手机家庭环境数据管理系统

 2022-01-17 11:01

论文总字数:18067字

目 录

摘要 1

Abstract 2

1. 绪论 3

1.1 智能家居的概念 3

1.2 智能家居的国内外研究现状 3

1.3本文主要的研究内容 4

2. 技术介绍 4

2.1 硬件部分 4

2.1.1 嵌入式系统的定义 4

2.1.2 嵌入式系统的构成 5

2.1.3 ZigBee技术的突出特点 5

2.2软件部分 6

2.2.1 Android平台相关简介 6

2.2.2 Android应用和开发环境 7

2.2.3 Eclipse For Android开发工具 7

2.2.4 MySQL数据库 10

2.2.5 MINA框架服务器 11

3. 需求分析 12

3.1功能分析 12

3.2数据分析 12

4. 系统设计与实现 12

4.1数据采集 12

4.2 PC端记录数据存入MySQL中 14

4.3 MyEclipse 读取数据并搭建服务端 15

4.4 MINA框架实现数据传输 19

4.5 Android端接收和显示数据 21

5. 系统测试 23

5.1前期准备 23

5.2数据发送 24

5.3数据处理和报警 26

6. 总结 26

参考文献 27

致谢 28

手机家庭环境数据管理系统

周朱成

,China

ABSTRACT:With the progress of modern society and the continuous improvement of people's living standards, smart home as a keyword gradually gets people's attention.In fact, in this area, people care most about the family environment.Everybody knows that the environment problem is increasingly serious, how to deal with the environmental monitoring, can assure the health of the People's Daily life.However, the most important is the management of the environmental data.With more representative data, it is possible to make the later analysis easier.In terms of data acquisition, through the sensor with the specific ARM, combined with ZigBee technology, the design of the residential gateway based on embedded technology and ARM11 processor, can significantly reduce the cost.In terms of delivery, PC have corresponding server, because of the use of smart phones for the client, so the data transmission between the PC to the Android, I adopt MINA framework.Finally, the data storage, query, and alarm are implemented in the mobile phone.After the relevant test, the system has the characteristics of strong scalability, low cost and low energy consumption, which lays a foundation for further research on intelligent home.

Key word:Environmental Data;ZigBee; ARM; Android; MINA Server

  1. 绪论

1.1 智能家居的概念

随着现代生活水平的不断提高和智能化的普及,智能家居(Smart Home)这一概念逐步让人们所接受。顾名思义,智能家居以家庭为关注点,结合物联网的相关技术,实现物物之间的相互联系,在一些智能化的处理方面,还能够实现物和人之间的交互。智能家居不仅具备传统家居的居住功能,还能让居住者体验到科技进步带来的便捷和舒适[1]。它通过采用传感器,单片机,互联网,实时通信,还有最最重要的人工智能等一系列的技术将家居控制,生活信息和物联网通讯等与我们日常生活紧密相关的方面更合理化地联系起来,进一步提高我们的生活质量和幸福指数。简单点来说,它融合了自动化控制模块,计算机处理事物模块和家庭网络通讯技术等依靠网络的家居管控系统。

1.2 智能家居的国内外研究现状

1984年,世界上的第一个智能家居系统在美国的诞生,意味着人工智能不再只停留在理论方面,真正做到了融入人们日常生活当中。在之后的社会发展中,其系统就一直在更新换代,不断地优化,量的逐步扩大最终能够实现质的突破。果不其然,在进入21世纪以来,智能家居在保守陈规的智能理念上,更新了RF无限射频技术,将原本繁琐的线路,举个例子,就如计算机台式的那种,电源线,转接口,网线,音频线路等等如此复杂的线路,现在智能家居变得越来越轻松自如。

国外在智能家居系统的研究方面,以美国为首,欧洲国家仅次于的状况,持续了一段时间。美国微软公司和摩托罗拉等为首的知名外国企业,说起摩托罗拉,近十年来,好像销声匿迹一般,但在我上小学时,曾有过这样一段歌谣“我赚钱啦,赚钱啦,左手拿着诺基亚,右手拿着摩托罗拉”,可见当时摩托罗拉公司的确不容小觑。说回来,目前市场上,美国方面的X-10系统利用电力线为网络传输,集中管控来实现智能家居的概念,它的集中优势则是使用220V的电线将X-10信号从发送端传输给接收端,所以不需要另外再布置线路,但是国内由于各方面原因,推广难,价钱昂贵等因素,这类方案应用得很少。德国的EIB系统,因为工程技术要求极其严格,也相当复杂,价格自然就比其他类型的要高一些。新加坡的8X系统,虽然扩展性强,与中国国情还比较接近,但仍因一定的原因,很少应用。在此情况下,我国自然不断试验,结合实际,从一些经济发达的地区着手,现在收获颇丰。

国内的发展初步开始于上个世纪90年代,在上海,广州和深圳等沿海城市,并有着逐渐向内地发展的势头。其中在当时最具代表性的是海尔集团的E家庭、清华同方研发的e-home等系统。但这两个系统自然有着各自的适用性。前者是依据海尔电器的实际情况,以海尔电器为依托,技术上与微软合作,使得在电器间的智能化更实用。后者则是专门应对的小区住宅。现在而言,格力就显得慢慢有取代之势,但在这中间,我们不能忽略一个重中之重,那就是智能手机的发展,从苹果的主导市场,到现在国产手机的百花齐放,智能手机已经跻身成为与人们密切相关的部分,一天24小时,可以说手机已经离不开身,正因如此,将智能家居与移动终端的结合是现在的大热所势。美的集团与小米手机合作,海尔集团则选择与魅族手机合作,据格力领导人董明珠女士表明,将决定自己做手机来实现具备格力特色的智能家居。

1.3本文主要的研究内容

针对国内的这种现状,想必未来几年内,智能家居的发展速度将会越来越快,但其中我们不难发现,这些发展绝大多数是建立在一些大型厂商原有的基础上,而且智能家居的应用范围也显得很局限,只是存在于一些小区内,所以我们很容易分析出一些问题:

  1. 价格高昂。以上所述的智能家居往往都以电器做依托,如此一来光是准备这些就要好几万元,再包含一些系统搭建,调试等等,这样一算下来,起码有几十万元的预算,就这样已经让普通大众很难接受。
  2. 兼容性差。市场上存在的智能家居系统基本上没有统一的规范,各类系统之间兼容性不好。
  3. 复杂。智能家居,体现的是智能,但这些产品在安装时并不那么智能,很是让居住者头大。

于是,基于这些问题和不足,再结合本身的实际情况和导师的研究现状,我选择了以智能手机为依托,针对家庭环境数据的管理为研究方向,利用嵌入式技术和目前较为火热的ZigBee无线通信技术来构建一个为智能家居奠定基础的环境数据管理系统。使用者可以在移动终端即智能手机上实时查看家庭环境的各项数据。

技术介绍

2.1 硬件部分

2.1.1 嵌入式系统的定义

嵌入式系统,说白了就是嵌入式计算机系统的简称,就是说必须依托于计算机系统。而如今,嵌入式系统已经进入到各行各业中去,包括智能家居,工业,农业,国防自然也是有的。它的定义其实很广泛,我的理解是这样的,以某一应用为核心,计算机技术自然不用说,它是基础部分,硬件和软件部分,适应性强。自然就能体现出其特点:专用性强,成本具备可控性。

2.1.2 嵌入式系统的构成

嵌入式系统由硬件部分和软件部分组成。硬件部分以芯片、模板、组件、控制器形式存在于设备之中。而软件部分则是由实时多个任务操作系统和各种专门的软件,一般都存在于ROM或者闪存中[4]。嵌入式系统软硬结合,自成一体,有着产品的规模,但其在开发过程中也需要一些特定的集成工具进行辅助研发。

图2.1嵌入式计算机系统结构图

2.1.3 ZigBee技术的突出特点

在介绍ZigBee之前呢,先说说几种主流的无线通信技术,由于我之前对嵌入式技术了解的不多,只是在课题实施的时候,了解了一番关于嵌入式的相关通信方式。由于是数据管理系统,自然前提是获取到数据了,由传感器测得的数据可以在一定的局域网内传递。因此呢,就有了这几种通信技术的诞生。

蓝牙技术,第一次接触到手机,感觉很新颖,由于没有手机卡,正常我们只把它当做类似MP3的工具,当然手机与手机间传递一些歌曲也是很正常的,只知道开启蓝牙功能,一方发,另外一方接收,这是最初的理解。现在翻阅一些资料后,才知道蓝牙其实很强大,很给力。它能在全球范围内通用,频率范围基本在2.4~2.4835GHz这个区间内,使用这个频段并不需要去另外申请相关许可证书,抗干扰性也很强,能耗小,成本低。

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