李瑞晟

（首都師范大學(xué)附屬中學(xué)，北京 00048）

基于Android系統(tǒng)的智能家居設(shè)計(jì)方案

李瑞晟

（首都師范大學(xué)附屬中學(xué)，北京 00048）

本文在討論當(dāng)代智能家居發(fā)展現(xiàn)狀的同時(shí)，將Android智能終端、智能家居控制系統(tǒng)和智能家居設(shè)備集成起來(lái)，研究并設(shè)計(jì)了基于Android系統(tǒng)的智能家居集中控制設(shè)計(jì)方案，使家居智能化逐步運(yùn)用于普通家庭。

智能家居；智能家電；Android系統(tǒng)；集中控制

智能家居，是以住宅作為平臺(tái)載體，在家庭產(chǎn)品自動(dòng)化，智能化的基礎(chǔ)上，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，將家庭中的各種設(shè)備和子系統(tǒng)（如照明系統(tǒng)、環(huán)境控制、安防系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)家電）通過(guò)家庭網(wǎng)絡(luò)連接到一起的，建立的安全、便利和環(huán)保等多方面有點(diǎn)的居住環(huán)境。

智能家居提供了全方位的居住信息交換功能，優(yōu)化了生活方式和居住環(huán)境，節(jié)約各種能源，實(shí)現(xiàn)了家電控制、照明控制、室內(nèi)外遙控、照明控制、防盜報(bào)警、計(jì)算機(jī)控制、定時(shí)控制以及遠(yuǎn)程遙控等功能。

Android是基于Linux的開(kāi)源手機(jī)操作系統(tǒng)，該平臺(tái)由操作系統(tǒng)、中間件、用戶界面和各種應(yīng)用軟件組成，主要應(yīng)用于各種移動(dòng)設(shè)備，由Google公司開(kāi)發(fā)。第一部Android智能手機(jī)發(fā)布于2008年10月，隨后Android系統(tǒng)逐步擴(kuò)展到智能手機(jī)、平板電腦及其他各種領(lǐng)域上，比如電視、數(shù)碼相機(jī)等系統(tǒng)設(shè)備，2013的第四季度，Android平臺(tái)手機(jī)的全球市場(chǎng)份額已經(jīng)達(dá)到78.1%。目前，全世界采用Android系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)量已經(jīng)達(dá)到10億臺(tái)。

1　智能家居設(shè)計(jì)方案

近年來(lái)，智能手機(jī)在全球范圍內(nèi)迅速普及，智能手機(jī)正在占據(jù)越來(lái)越多的手機(jī)市場(chǎng)份額，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活水平提高到一個(gè)新的層次，對(duì)生活環(huán)境的要求越來(lái)越高。基于Android手機(jī)日益流行且系統(tǒng)開(kāi)源，本方案將Android終端與智能家居集成起來(lái)，研究并實(shí)現(xiàn)了一種基于Android系統(tǒng)的智能家居控制終端。

在系統(tǒng)中，建立智能家居服務(wù)器來(lái)部署總體智能家居中控系統(tǒng)，來(lái)對(duì)各個(gè)智能家居設(shè)備和子系統(tǒng)進(jìn)行控制。

Android終端通過(guò)周?chē)臒o(wú)線網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)智能家居服務(wù)器，對(duì)智能家居中的智能家電設(shè)備和子系統(tǒng)的各級(jí)傳感器進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能設(shè)備的控制、傳感器值的讀取以及家居安防。

1.1智能家居系統(tǒng)總體框架

智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念和原則：科技、環(huán)保節(jié)能、舒適安全、個(gè)性化和人性化定制。

各個(gè)智能家居設(shè)備，比如智能家電、安防系統(tǒng)，溫度傳感器等采用統(tǒng)一接口，可以由智能家居服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)一控制。Android終端可采用日常使用的智能手機(jī)和平板電腦等移動(dòng)設(shè)備，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)（移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)（2G/ 3G/4G）、WiFi或藍(lán)牙）與智能家電、傳感器和安防設(shè)備進(jìn)行通信。在家庭外部時(shí)，通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)操作；在家庭內(nèi)部時(shí)，用WiFi或藍(lán)牙來(lái)操作。

該系統(tǒng)主要包括：遠(yuǎn)程與集中控制、智能家電、智能照明和采光、智能安防等各個(gè)子系統(tǒng)。本文主要研究Android終端對(duì)以上幾個(gè)部分的管理和控制。

1.2各智能家居子系統(tǒng)簡(jiǎn)介

本智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中將采用以下子系統(tǒng)整合為現(xiàn)代智能家居的整體系統(tǒng)。

1.2.1遠(yuǎn)程與集中控制子系統(tǒng)

集中控制終端可采用日常使用的Android智能手機(jī)和平板電腦等移動(dòng)設(shè)備，目前采用Android系統(tǒng)手機(jī)已經(jīng)占據(jù)智能手機(jī)70%以上市場(chǎng)份額。采用Android智能設(shè)備控制，不用購(gòu)置單獨(dú)的終端設(shè)備，家庭人員使用方便。

集中控制系統(tǒng)后臺(tái)采用收集各系統(tǒng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)一分析，保證智能家居節(jié)能環(huán)保和舒適居住。

通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò)，家庭成員可以在辦公室或旅游地，遠(yuǎn)程查看家庭內(nèi)部視頻圖像，查看各種設(shè)備的使用情況，隨時(shí)控制各種家居設(shè)備。

通過(guò)場(chǎng)景設(shè)計(jì)功能，可以設(shè)置居家（用餐、運(yùn)動(dòng)和睡眠）、離家等多重模式，綜合控制家居設(shè)備。以下為假設(shè)的各種場(chǎng)景模式：①工作日早上7：30分，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入“早餐”模式，開(kāi)啟照明，客廳和餐廳的電視機(jī)打開(kāi)，電視機(jī)自動(dòng)進(jìn)行設(shè)定頻道。8：30系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入“離家”模式。所有照明燈光關(guān)閉，預(yù)設(shè)的電器電源，百葉窗自動(dòng)關(guān)閉，安防系統(tǒng)隨后啟動(dòng)離家布防。②下午5：00，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入“回家”模式，夏天，自動(dòng)開(kāi)啟空調(diào)，回到若是在冬天，開(kāi)啟空調(diào)或取暖設(shè)備，啟動(dòng)熱水系統(tǒng)。人員回家后，安防系統(tǒng)隨后啟動(dòng)在家布防。③晚上22：00系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入“睡眠”模式，臥室照明燈光啟動(dòng)，安防系統(tǒng)開(kāi)始“夜間”布防狀態(tài)。

1.2.2智能家電控制子系統(tǒng)

通過(guò)用智能電器插座、紅外感應(yīng)器、定時(shí)控制器、藍(lán)牙設(shè)備等智能產(chǎn)品的隨意組合，既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)普通家用電器進(jìn)行改造，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)智能家電的定時(shí)控制、無(wú)線遙控、集中控制、電話遠(yuǎn)程控制、電腦控制等多種智能控制。中國(guó)逐步邁入老齡化社會(huì)，通過(guò)對(duì)智能醫(yī)療設(shè)備的監(jiān)控，檢測(cè)家庭老年人的心跳、脈搏和血壓血糖等指標(biāo)，實(shí)時(shí)關(guān)注家人的健康狀況。通過(guò)于家電設(shè)備的數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和查詢，對(duì)各個(gè)家電設(shè)備的使用情況，進(jìn)行全面和準(zhǔn)確的分析，提供對(duì)用戶體驗(yàn)的滿意度。使用Android終端，就可以對(duì)家庭全部家電情況和使用情況進(jìn)行查看和比較。

1.2.3智能照明與采光子控制系統(tǒng)

通過(guò)亮度傳感器調(diào)光功能和定時(shí)控制器，智能窗簾、百葉窗等設(shè)備每天自動(dòng)定時(shí)啟動(dòng)，根據(jù)天氣情況，自動(dòng)開(kāi)啟。智能照明系統(tǒng)根據(jù)光照、天氣情況，開(kāi)關(guān)燈光，調(diào)解亮度。讓家庭成員享受自動(dòng)便捷的照明方式。

通過(guò)亮度記憶、照明方式的記錄等數(shù)據(jù)，系統(tǒng)設(shè)定不同房間，不同功能分區(qū)的各種照明方案。

通過(guò)各種照明方案和延時(shí)功能設(shè)計(jì)，還能達(dá)到節(jié)能和環(huán)保的功能。

1.2.4智能安防子系統(tǒng)

智能安防子系統(tǒng)，分為門(mén)禁、報(bào)警和監(jiān)控三大部分。據(jù)所安裝的門(mén)禁設(shè)備類(lèi)型，可以實(shí)現(xiàn)密碼、掃描Android終端和掃描人體特征等多重進(jìn)門(mén)設(shè)計(jì)。

報(bào)警部分，具有防盜、防非法闖入自動(dòng)報(bào)警功能，同時(shí)對(duì)廚房、浴室的煙感、溫度及可燃?xì)怏w的自動(dòng)報(bào)警功能。通過(guò)Android終端報(bào)警提示，自動(dòng)撥打用戶設(shè)定電話，語(yǔ)音警告等等各種方式報(bào)告險(xiǎn)情。

通過(guò)Android終端、電腦、智能家居控制終端即可進(jìn)行家庭各個(gè)位置的監(jiān)控和查看功能。

2　智能家居的未來(lái)發(fā)展

隨著市場(chǎng)的逐步打開(kāi)及不斷發(fā)展，智能家居的發(fā)展方向逐步從偏技術(shù)轉(zhuǎn)向偏用戶體驗(yàn)管理。家庭能源管理、用戶體驗(yàn)、開(kāi)放式的家庭信息平臺(tái)以及個(gè)性化的增值體驗(yàn)服務(wù)逐漸成為后續(xù)發(fā)展方向。

智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，而且不是被動(dòng)的、分散的家居設(shè)備，是具有能動(dòng)性、集成性、智能化的工具和整體駕馭系統(tǒng)，能提供全方位的信息交換功能，優(yōu)化生活方式和居住環(huán)境，幫助家庭成員合理有效地安排時(shí)間，節(jié)約各種能源，提供優(yōu)質(zhì)、環(huán)保、高效和安全的生活空間。隨著人們生活水平的提高，大家對(duì)智能家居的需求會(huì)越來(lái)越高，所以智能化家居是人類(lèi)居住辦公環(huán)境發(fā)展的必然趨勢(shì)，未來(lái)發(fā)展前景廣闊。智能家居作為一個(gè)新生產(chǎn)業(yè)，處于一個(gè)導(dǎo)入期與成長(zhǎng)期的臨界點(diǎn)，市場(chǎng)消費(fèi)觀念還未形成，但隨著智能家居市場(chǎng)推廣普及的進(jìn)一步落實(shí)，培育起消費(fèi)者的使用習(xí)慣，智能家居市場(chǎng)的消費(fèi)潛力必然是巨大的，產(chǎn)業(yè)前景光明。隨著Android系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展，使用率逐步提高，最終會(huì)達(dá)到，基于Android手機(jī)，隨時(shí)隨地，查看家人情況，檢測(cè)家人健康數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程控制所有家用設(shè)備的完美智能家居的水平。

［1］張明星，孫嬌于先軍Android智能穿戴設(shè)備開(kāi)發(fā)從入門(mén)到精通［M］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2014.

［2］杜光林，張漢奇.網(wǎng)絡(luò)家電夢(mèng)想不再遙遠(yuǎn)［J］.家用電器科技，2000（6）：12-15.

Designing Schemeof Smart Homebased on Android System

Li Ruisheng
（Affiliated High School of Capital Normal University，Beijing 100048）

This article discussed the development status of contemporary intelligent home，and at the same time，integrated Android intelligent terminal，intelligent home control system and intelligent home equipment，and researched and designed the smart home centralized control design scheme based on Android system，making the smart home be gradually used in ordinary families.

smart home；intelligent home appliances；Android system；centralized control

TU855；TP311

A

1003-5168（2015）12-0016-2

2015-12-15

李瑞晟（1998.7-），首都師范大學(xué)附屬中學(xué)高三4班學(xué)生。