智能家居安防系统设计

王磊 河南科技大学国际教育学院

智能家居安防系统设计

王磊 河南科技大学国际教育学院

智能家居是在互联网的影响之下物联化的体现。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备（如音视频设备、照明系统、安防系统、网络家电等）连接到一起，进行各种通讯控制。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，还兼备网络通信、信息家电、设备自动化等功能。可帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。

智能家居 物联网 Android 无线通讯

1 引言

随着全球信息化浪潮的来临和家庭网络的兴起，人们的家居生活正在朝着数字化、网络化、智能化的方向发展。网络技术的迅速发展以及人工智能技术跨学科交叉应用的逐渐增多，为智能家居系统设计和实现提供了新的思路和方法。目前智能家居正朝着具备无线远程和近程控制相结合，集多媒体、游戏娱乐功能于一身的家电控制等方向发展，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所需要的家庭组网。智能家居是智能环境的一个重要组成部分，随着人们生活水平的提高，该领域的研究越来越受到国内外各大学和研究机构的重视。

2 系统框架结构

2.1 家庭网关硬件设计

本设计方案采用HF-LPT100作为家庭网关控制中心，HFLPT100是一种超低功耗的嵌入式Wi-Fi模组，支持WEP、WPA/ WPA2安全模式，支持STA/AP/STA+AP共存工作模式，可以提供十分灵活的组网方式和网络拓扑结构。本方案使用基于STA+AP共存的无线网络模式，网关开启STA+AP功能，并通过TCP连接与网络中的服务器相连。同时手机/PAD等设备可连接到AP接口，控制串口设备或对模块进行设置。

本方案在家用电器、照明设备、感温设备、气体检测设备和各种安防设备中搭载了NRF24L01无线通信模块，用它来控制或监测各种家居设备并与HF-LPT100通信。NRF24L01模块采用2.4Ghz全球开放ISM频段，具有126频道，满足多点通信和跳频通信需要，内置专门稳压电路，工作电压仅为1.9-3.6V可直接连接各种单片机使用，软件编程非常方便，非常适合用来为MCU系统构建无线通信功能。Enhanced Short Burst协议还具有可选的内置包应答机制，可极大降低丢包率，保证通讯质量。

2.2 Android软件设计

Android的客户端控制系统设计主要包括UI与Socket通信，该系统由一个或多个组件构成，组件包括activities、services、content providers、broadcast receivers等，每个组件在应用程序中完成不同的任务，每个组件可以单独被激活，或由其他应用程序激活。

在网络编程方面，Android提供了非常好的支持。针对TCP传输，Android提供Socket类和SetverSocket类。针对UDP传输，Android提供DatagramSocket类和DatagramPackage类。Socket编程是比较底层的网络编程方式，是建立其他应用协议的基础。通过创建Socket对象，就可以打开输入输出流来进行通信。具体实现步骤如下：

Socket(InetAddress/String remoteAddress,int port):创建连接到指定远程主机，远程端口的Socket。当客户端，服务器端产生对应的Socket之后，程序无须区分服务器、客户端，而是通过各自的Socket进行通信。Socket提供了如下两个方法来获取输入流和输出流，InputStream getInputstream()，用于返回该Socket对象对应的输入流，让程序通过输入流从Socket中取出数据。OutputStream getOutputstream()用于返回该Socket对象对应的输出流，让程序通过输出流从Socket中输出数据。

3 结束语

下一步还会继续开发PC端、网页端以及微信公众号等客户端对家庭中的用电器、家具设备以及照明设备进行远程或近程遥控。目前已经实现了远程和近程控制电灯、门窗、监控等功能。该系统还具有温湿度检测，液体泄漏检测，气体泄漏检测，明火检测等功能。在智能防盗方面，用户可以通过远程查看室内的摄像头来了解家中情况并及时报警。

[1] 唐新忠,李海忠,马明明,秦丽杰. 基于ARM平台的智能家居网关设计[J]. 现代电子技术, 2016,39(20): 121-128

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