基于Android的智能家居系统的研究与实现

1、基于Android的智能家居系统的研究与实现 184 分类号： 学校代号：1 5 UDC： 110903021 密级： 学 号：2 广东工业大学硕士学位论文 工学硕士 ndroi 基于A d的智能家居系统的 研究与实现 王朝华 指导教师姓名、职称： 企业导师姓名、职称： 专业或领域名称： 学生所属学院： 论文答辩日期： ADissertation Submittedto of GuangdongUniversity Technology forthe ofMasterof Science Degree Engineering ResearchandI ofSmart mplementation

2、 HOmeBasedonAndroidPlatform Master Chaohua Candidate"Wang Huai Supervisor：ProfessorTong 7>2012 May SchoolofInformation Engineering of GuangdongUniversityTechnology 0006 GuangzhouGuangdongPRChina51 摘要 摘要 本文首先介绍了当前市场存在的智能家居控制系统的解决方案，智能 家居控制系统应用的相关技术的概况，然后经过大量的研究分析和对比， 最后提出控制解决方案。本文将智能家居控制系统，分成

3、三大部分来解决， 而这三个部分是割裂的，其各个部分独立设计，彼此没有影响，最后各个 部分设计统一接口，再相互连接起来，组成一个有机的智能家居控制系统。 本方案以实际需求出发，根据当前智能家居控制系统应用的相关技术，经 过研究和设计，尝试找到了一种可以兼容当前智能家居市场纷繁复杂无线 技术的方法。 针对家庭内部的应用环境，对智能家居控制系统进行分析和研究，基 于Android手机平台或者平板电脑设计了一套智能家居控制系统：利用 TCP、UDP、DHCP协议：通过手机或者平板电脑实现了和控制网关通信， 扩展连接嵌入射频模块来实现和家电无线的通信。最后将完成的手机应用 软件成功安装，经反复测试，可以

4、通过家庭内部网络实现对家居设备的无 线控制，也可以通过Internct上的服务器实现家居设备的远程控制。通过 本系统可以实现家居设备的集中控制和管理，可以随时随地掌控家居环境 状态，得到当前家居设备运行最新状况。 此外，建立智能家电控制模型，是实现家电的网络化、多种智能化， 自适应化第一步，也是关键的一步。在本文的第五章，根据当前智能家电 发展情况以及未来的发趋势，经过深入分析和研究，根据白色家电的结构 及其功能特点，对智能家电进行抽象，提出一种智能家电的内部控制框架， 设计了一种新的智能家电“自我描述”方法，并且规定描述性文档结构框架。 关键词：智能家居、Android、无线技术、 控制网关

5、、 自我描述、 PIC66J60 广东工业大学硕士学位论文 Abstract thecurrentmarketsolutionsfor Firstofall，the introduces paper homecontrol anewcontrolsolution intelligent systemsThen，itproposes by numbersof and this article，the large researches，analysiscomparisonsIn three three smarthomecontrol isdividedinto system separatepa

6、rts，these are fromeachotherin thesevarious parts independent designFinally parts unifiedasawhole connected aunifiedinterfacethusare are togetherthrough solutionforsmarthomecontrol isbasedon organic systemThisprogram control actual to thecurrentsmarthome demands，according system a andrelevant researc

7、hand found applications technology，throughdesign，it solution withthe wireless ofthesmart compatiblecomplicatedtechnology homemarket For internal the and analysis family applicationenvironment，through researchofthesmarthomecontrol asmarthome system，thepaperdesigned control basedontheAndroidmobile orT

8、abletPC： system phoneplatform Android a ofresourcestobuild homecontrol variety intelligent provides terminal microcontrollerisusedtobuildan software；pic66J60 intelligent homecontrol suite protocol gateway，TCPIP DHCP wirelesscommunicationwithhome Protocolsareachieved；The isachievedextensionoftheembed

9、dedRF appliances by mobile softwareare installedafter completedapplications successfully controlofhome canbe wireless tests，The appliances repeated andtheremotecontrolofhousehold can withinthe network equipment family alsobedone Internet this achievesnot the serverBy only through system，it centraliz

10、edcontroland ofhomedevicesbutalsothecontrolof management thehomeenvironmentstate oftimeand can regardless location，thusyou get thelateststatusofhousehold equipmentrunning ABSTRACT In thefifth and researches， addition，in chapter，afteranalysis deep tothestructuresandfeaturesofhome authorraised accordi

11、ng appliances，the theinternalstructureofan home it， intelligentappliancebyabstracting anew methodofsmart also designed self-description appliances，and frameworkofdocumentstructure provideddescriptive rt And wireless control Keywords：SmaHome， roid， technology， gateway， self?description，PIC66J60 川 广东工

12、业大学硕士学位论文 目录 摘要I AbstractII 目录IV Contents10rII 第一章绪论l 11课题的研究背景及意义1 12智能家居国内研究现状2 13本课题的来源、研究内容及创新点3 14论文的组织及结构4 1S本章小结5 第二章智能家居系统控制方案研究分析6 21智能家居控制系统的构成6 22智能家居控制终端方案7 23智能家居网络的组网方案8 231 智能家居控制网络有线技术8 232智能家居控制网络无线技术9 24智能家居网路拓扑方案14 25本文的智能家居控制系统解决方案16 251 智能家居系统控制方案构思16 252系统总体方案的设计18 26本章小结19 第三章

13、智能家居控制终端研究与设计20 31Android平台组成与分析20 32Android开发环境22 33And roid应用程序框架23 34应用设计与分析27 341程序结构及功能概述27 IV 第一幸绪论 342用户控制界面设计28 343 Socket通信34 344SQLite数据库39 35 本章小结40 1 第四章控制网关及智能家居嵌入模块4 41控制网关硬件实现42 42 系统软件设计43 421 嵌入式TCPIP协议族45 422 以太网接口46 423 协议层的实现50 43 智能家居嵌入模块52 431 ZigBee无线模块52 432WIFI无线模块55 433 433

14、M HZ无线收发模块57 44系统的测试情况。：58 4S 本章小结58 第五章基于白色家电设备的“自我描述"方法：60 51设备的“自我描述"方法概述60 52问题的提出61 521设备模型的定义61 522设备的配置和自我表述61 523实现设备和网关的通讯62 524实现对设备的监控62 525实现工程化及资料的系统化62 S3设备描述性文件结构63 54智能家电控制模型65 541设备宣告服务68 542 设备注册服务69 543设备控制服务70 544 设备更新服务72 V 广东工业大学硕士学位论文 55本章小结72 结论与展望74 全文总结74 后续的研究工作7

15、5 参考文献76 攻读硕士期间发表论文80 l 学位论文独创性声明8 l 学位论文版权使用授权声明8 致谢82 附录183 Contents Contents AbstraetII Contents1 1Introdution1 Chapter 11 and Backgroundsignificance1 12Domesticandinternationstatus2 13Sourceofthe andinnovation3 issue，content 14Stuctureofthe paper4 15Summary5 2Thesmarthome control Chapter system

16、program6 21Smarthomecontrol systemcomponent6 22Smarthometerminal program7 23Thesmarthomecontrol network8 231Thesmarthomewire ofcontrolnetwork8 technology 232Thesmarthomewireless ofcontrolnetwork9 technology homenetwork 24Thesmart topology14 ofthis 25Thesolutionpaper16 251Theideaofthis program16 over

17、all 252The of design program18 26Summary：L9 3The ofsmarthome Chapterdesign terminal20 31The and Android compositionanalysis platform20 32Android 33Android framework23 application 34The and designanalysis 341Thestructureandfunctionofthe program27 V¨ 广东工业大学硕士学位论文 Userinterface 342 design28 Thecom

18、municationoftheSocket34 343 344 database39 SQLite 35Summmary40 andsmarthome module41 4Control embedded Chapter gateway 41Hardware ofthe implementationgataway42 42Software design43 421EmbeddedTCPIP suite45 protocol 422Ethernetinterface46 423The ofthe implementationprotocollayer50 43Thesmarthomeembedd

19、edmodule52 431 wirelessmodule52 ZigBee 432WIFlwirelessmodule55 433433MHZwirelessmodule57 of z14Testsystem58 45Summary58 5Theself-describedmethodbasedonwhite Chapter good60 51Theoverviewoftheself-describedmethod60 52The problem61 521Thedefinitionofmodel61 522The and goodconfiguration The of and 523 c

20、ommunication implement good gateway62 524The monitoringepuipment62 525 and Systematicengineering 53Thestructureof file63 description 1；4Thecontrolmodelofwhite goods65 541Thedeclaredservice68 1；42The service69 registration 543Thecontrolservice70 544The service72 update 、，I¨ Contents 55Summary72

21、Conclusionsand Outlook74 offull-text74 Summary The of research75 studysubsequent References76 Published the papersduringdegreeperiod80 Academicdissertation declaration81 originality Academicdissertationuseauthorizationdeclaration81 copyright Acknowledgements82 183 Appendix 第一幸绪论 第一章绪论 11课题的研究背景及意义 智

22、能家居是这样定义的：它是以用户住宅为平台，利用各种新技术技 术，如通信技术，自动控制技术等，把生活息息相关的各种家电，安防等 设施集成，组成住宅设施管理系统，造就一个安全、便利、舒适，环保的 家居生活环境。目前智能家居正朝着具备无线远程和近程控制相结合、多 媒体，游戏娱乐功能于一身、快速便利的家电控制等功能的方向发展，其 核心技术为扩展性强的智能家居控制器和满足信息传输快而准需要的家庭 网络【1”。 回首过往，智能家居进入中国也已有十多年历程，在这十多年发展中， 市场的不温不火着实伤了很多人的心。国内任何一家智能家居厂家在涉足 智能家居领域这几年肯定是在彷徨和自信中度过，智能家居当中存在的问

23、题可能在未来的一段时间得不到解决。 众所周知，在早阶段的媒体报道中，有人称20002002年是智能家居 l 家居的发展繁荣期。但时至今日，时间已经划过了201年，智能家居非但 没有进入繁荣期，而且市场也一直处于低迷阶段，基本上没有太大突破。 探究其原因主要可以从下几个方面可以看出： 1、缺乏规范的、统一的行业标准。 没有规矩不成方圆，这也困扰智能家居发展最重要的原因，智能家居的 概念和标准首先起源于西方比较发达的国家，并且随着各种信息技术、计 算机技术的发展日益发展，其和建筑行业慢慢的融合，智能家居有了很大 发展。但是结合中国目前各种技术发展的现状，以及中国住宅特色问题， 居民的生活习惯不同，

24、所造成的差异不同，所以暂时还没有一套完整的标 准来适合中国的国情，让中国居民满意。因而以上原因也直接影响了智能 家居在中国的发展，导致中国智能家居市场出现了很多种相互不兼容的产 广东工业大学硕士学位论文 品标准。各种厂家都在努力推销自己产品，竞想占领市场。而最终受害者 光是各个厂家而且还有用户者。大部分智能家居生产商希望能够尽快出台 一套行业标准，规范智能家居的产品和市场。 2、安装、调试复杂，成本费用高。 用户要实现功能比较完善的智能家居控制系统，是一个很复杂的工程。 其控制系统的安装，调试过程以及后期维护都需要专业的工程师进行操作。 这些都需要很高的费用，普通的用户居民一般承受其如此高的费

25、用。 3、功能不够完善，技术不够成熟。 智能家居控制系统中大家目前最迫切需要的是安防报警、对讲、灯光 控制和空调控制等家用电器控制功能，对一些比较前卫智能控制功能兴趣 不是很高。另外，现在市场上智能家居产品的稳定性和可靠性还较差，有 待迸一步提高。 4、缺乏资金支持，研发能力需进一步提高。 “智能家居”只是某些房地产开发商为增加卖点采取的促销手段。随着 社会消费水平的提高，开发商们自觉的把智能家居考虑进来以增强自身的 竞争力，同时又为保护自身的经济利益，他们会最大限度的节省成本，因 此在选择产品时不会投入太大的资金。 某些工程公司领导者对智能家居市场缺乏信心和一定的认识，在开发 这部分市场的时候会有很多的顾虑。导致了一些工程商对智能家居工程采 取观望态度。研发新产品、新技术需要有雄厚的资金支持，但又要遭受很 大的风险因此，所以智能家居新产品，新技术发展相对缓慢。 12智能家居国内研究现状 智能家居是这样定义的：它是以用户住宅为平台，利用各种新技术技 术，如通信技术，自动控制技术等，把