引言

智能家居以住宅為平臺(tái)，利用先進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、綜合布線技術(shù)和無(wú)線技術(shù)，將與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合在一起。目的是使家居生活更加智能化、信息化、人性化和節(jié)能化，核心目標(biāo)是提升家居生活的質(zhì)量。

智能家居系統(tǒng)的核心部分是智能家居的終端控制部分，結(jié)合當(dāng)前的市場(chǎng)狀況，主要有3種解決方法。

1）使用傳統(tǒng)的紅外遙控器，可觸摸的顯示屏來(lái)控制家電。市場(chǎng)上大多數(shù)生產(chǎn)廠商均使用該方法。該方法的缺點(diǎn)是無(wú)法達(dá)到遠(yuǎn)程控制家電的目標(biāo)，只能在本地對(duì)其進(jìn)行控制。而且維修時(shí)十分不便，需購(gòu)買指定廠商的控制器。

2）使用電腦運(yùn)行智能家居終端控制軟件進(jìn)行控制，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對(duì)家居系統(tǒng)的控制。采用此種控制方式的缺點(diǎn)和第一種方法類似，該種方法雖然可達(dá)到遠(yuǎn)程控制家電的目標(biāo)，但只能在固定地點(diǎn)登錄控制，電腦不便隨身攜帶導(dǎo)致其不能靈活，快捷地控制智能電器。

3）基于Android的手機(jī)和平板電腦的廣泛應(yīng)用，可以使用手機(jī)或平板電腦作為智能家居的控制終端，使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)（Wifi，GSM（GlobalSystemforMobileCommunication）等）對(duì)智能家居系統(tǒng)進(jìn)行控制，可真正實(shí)現(xiàn)方便、遠(yuǎn)程控制家用電器，給住戶帶來(lái)更好的用戶體驗(yàn)，以達(dá)到提升家居質(zhì)量目標(biāo)。

該控制終端主要特點(diǎn)：

1）基于Android系統(tǒng)進(jìn)行終端控制軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，使用了基于ActivityGroup的更好的應(yīng)用程序框架，使用SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)，它是輕量級(jí)的開源，具有良好的可拓展性和兼容性，采用圖形化界面，直觀簡(jiǎn)單，操作容易，可給用戶更好的體驗(yàn)效果;

2）手機(jī)可通過GSM或Wifi遠(yuǎn)程控制智能家電。

1、Android智能家居終端控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1．1、Android平臺(tái)

Android是基于Linux的自由并開放源代碼的操作系統(tǒng)，是強(qiáng)大靈活的智能終端平臺(tái)。主要應(yīng)用在移動(dòng)設(shè)備上，如智能手機(jī)，平板電腦。據(jù)IDC（InternetDataCenter）的最新數(shù)據(jù)顯示，Android已成為最受歡迎的智能手機(jī)平臺(tái)。該平臺(tái)由4部分組成，分別為操作系統(tǒng)、中間件、用戶界面及應(yīng)用軟件。相比于其他移動(dòng)設(shè)備使用的操作系統(tǒng)，其優(yōu)勢(shì)也相當(dāng)明顯。

1．2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

該系統(tǒng)基于Android，利用Android操作系統(tǒng)提供的各種資源實(shí)現(xiàn)。用戶的家中內(nèi)部定制安裝了智能家電，如電視機(jī)、窗簾、空調(diào)和加濕器等。因此在實(shí)現(xiàn)過程中利用反射機(jī)制加載控制模塊。用戶可對(duì)顯示在手機(jī)或平板電腦上的智能電器實(shí)施控制，如控制電器的開關(guān)，窗簾的升降，空調(diào)的溫度，電視的選臺(tái)等功能。用戶可通過手機(jī)隨時(shí)隨地遠(yuǎn)程控制家電的狀態(tài)，高效、靈活。

1．3、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程

系統(tǒng)使用Eclipse作為開發(fā)環(huán)境，使用ADT（AndroidDevelopmentTools）作為開發(fā)插件?；贏ndroid完成以上的系統(tǒng)目標(biāo)，用戶使用觸摸屏與系統(tǒng)進(jìn)行交互。系統(tǒng)開發(fā)流程如圖1所示。系統(tǒng)通過發(fā)送一些設(shè)定系統(tǒng)指令，完成對(duì)家電的控制。用戶可以設(shè)置本地客戶端的狀態(tài)，完成清除系統(tǒng)緩存等用戶操作。另外，集成了一些新聞，咨詢?yōu)g覽相關(guān)功能，功能設(shè)計(jì)如圖2所示。

2、客戶端實(shí)現(xiàn)

2．1、用戶控制

用戶控制（客戶端）設(shè)計(jì)主要涉及用戶UI界面、Socket通信、線程和SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與使用。應(yīng)用程序使用Activity，ActivityGroup，Service，ProcessBar，Handler，ListView等多種組件，每個(gè)組件完成相應(yīng)的任務(wù)，采用不同布局方式，如LinearLayour，GridLayout，TableLayout等，完成用戶UI界面的顯示。該終端控制系統(tǒng)使用流程圖如圖3所示。

圖3 流程圖

2．2、關(guān)鍵功能

在ActivityGroup中設(shè)計(jì)了5個(gè)子界面，分別為“首頁(yè)”，“新聞”，“短信”，“更多”和“退出”。進(jìn)入客戶端“首頁(yè)”時(shí)，利用Android反射機(jī)制對(duì)圖片進(jìn)行加載，顯示家里的智能電器，點(diǎn)擊相應(yīng)電器圖標(biāo)，可對(duì)相應(yīng)的電器進(jìn)行控制。如點(diǎn)擊空調(diào)圖標(biāo)，進(jìn)入對(duì)空調(diào)控制界面，其集成控制空調(diào)開關(guān)、溫度和掃風(fēng)模式等功能。該客戶端還集成了一些娛樂功能，用戶可以查看最近的新聞，資訊等。為方便用戶的使用，在“短信”頁(yè)面中，搜集了當(dāng)前智能家電的狀態(tài)，可以以短信的形式發(fā)送給家里的其他人，以便提醒和確認(rèn)。在“更多”界面中提供給用戶一些可以自定義的功能，如設(shè)置客戶端的亮度顯示模式、白天和夜晚，可以修改登錄密碼，找回密碼等功能。退出界面實(shí)現(xiàn)退出客戶端程序，并給出是否真的退出本程序的操作提示，防止用戶誤操作帶來(lái)不友好的用戶體驗(yàn)。提高程序的容錯(cuò)能力?？蛻舳私缑嫒鐖D4所示。

圖4 客戶端界面

2．3、數(shù)據(jù)庫(kù)

該程序使用的是SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)，SQLite是一款輕型的數(shù)據(jù)庫(kù)，是遵守ACID（Atomicity，Consistency，IsolationDurability）的關(guān)聯(lián)式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，目前已經(jīng)應(yīng)用于很多嵌入式產(chǎn)品中。它占用資源非常低并且能支持Windows/Linux/Unix等主流的操作系統(tǒng)，具有很好的可移植性，使用非常方便，同時(shí)能與程序語(yǔ)言Java等相結(jié)合。由于是輕量級(jí)的數(shù)據(jù)庫(kù)，所以可以降低管理數(shù)據(jù)的額外開銷。同時(shí)SQLite支持基本數(shù)據(jù)類型，如BLOB、CLOB、BOOLEAN、TEXT等［1］。在Android程序中可以很方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的操作，如其為開發(fā)者提供了SQLiteDatabase類，該類對(duì)數(shù)據(jù)的基本操作———添加（Create）、查詢（Ｒetrieve）、更新（Update）和刪除（Delete）操作（簡(jiǎn)稱為CＲUD）進(jìn)行了封裝，提供了方便使用的API（ApplicationProgrammingInterface）。

2．4、Socket編程

Android提供了非常方便的網(wǎng)絡(luò)編程接口，直接提供了tcp和udp傳輸封裝類，通過創(chuàng)建Socket對(duì)象，使用inputstream、outputstream即可完成client與server之間的通信［1，6］。client與server大致通信過程如下（圖5）：

圖5 通信過程

1）服務(wù)器端將ServerSocket對(duì)象實(shí)例化，同時(shí)設(shè)置監(jiān)聽端口，等待客戶端發(fā)出的連接請(qǐng)求;

2）客戶端將Socket對(duì)象實(shí)例化，同時(shí)指定將要連接的服務(wù)器端ipaddress與portnumber，向服務(wù)器發(fā)出連接請(qǐng)求;

3）服務(wù)器端監(jiān)聽到客戶端發(fā)來(lái)的連接請(qǐng)求，同時(shí)對(duì)客戶端發(fā)來(lái)的請(qǐng)求給與響應(yīng)并建立與客戶端的通信連接;

4）客戶端給服務(wù)器發(fā)出命令和數(shù)據(jù)請(qǐng)求;

5）服務(wù)器接受客戶端發(fā)來(lái)的請(qǐng)求，進(jìn)行相應(yīng)處理，并將結(jié)果返回給客戶端;

6）客戶端接收服務(wù)器返回的結(jié)果，并將結(jié)果呈現(xiàn)給用戶;

7）如此反復(fù)執(zhí)行3）～6）步，直至客戶端不再發(fā)出新的請(qǐng)求;

8）客戶端與服務(wù)器端中斷連接，并分別回收相應(yīng)的資源，結(jié)束兩者之間的通信。

3、電器的交互控制

用戶在進(jìn)入客戶端首頁(yè)中點(diǎn)擊家電，跳轉(zhuǎn)到家電的控制界面，在控制界面中用戶設(shè)置家電的狀態(tài)，如開關(guān)，空調(diào)的掃風(fēng)模式，加濕器的濕度等參數(shù)。點(diǎn)擊控制界面中的“提交”按鈕后，客戶端將用戶輸入的信息進(jìn)行相應(yīng)的格式轉(zhuǎn)換后打包發(fā)送給服務(wù)器端;服務(wù)器端接受客戶端發(fā)來(lái)的請(qǐng)求，解析相應(yīng)的參數(shù)，控制家電使其做出相應(yīng)的改變，并將響應(yīng)結(jié)果返回給服務(wù)器端;服務(wù)器端將響應(yīng)結(jié)果返回客戶端，客戶端將反饋結(jié)果呈現(xiàn)給用戶。用戶再根據(jù)返回的信息決定下一步的操作，智能家電的交互過程如圖6所示。

圖6 ?交互過程

4、結(jié)語(yǔ)

通過安裝應(yīng)用程序，輸入合法的用戶名和口令后，可完成對(duì)智能家用電器的遠(yuǎn)程控制，隨時(shí)隨地掌控家中的電器狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)家中電器的集中與統(tǒng)一管理。該系統(tǒng)基于目前流行的Android操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)智能家居客戶端，一方面可以給用戶帶來(lái)良好的用戶體驗(yàn)，以方便用戶無(wú)需購(gòu)買其他的終端控制裝置，只需下載安裝包，即可在手機(jī)或平板電腦上安裝運(yùn)行。另外，用戶可以使用GSM或Wifi實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。與其他幾種控制方式相比優(yōu)勢(shì)明顯，而且可移植性好，市場(chǎng)潛力大，易于推廣使用，而且硬件成本低，可擴(kuò)展性好。該系統(tǒng)還有許多待完善的地方，家用電器的種類目前是固定不變的，還需要添加用戶自定義功能，動(dòng)態(tài)的增刪家用電器，并且用戶可以直接與動(dòng)態(tài)添加的家用電器進(jìn)行交互。