業(yè)務(wù)邏輯處理過(guò)程會(huì)消息隊(duì)列中讀取采集到的串口數(shù)據(jù)，處理完畢后構(gòu)造響應(yīng)消息應(yīng)答客戶端設(shè)備。

5、結(jié)論（Conclusion）

當(dāng)前，我國(guó)大氣污染形勢(shì)嚴(yán)峻，以可吸入顆粒物（PM10）、細(xì)顆粒物（PM2.5）為特征污染物的區(qū)域性大氣環(huán)境問(wèn)題日益突出，損害人民群眾身體健康，影響社會(huì)和諧穩(wěn)定。隨著我國(guó)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的深入推進(jìn)，能源資源消耗持續(xù)增加，大氣污染防治壓力繼續(xù)加大。反映到終端上，則是以用戶為中心的設(shè)計(jì)，在給用戶帶來(lái)豐富的內(nèi)容和服務(wù)的同時(shí)，更重要的是給用戶提供良好的體驗(yàn)。該系統(tǒng)對(duì)大氣環(huán)境檢測(cè)，保障了環(huán)境不被污染，空氣清新。提高用戶的生活質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]Android A Programmers Guide . Jerome（J.F.）DiMarzio? DOI：10.1036、0071599886

[2]林城. Android 2.3 應(yīng)用開發(fā)實(shí)戰(zhàn)[J] . 機(jī)械工業(yè)出版社，2011：17-321.

[3]韓超. Android經(jīng)典應(yīng)用程序開發(fā)[J] . 人力資源出版社，2011：5-18.

[4]劉衛(wèi)國(guó)，姚昱禹. Android與J2ME平臺(tái)間即時(shí)通信的研究與實(shí)現(xiàn)[J]. 中南大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院.? 2008年12期：118-120.

[5]劉平.? Android手機(jī)訪問(wèn)服務(wù)器的一種數(shù)據(jù)交互方法[J] . 西安財(cái)經(jīng)學(xué)院 網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)在教育技術(shù)中心，2010-09：96-102.

[6]研究領(lǐng)域：軟件開發(fā).

本文受安徽省青年人才基金重點(diǎn)項(xiàng)目（2013SQRL106ZD）支持。