基于Android的智能家居系统的设计

张玉辉　王冬霞

摘 要：随着经济的发展和计算机技术的进步，智能家居系统逐渐进入部分家庭。本文基于Android平台，结合2.4G、红外线和蓝牙局域网无线通信技术，设计了一套智能家居系统。本文概述了系统的主要功能模块，并对分析了关键部分的设计方案，最后对系统功能的增加提出了解决方案。

关键词：Android；智能家居；无线通信

中图分类号：TP311.1 文献标识码：A

1 引言（Introduction）

随着计算机技术和通信技术的发展，日本和欧美等发达国家于上世纪八十年代提出了智能家居的新概念[1]。进入新世纪，随着我国人民生活水平的提高、移动通信技术的发展和家居设备智能化程度的提高，智能家居产品逐渐进入部分家庭。本系统通过基于Android系统的智能终端（如智能手机），实现家电控制、家庭安保和环境监控等各项功能，实现一个功能全面的智能家居环境[2]。

2 智能家居系统的需求分析（Needs analysis of

smart home system）

基于Android系统的开放性和使用的广泛性，本系统选用基于Android系统的智能终端作为智能家居系统的控制设备。控制设备通过对受控制设备发送控制命令实现对受控设备的控制，为了实现环境监控和家庭安保，监控设备会将获取的信息有选择性的发送给控制设备。

设备之间的有效通信是智能家居系统运行的基础，为了省去在房屋内重新布线的麻烦，设备之间采用2.4G、红外线和蓝牙无线通信技术，将各设备互联，组成一个家庭无线局域网，对于不具有无线通信功能的家电产品，通过给家电添加无线通信模块加入至家居系统中[3]。

通过对小区用户的生活方面与应用方面的需求进行分析，系统功能需求如图1所示。

图1 系统功能模块

Fig.1 System function module

智能家居系统的功能模块主要有：（1）家庭网关，接收控制智能发送的控制命令，并将命令转换成受控设备可以识别的方式实现各种控制，家庭网关还需接收来自受控设备发送的信息，并将信息转发给控制设备实现各种监控。（2）家电控制，对家电所具有的功能实现远程控制。（3）灯光控制，实现灯光的开头，还可设定情景模式，实现灯光的组合控制、光线强度的控制。（4）家庭安保，实现对家庭环境内外的监控，对意外情况可根据设定发送信息给用户、小区保安或报警。（5）组合控制，根据用户的生活需求，组合控制窗帘的开关、灯光的调节等功能。系统可根据每个家庭的实际情况增加或删除受控设备和功能。

3 系统功能设计（The function design of system）

3.1 操作界面的设计

家居系统的操作终端为基于Android系统的智能手机或平板电脑，Androd系统在设计之初就为开发者提供了丰富的界面开发模式，并且随着系统版本的不断更新，提供的界面设计控件也越来越丰富，主要的界面开发方式有三种：（1）通过XML配置文件生成。（2）通过代码创建控件对象。（3）通过继承控件接口类方式自定义控件。Android系统灵活多变的界面设计方式，保证了家居系统界面的方便性与易用性。

3.2 设备控制设计

为了实现对设备的有效控制，基于Android系统的控制设备采用Java语言中JNI（Java Native Interface）技术进行控制功能的开发，通过JNI技术可将C/C++编写的代码植入到系统中，采用这种开发方式，不但可利用Java平台强大的功能，也可以使用受控设备中用C/C++语言设计良好功能模块，实现模块之间的无缝结合。

3.3 网络设计

为了设备互连的方便性和可扩展性，网络通过2.4G、蓝牙和红外线无线通信技术互连，网络设计如图2所示。

图2 网络设计

Fig.2 Network design

如图2所示的网络设计不仅将不同类型的受控设备连接在一起，并且充分的利用了设备本身所具有无线通信模块，对于不具有无线通信模块的设备，可为根据设备实际情况添加一种通信模块。控制设备通过2.4G与转发中心进行通信，如发送控制命令和接收受控设备发送给转发中心的信息。转发中心管理一定区域的家居设备，对于不同的家居设备转发中心将选用与之对应的通信模块进行通信。转发中心通过2.4G互联，组成了一个完整的家庭局域网，当控制设备发送控制命令给转发中心，如果该命令所对应的受控设备不属于该转发中心，转发中心将该命令转发给相邻的转发中心，直到命令传递给对应的受控设备。

4 结论（Conclusion）

本文基于Android平台，结合无线通信技术设计了一套适合大多数家庭的智能家居系统，系统利用了Android平台的开发性和多种无线局域网通信技术的通信特点。为了使系统应用更全面，系统可根据用户的需求增加广域网通信功能，在系统中融入Internet与3G或4G远程通信技术，实现对家居系统的远程访问和控制。

参考文献（References）

[1] 刘丽娜.物联网引领智能家居新生活[J].智能建筑与城市信

息，2011，（2）：21-25.

[2] S Lee，JW Jeon. Evaluating performance of Android platform

using native C for embedded system[C].Control Automation

and Systems，2010：1160-1163.

[3] 王华华.基于无线通信的家居控制系统的研制[D].重庆：重庆

大学，2006：15-18.

作者简介：

张玉辉（1983-），男，硕士，讲师.研究领域：计算机网络.

王冬霞（1983-），女，硕士，讲师.研究领域：嵌入式系统.endprint

摘 要：随着经济的发展和计算机技术的进步，智能家居系统逐渐进入部分家庭。本文基于Android平台，结合2.4G、红外线和蓝牙局域网无线通信技术，设计了一套智能家居系统。本文概述了系统的主要功能模块，并对分析了关键部分的设计方案，最后对系统功能的增加提出了解决方案。

关键词：Android；智能家居；无线通信

中图分类号：TP311.1 文献标识码：A

1 引言（Introduction）

随着计算机技术和通信技术的发展，日本和欧美等发达国家于上世纪八十年代提出了智能家居的新概念[1]。进入新世纪，随着我国人民生活水平的提高、移动通信技术的发展和家居设备智能化程度的提高，智能家居产品逐渐进入部分家庭。本系统通过基于Android系统的智能终端（如智能手机），实现家电控制、家庭安保和环境监控等各项功能，实现一个功能全面的智能家居环境[2]。

2 智能家居系统的需求分析（Needs analysis of

smart home system）

基于Android系统的开放性和使用的广泛性，本系统选用基于Android系统的智能终端作为智能家居系统的控制设备。控制设备通过对受控制设备发送控制命令实现对受控设备的控制，为了实现环境监控和家庭安保，监控设备会将获取的信息有选择性的发送给控制设备。

设备之间的有效通信是智能家居系统运行的基础，为了省去在房屋内重新布线的麻烦，设备之间采用2.4G、红外线和蓝牙无线通信技术，将各设备互联，组成一个家庭无线局域网，对于不具有无线通信功能的家电产品，通过给家电添加无线通信模块加入至家居系统中[3]。

通过对小区用户的生活方面与应用方面的需求进行分析，系统功能需求如图1所示。

图1 系统功能模块

Fig.1 System function module

智能家居系统的功能模块主要有：（1）家庭网关，接收控制智能发送的控制命令，并将命令转换成受控设备可以识别的方式实现各种控制，家庭网关还需接收来自受控设备发送的信息，并将信息转发给控制设备实现各种监控。（2）家电控制，对家电所具有的功能实现远程控制。（3）灯光控制，实现灯光的开头，还可设定情景模式，实现灯光的组合控制、光线强度的控制。（4）家庭安保，实现对家庭环境内外的监控，对意外情况可根据设定发送信息给用户、小区保安或报警。（5）组合控制，根据用户的生活需求，组合控制窗帘的开关、灯光的调节等功能。系统可根据每个家庭的实际情况增加或删除受控设备和功能。

3 系统功能设计（The function design of system）

3.1 操作界面的设计

家居系统的操作终端为基于Android系统的智能手机或平板电脑，Androd系统在设计之初就为开发者提供了丰富的界面开发模式，并且随着系统版本的不断更新，提供的界面设计控件也越来越丰富，主要的界面开发方式有三种：（1）通过XML配置文件生成。（2）通过代码创建控件对象。（3）通过继承控件接口类方式自定义控件。Android系统灵活多变的界面设计方式，保证了家居系统界面的方便性与易用性。

3.2 设备控制设计

为了实现对设备的有效控制，基于Android系统的控制设备采用Java语言中JNI（Java Native Interface）技术进行控制功能的开发，通过JNI技术可将C/C++编写的代码植入到系统中，采用这种开发方式，不但可利用Java平台强大的功能，也可以使用受控设备中用C/C++语言设计良好功能模块，实现模块之间的无缝结合。

3.3 网络设计

为了设备互连的方便性和可扩展性，网络通过2.4G、蓝牙和红外线无线通信技术互连，网络设计如图2所示。

图2 网络设计

Fig.2 Network design

如图2所示的网络设计不仅将不同类型的受控设备连接在一起，并且充分的利用了设备本身所具有无线通信模块，对于不具有无线通信模块的设备，可为根据设备实际情况添加一种通信模块。控制设备通过2.4G与转发中心进行通信，如发送控制命令和接收受控设备发送给转发中心的信息。转发中心管理一定区域的家居设备，对于不同的家居设备转发中心将选用与之对应的通信模块进行通信。转发中心通过2.4G互联，组成了一个完整的家庭局域网，当控制设备发送控制命令给转发中心，如果该命令所对应的受控设备不属于该转发中心，转发中心将该命令转发给相邻的转发中心，直到命令传递给对应的受控设备。

4 结论（Conclusion）

本文基于Android平台，结合无线通信技术设计了一套适合大多数家庭的智能家居系统，系统利用了Android平台的开发性和多种无线局域网通信技术的通信特点。为了使系统应用更全面，系统可根据用户的需求增加广域网通信功能，在系统中融入Internet与3G或4G远程通信技术，实现对家居系统的远程访问和控制。

参考文献（References）

[1] 刘丽娜.物联网引领智能家居新生活[J].智能建筑与城市信

息，2011，（2）：21-25.

[2] S Lee，JW Jeon. Evaluating performance of Android platform

using native C for embedded system[C].Control Automation

and Systems，2010：1160-1163.

[3] 王华华.基于无线通信的家居控制系统的研制[D].重庆：重庆

大学，2006：15-18.

作者简介：

张玉辉（1983-），男，硕士，讲师.研究领域：计算机网络.

王冬霞（1983-），女，硕士，讲师.研究领域：嵌入式系统.endprint

摘 要：随着经济的发展和计算机技术的进步，智能家居系统逐渐进入部分家庭。本文基于Android平台，结合2.4G、红外线和蓝牙局域网无线通信技术，设计了一套智能家居系统。本文概述了系统的主要功能模块，并对分析了关键部分的设计方案，最后对系统功能的增加提出了解决方案。

关键词：Android；智能家居；无线通信

中图分类号：TP311.1 文献标识码：A

1 引言（Introduction）

随着计算机技术和通信技术的发展，日本和欧美等发达国家于上世纪八十年代提出了智能家居的新概念[1]。进入新世纪，随着我国人民生活水平的提高、移动通信技术的发展和家居设备智能化程度的提高，智能家居产品逐渐进入部分家庭。本系统通过基于Android系统的智能终端（如智能手机），实现家电控制、家庭安保和环境监控等各项功能，实现一个功能全面的智能家居环境[2]。

2 智能家居系统的需求分析（Needs analysis of

smart home system）

基于Android系统的开放性和使用的广泛性，本系统选用基于Android系统的智能终端作为智能家居系统的控制设备。控制设备通过对受控制设备发送控制命令实现对受控设备的控制，为了实现环境监控和家庭安保，监控设备会将获取的信息有选择性的发送给控制设备。

设备之间的有效通信是智能家居系统运行的基础，为了省去在房屋内重新布线的麻烦，设备之间采用2.4G、红外线和蓝牙无线通信技术，将各设备互联，组成一个家庭无线局域网，对于不具有无线通信功能的家电产品，通过给家电添加无线通信模块加入至家居系统中[3]。

通过对小区用户的生活方面与应用方面的需求进行分析，系统功能需求如图1所示。

图1 系统功能模块

Fig.1 System function module

智能家居系统的功能模块主要有：（1）家庭网关，接收控制智能发送的控制命令，并将命令转换成受控设备可以识别的方式实现各种控制，家庭网关还需接收来自受控设备发送的信息，并将信息转发给控制设备实现各种监控。（2）家电控制，对家电所具有的功能实现远程控制。（3）灯光控制，实现灯光的开头，还可设定情景模式，实现灯光的组合控制、光线强度的控制。（4）家庭安保，实现对家庭环境内外的监控，对意外情况可根据设定发送信息给用户、小区保安或报警。（5）组合控制，根据用户的生活需求，组合控制窗帘的开关、灯光的调节等功能。系统可根据每个家庭的实际情况增加或删除受控设备和功能。

3 系统功能设计（The function design of system）

3.1 操作界面的设计

家居系统的操作终端为基于Android系统的智能手机或平板电脑，Androd系统在设计之初就为开发者提供了丰富的界面开发模式，并且随着系统版本的不断更新，提供的界面设计控件也越来越丰富，主要的界面开发方式有三种：（1）通过XML配置文件生成。（2）通过代码创建控件对象。（3）通过继承控件接口类方式自定义控件。Android系统灵活多变的界面设计方式，保证了家居系统界面的方便性与易用性。

3.2 设备控制设计

为了实现对设备的有效控制，基于Android系统的控制设备采用Java语言中JNI（Java Native Interface）技术进行控制功能的开发，通过JNI技术可将C/C++编写的代码植入到系统中，采用这种开发方式，不但可利用Java平台强大的功能，也可以使用受控设备中用C/C++语言设计良好功能模块，实现模块之间的无缝结合。

3.3 网络设计

为了设备互连的方便性和可扩展性，网络通过2.4G、蓝牙和红外线无线通信技术互连，网络设计如图2所示。

图2 网络设计

Fig.2 Network design

如图2所示的网络设计不仅将不同类型的受控设备连接在一起，并且充分的利用了设备本身所具有无线通信模块，对于不具有无线通信模块的设备，可为根据设备实际情况添加一种通信模块。控制设备通过2.4G与转发中心进行通信，如发送控制命令和接收受控设备发送给转发中心的信息。转发中心管理一定区域的家居设备，对于不同的家居设备转发中心将选用与之对应的通信模块进行通信。转发中心通过2.4G互联，组成了一个完整的家庭局域网，当控制设备发送控制命令给转发中心，如果该命令所对应的受控设备不属于该转发中心，转发中心将该命令转发给相邻的转发中心，直到命令传递给对应的受控设备。

4 结论（Conclusion）

本文基于Android平台，结合无线通信技术设计了一套适合大多数家庭的智能家居系统，系统利用了Android平台的开发性和多种无线局域网通信技术的通信特点。为了使系统应用更全面，系统可根据用户的需求增加广域网通信功能，在系统中融入Internet与3G或4G远程通信技术，实现对家居系统的远程访问和控制。

参考文献（References）

[1] 刘丽娜.物联网引领智能家居新生活[J].智能建筑与城市信

息，2011，（2）：21-25.

[2] S Lee，JW Jeon. Evaluating performance of Android platform

using native C for embedded system[C].Control Automation

and Systems，2010：1160-1163.

[3] 王华华.基于无线通信的家居控制系统的研制[D].重庆：重庆

大学，2006：15-18.

作者简介：

张玉辉（1983-），男，硕士，讲师.研究领域：计算机网络.

王冬霞（1983-），女，硕士，讲师.研究领域：嵌入式系统.endprint