王磊 河南科技大學國際教育學院

智能家居安防系統(tǒng)設計

王磊 河南科技大學國際教育學院

智能家居是在互聯(lián)網(wǎng)的影響之下物聯(lián)化的體現(xiàn)。智能家居通過物聯(lián)網(wǎng)技術將家中的各種設備（如音視頻設備、照明系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、網(wǎng)絡家電等）連接到一起，進行各種通訊控制。與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，還兼?zhèn)渚W(wǎng)絡通信、信息家電、設備自動化等功能?？蓭椭彝ヅc外部保持信息交流暢通，優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效安排時間，增強家居生活的安全性，甚至為各種能源費用節(jié)約資金。

智能家居 物聯(lián)網(wǎng) Android 無線通訊

1 引言

隨著全球信息化浪潮的來臨和家庭網(wǎng)絡的興起，人們的家居生活正在朝著數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的方向發(fā)展。網(wǎng)絡技術的迅速發(fā)展以及人工智能技術跨學科交叉應用的逐漸增多，為智能家居系統(tǒng)設計和實現(xiàn)提供了新的思路和方法。目前智能家居正朝著具備無線遠程和近程控制相結合，集多媒體、游戲娛樂功能于一身的家電控制等方向發(fā)展，其核心技術為擴展性強的智能家居控制器和滿足信息傳輸所需要的家庭組網(wǎng)。智能家居是智能環(huán)境的一個重要組成部分，隨著人們生活水平的提高，該領域的研究越來越受到國內(nèi)外各大學和研究機構的重視。

2 系統(tǒng)框架結構

2.1 家庭網(wǎng)關硬件設計

本設計方案采用HF-LPT100作為家庭網(wǎng)關控制中心，HFLPT100是一種超低功耗的嵌入式Wi-Fi模組，支持WEP、WPA/ WPA2安全模式，支持STA/AP/STA+AP共存工作模式，可以提供十分靈活的組網(wǎng)方式和網(wǎng)絡拓撲結構。本方案使用基于STA+AP共存的無線網(wǎng)絡模式，網(wǎng)關開啟STA+AP功能，并通過TCP連接與網(wǎng)絡中的服務器相連。同時手機/PAD等設備可連接到AP接口，控制串口設備或對模塊進行設置。

本方案在家用電器、照明設備、感溫設備、氣體檢測設備和各種安防設備中搭載了NRF24L01無線通信模塊，用它來控制或監(jiān)測各種家居設備并與HF-LPT100通信。NRF24L01模塊采用2.4Ghz全球開放ISM頻段，具有126頻道，滿足多點通信和跳頻通信需要，內(nèi)置專門穩(wěn)壓電路，工作電壓僅為1.9-3.6V可直接連接各種單片機使用，軟件編程非常方便，非常適合用來為MCU系統(tǒng)構建無線通信功能。Enhanced Short Burst協(xié)議還具有可選的內(nèi)置包應答機制，可極大降低丟包率，保證通訊質量。

2.2 Android軟件設計

Android的客戶端控制系統(tǒng)設計主要包括UI與Socket通信，該系統(tǒng)由一個或多個組件構成，組件包括activities、services、content providers、broadcast receivers等，每個組件在應用程序中完成不同的任務，每個組件可以單獨被激活，或由其他應用程序激活。

在網(wǎng)絡編程方面，Android提供了非常好的支持。針對TCP傳輸，Android提供Socket類和SetverSocket類。針對UDP傳輸，Android提供DatagramSocket類和DatagramPackage類。Socket編程是比較底層的網(wǎng)絡編程方式，是建立其他應用協(xié)議的基礎。通過創(chuàng)建Socket對象，就可以打開輸入輸出流來進行通信。具體實現(xiàn)步驟如下：

Socket(InetAddress/String remoteAddress,int port):創(chuàng)建連接到指定遠程主機，遠程端口的Socket。當客戶端，服務器端產(chǎn)生對應的Socket之后，程序無須區(qū)分服務器、客戶端，而是通過各自的Socket進行通信。Socket提供了如下兩個方法來獲取輸入流和輸出流，InputStream getInputstream()，用于返回該Socket對象對應的輸入流，讓程序通過輸入流從Socket中取出數(shù)據(jù)。OutputStream getOutputstream()用于返回該Socket對象對應的輸出流，讓程序通過輸出流從Socket中輸出數(shù)據(jù)。

3 結束語

下一步還會繼續(xù)開發(fā)PC端、網(wǎng)頁端以及微信公眾號等客戶端對家庭中的用電器、家具設備以及照明設備進行遠程或近程遙控。目前已經(jīng)實現(xiàn)了遠程和近程控制電燈、門窗、監(jiān)控等功能。該系統(tǒng)還具有溫濕度檢測，液體泄漏檢測，氣體泄漏檢測，明火檢測等功能。在智能防盜方面，用戶可以通過遠程查看室內(nèi)的攝像頭來了解家中情況并及時報警。

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