杜 彬，宋坤偉

(山西職業(yè)技術(shù)學院，山西 太原 030006)

Android技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測報警模塊實現(xiàn)中的應(yīng)用

杜 彬，宋坤偉

(山西職業(yè)技術(shù)學院，山西 太原 030006)

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，與移動平臺相結(jié)合，通過手機端實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用已是必然的發(fā)展趨勢。在此前提下，本文就基于Android的移動終端在環(huán)境監(jiān)測過程中的實時報警功能實現(xiàn)進行了設(shè)計與實現(xiàn)嘗試，重點對手機終端上的報警機制進行了優(yōu)化，在響應(yīng)實時性與報警音效方面都有明顯改進。

物聯(lián)網(wǎng)；Android；環(huán)境監(jiān)測；報警模塊

隨著無線網(wǎng)絡(luò)與芯片技術(shù)的不斷升級，智能手機的功能日益強大，手機已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中的重要基礎(chǔ)控制平臺。在現(xiàn)階段，基于智能手機的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用已在包括智能家居、環(huán)境監(jiān)測、安防監(jiān)控等多個領(lǐng)域獲得了良好的實踐推廣。筆者所在學院基于所轄液氮實驗室在無人值守狀態(tài)時的安全保障需求出發(fā)，為實驗室配置了由多種監(jiān)測儀器構(gòu)成的環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)。為保障良好的監(jiān)控效果并降低開發(fā)與使用成本，本文對基于Android開源框架實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測報警功能的原理與過程進行了分析與研究[1]。

1 物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

實驗室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)的典型三層結(jié)構(gòu)來建立，自上而下分別是應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層以及感知層。如圖1所示。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)的典型三層結(jié)構(gòu)

構(gòu)成應(yīng)用層的是智能手機設(shè)備與APP應(yīng)用程序，采用Android手機作為控制終端，通過4G/Wifi網(wǎng)絡(luò)隨時隨地為用戶提供有關(guān)液氮實驗室的溫度、氧氣濃度、液氮壓力的實時檢測數(shù)據(jù)并允許用戶調(diào)取當前的監(jiān)控畫面。

網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)是負責監(jiān)測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，主要由三部分構(gòu)成。監(jiān)測服務(wù)器，負責接收各個傳感器采集到的數(shù)據(jù)，并將相關(guān)數(shù)據(jù)傳至應(yīng)用層；遠程控制服務(wù)器，負責接收與處理應(yīng)用層的指令并對傳感器進行相應(yīng)操作；中轉(zhuǎn)服務(wù)器，負責轉(zhuǎn)發(fā)內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)之間的IP數(shù)據(jù)包，以實現(xiàn)位于外網(wǎng)的用戶終端與校園網(wǎng)中的系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互。

組成感知層的是多個信息采集節(jié)點即各種硬件傳感器，在實驗室監(jiān)測系統(tǒng)中主要包括：溫度、濕度傳感器、氧氣濃度、液氮壓力傳感器與網(wǎng)絡(luò)攝像頭等[2]。

2 Android數(shù)據(jù)通信的實現(xiàn)機制

由于實驗室監(jiān)測系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量與速度要求比較高，因此Android移動終端與服務(wù)器之間的雙向數(shù)據(jù)通信基于Socket完成，Socket可以理解為是一個封裝了TCP/IP協(xié)議和UDP協(xié)議的雙向網(wǎng)絡(luò)實時交互套接字，它提供了面向鏈接的、可靠的數(shù)據(jù)連接；Android終端與服務(wù)器的通信過程如下：

服務(wù)器端的過程:

1) 創(chuàng)建Socket對象，在預設(shè)的端口上監(jiān)聽來自網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)連接請求；

2) 監(jiān)聽到客戶端連接請求時，向更改客戶端返回已接收到請求的信息，并建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)連接；

3) 通信完成之后，關(guān)閉數(shù)據(jù)連接并撤銷Socket對象。

客戶端的過程：

1) 創(chuàng)建Socket對象，并設(shè)置要連接的服務(wù)器地址與端口號；

2) 向目的服務(wù)器發(fā)送連接請求，并等待對方的響應(yīng)；

3) 創(chuàng)建與服務(wù)器之間的連接后，進行數(shù)據(jù)通信；

4) 通信完成之后，關(guān)閉數(shù)據(jù)連接、撤銷Socket對象。

由于移動端的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)主要是基于HTML5語言，HTML5也是通過WebSocket技術(shù)來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的雙向交互，因此Android系統(tǒng)對Socket套接字進行了封裝。首先在Android服務(wù)器端預先配置native接口，通過調(diào)用JavaScript的LocalServerSocket ()方法就可以在域名空間中創(chuàng)建一個Socket套接字；在客戶端通過配置Framework，調(diào)用LocalSocket()方法與服務(wù)器端建立進程間的通信。分別通過socket_listen、write、read方法的調(diào)用實現(xiàn)Socket的監(jiān)聽與讀、寫。

3 Android監(jiān)測系統(tǒng)下報警提示機制的建立

監(jiān)測系統(tǒng)中的報警提示機制主要是為了實時監(jiān)測傳感器等硬件設(shè)備的異?；蚓W(wǎng)絡(luò)中斷等突發(fā)故障，以便能夠及時上報網(wǎng)絡(luò)控制中心。結(jié)合Android技術(shù)，首先將被監(jiān)測終端所捕獲并將數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器，監(jiān)測系統(tǒng)進一步精確數(shù)據(jù)涉及范圍；再通過與Android手機通信，觸發(fā)Android手機上的報警機制；最后監(jiān)測人員及時根據(jù)報警提示給出相應(yīng)的處理辦法。手機的震動是基于Android振動器(Vibrator)的vibrate(long[]complex,int key)方法來完成的。參數(shù)complex是基于數(shù)組設(shè)置的震動參數(shù)；key作為數(shù)組下標來調(diào)用complex中相應(yīng)的震動設(shè)置。震動實現(xiàn)的核心代碼：

vibrator=(Vibrator)getSystemService(Context.VIBRATOR_SERVICE);

long[]complex ={120,400,300,400};//設(shè)置震動模式

vibrator.vibrate(complex,0);//從數(shù)組中下標為0的元素開始讀取

在Android移動端的報警機制建立中，報警音效的播放可以通過兩種方式：一是MediaPlayer播放器，其集合了Microsoft的系統(tǒng)特性，能夠很方便地實現(xiàn)多種音視頻格式的文件播放。但由于其資源占用率較高，延時情況時有發(fā)生，且不能同時支持多個音頻文件的播放，在密集、短促，且實時性要求較高的音效播放應(yīng)用中顯得力不從心；再是SoundPool，在SoundPool中引入了音效池這個概念，就是預先建立緩存池用于管理多個短促音效，以提高音效播放的響應(yīng)速度，這樣各類應(yīng)用程序就可以分別通過音效ID進行識別，來調(diào)用相應(yīng)音效播放文件。與前者相比，SoundPool在Android移動端的報警機制中的應(yīng)用具有以下明顯優(yōu)勢：

1) 專門針對短促音效文件進行管理，借助音效池為每個音效文件建立單獨的執(zhí)行線程，避免了對UI主線程操作的阻塞干擾；

2) 能夠同時支持多個短促音效文件的播放，使報警提示能夠及時得到響應(yīng)。

因此本研究中主要采用了SoundPool方法來實現(xiàn)報警音效的播放。

實時報警功能的實現(xiàn)核心代碼:

int vars=TransferData.getnowx(); bool judge=checkdata(vars);

if(judge){Looper.prepare();

New AlertDialog.Builder(self).setTitle(″緊急提示:″).setMessage(seid +″號傳感器檢測到異常，請立即處理!″).setPositiveButton(″OK″,null).show();

SoundPool.play(soundMap.get(l), 1,1,1,-1,2);

Looper.loop();}

代碼中的seid是監(jiān)測到數(shù)據(jù)異常的傳感器設(shè)備編號，vars是傳感器采集到的溫度、濃度、壓力數(shù)據(jù)值。

此外，在Android系統(tǒng)中主要是由主線程來處理所有的UI交互事件，諸如按鍵響應(yīng)事件、界面切換事件、用戶信息提交事件等。主線程會將這些交互事件分配給相應(yīng)的組件進行處理，在這些事件的處理過程中一旦涉及到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔僮?，主線程的響應(yīng)效率就會受到網(wǎng)絡(luò)延時的嚴重影響，超時之后系統(tǒng)界面則會彈出無響應(yīng)對話框(Application Not Responding)，簡稱ANR。為了避免主線程的ANR，本研究為主線程建立了若干子線程，通過Socket建立多個子線程到服務(wù)器端的專用連接通道，將主線程事件按一定規(guī)則轉(zhuǎn)移至不同子線程進行處理，從而減少主線程的任務(wù)負載，提高報警事件的處理效率。

4 總結(jié)

本文對基于Android手機終端的液氮實驗室物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、服務(wù)器與客戶端的通訊機制以及Android手機終端報警功能的實現(xiàn)進行了分析，并以Android開發(fā)平臺為基礎(chǔ)對手機終端報警模塊的實現(xiàn)原理進行了研究并給出了核心代碼。以期對于手機與物聯(lián)網(wǎng)的深入應(yīng)用提供一些有益的參考。

[1] 李志超.基于Android的音頻系統(tǒng)開發(fā)研究[J].計算機與現(xiàn)代化,2013,(11)：112-114.

[2] 李嘉.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)研究[D].長春：吉林大學,2014.

Application of Android Technology in the Realization of Internet of Things Environment Monitoring Alarm Module

Du Bin, Song Kunwei

(ShanxiVocationalandTechnicalCollege,TaiyuanShanxi030006,China)

With the rapid development of Internet of Things technology and combined with the mobile platform, it is an inevitable development trend to achieve the application of Internet of things through the mobile phone terminal. Under this premise, this paper attempts to design and implement the real-time alarm function based on Android mobile terminal in the environmental monitoring process, and focuses on the optimization to the alarm mechanism on the mobile phone terminal, so obvious improvement is achieved in response to real-time and alarm sound effects.

Internet of Things; Android; environmental monitoring; alarm module

2016-10-12

杜 彬(1981- )，男，遼寧昌圖人，講師，大學本科，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

1674- 4578(2016)06- 0059- 02

TP393.1；TN929.5

A