楊俊成

(河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 南陽(yáng) 473000)

基于android的物聯(lián)網(wǎng)報(bào)警系統(tǒng)研究

楊俊成

(河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 南陽(yáng) 473000)

根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)報(bào)警系統(tǒng)的原理和結(jié)構(gòu)，對(duì)Android體系結(jié)構(gòu)及各類(lèi)傳感器進(jìn)行研究分析，給出本系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)特點(diǎn)及本系統(tǒng)要解決的主要技術(shù)問(wèn)題。最后構(gòu)建一個(gè)移動(dòng)端APP，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。

Android體系結(jié)構(gòu)；移動(dòng)端APP；報(bào)警系統(tǒng)；

1. 引言

近年來(lái)隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，人們的生活水平日益提高，人們?cè)絹?lái)越重視自己的個(gè)人和財(cái)產(chǎn)安全。安全問(wèn)題的出現(xiàn)使得智能安防系統(tǒng)與人們的日常生活越來(lái)越緊密。2015年3月5日，李克強(qiáng)總理在政府工作報(bào)告中首次提出“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃，進(jìn)一步推動(dòng)了互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和智能安防系統(tǒng)的發(fā)展。

目前，安防系統(tǒng)越來(lái)越受人們的重視，其應(yīng)用也非常廣泛。目前大部分安防系統(tǒng)缺乏對(duì)視頻內(nèi)容的智能分析，由于其事前預(yù)/報(bào)警的缺位，讓保平安的意義大打折扣。在智能化發(fā)展的今天，在不需要人為干預(yù)的情況下，系統(tǒng)能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控畫(huà)面中的異常情況進(jìn)行檢測(cè)、識(shí)別，在有異常時(shí)能及時(shí)做出預(yù)/報(bào)警尤為重要。

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的提出，移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)人才需求越來(lái)越多，使得移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)專(zhuān)業(yè)速度發(fā)展。移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)主要是借助于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)在移動(dòng)終端上所進(jìn)行的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用。移動(dòng)終端是指便攜式設(shè)備，如手機(jī)、平板電腦等?！皯?yīng)用”是指在各種電子設(shè)備上使用的應(yīng)用程序，如微信、手機(jī)導(dǎo)航、滴滴快車(chē)、掃碼支付等應(yīng)用程序。所以移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)就是對(duì)這些使用最廣泛的移動(dòng)設(shè)備終端上的應(yīng)用程序的軟件開(kāi)發(fā)，它既是適應(yīng)新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，也是適應(yīng)用戶(hù)程序從電腦端轉(zhuǎn)移到移動(dòng)終端發(fā)展的需要。隨著智能手機(jī)用戶(hù)的增多，在手機(jī)APP端實(shí)現(xiàn)智能安防系統(tǒng)更為重要。

物聯(lián)網(wǎng)(又稱(chēng)Internet of things，簡(jiǎn)寫(xiě)IoT)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，也可以說(shuō)成物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，其核心是應(yīng)用創(chuàng)新，即以用戶(hù)體驗(yàn)為核心的創(chuàng)新2.0是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的靈魂。Android的物聯(lián)網(wǎng)報(bào)警系統(tǒng)是減少重要設(shè)備或重要資料室發(fā)生被盜或火災(zāi)的概率而設(shè)計(jì)的，本設(shè)備放置在需要重點(diǎn)保護(hù)的區(qū)域，例如檔案室、精密設(shè)備實(shí)驗(yàn)室、財(cái)務(wù)處，當(dāng)可能發(fā)生火災(zāi)或陌生人進(jìn)入時(shí)，系統(tǒng)將以短信或者電話(huà)的方式通知目標(biāo)手機(jī)，最大限度的降低損失，從而減小由于人為疏忽而帶來(lái)無(wú)法彌補(bǔ)的損失。

2.系統(tǒng)架構(gòu)

2.1 Android體系結(jié)構(gòu)

android的系統(tǒng)架構(gòu)采用分層的架構(gòu)。從高層到低層主要分為四層，分別是應(yīng)用程序?qū)?、?yīng)用程序框架層、系統(tǒng)運(yùn)行庫(kù)層和linux核心層，具體介紹如下：

(1)應(yīng)用程序?qū)?，通常涉及用?hù)界面和交互。

(2)應(yīng)用程序框架層，包含一系列的服務(wù)和系統(tǒng)，如視圖(Views)、內(nèi)容提供器(Content Providers)、資源管理器(Resource Manager)、通知管理器(Notification Manager)、活動(dòng)管理器(Activity Manager)等。

(3)系統(tǒng)運(yùn)行庫(kù)，包含一系列的庫(kù)文件，如系統(tǒng)C庫(kù)，支持音頻及視頻等文件的媒體庫(kù)，Surface Manager，用來(lái)支持android瀏覽器和Web視圖的Lib WebCore，底層的2D圖引擎SGL，3D libraries，支持位圖(bitmap)和vector字體顯示的FreeType、Sqlite。

(4)Linux內(nèi)核層

Linux內(nèi)核也作為硬件和軟件棧之間的抽象層，可隱藏具體硬件細(xì)節(jié)而為上層提供統(tǒng)一的服務(wù)。

2.2 硬件分析

本系統(tǒng)所涉及到的硬件包括(1)溫度傳感器。本文采用了能將溫度信息直接轉(zhuǎn)化為數(shù)字量的智能溫度傳感器DS18B20。該溫度傳感器常用于環(huán)境溫度控制、溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及過(guò)程監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)中。(2)煙霧傳感器?？梢员O(jiān)測(cè)煙霧濃度，根據(jù)煙霧情況來(lái)傳遞信號(hào)，當(dāng)煙霧超過(guò)一定的濃度時(shí)，就會(huì)通知遠(yuǎn)方的接收主機(jī)，將報(bào)警信息傳遞出去，以達(dá)到火災(zāi)防范的功能。(3)紅外傳感器。根據(jù)紅外光譜來(lái)傳遞信息，該傳感器的創(chuàng)新點(diǎn)在于能夠抵抗外界的強(qiáng)光干擾，主要用來(lái)檢測(cè)是否有人進(jìn)入室內(nèi)，一旦有人闖入就會(huì)報(bào)警。

3.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由前端設(shè)備、后端設(shè)備、監(jiān)控平臺(tái)及客戶(hù)端組成，通過(guò)煙霧傳感器獲取室內(nèi)煙霧情況，無(wú)線(xiàn)門(mén)磁感應(yīng)傳感器獲取是否有外人入侵，攝像頭把室內(nèi)的監(jiān)控的畫(huà)面都傳遞到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸實(shí)現(xiàn)在手機(jī)APP端時(shí)時(shí)監(jiān)控室內(nèi)情況，當(dāng)有緊急情況發(fā)生時(shí)，手機(jī)APP端會(huì)給予報(bào)警提示，同時(shí)采取措施降低損失。具體系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

3.2.系統(tǒng)特點(diǎn)

為了更好的滿(mǎn)足現(xiàn)代人們的需求，本系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

(1)以32位的ARM作為主控制芯片，克服了8位單片機(jī)性能的局限性和不穩(wěn)定性。

(2)使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和嵌入式操作系統(tǒng)Android對(duì)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，滿(mǎn)足對(duì)高保密、高價(jià)值設(shè)備的自動(dòng)保護(hù)。

(3)對(duì)Android平臺(tái)進(jìn)行裁剪和移植，使其適于用安防系統(tǒng)，并對(duì)中間層的性能進(jìn)行了優(yōu)化，提高了系統(tǒng)的效率。

3.3 本系統(tǒng)中解決的問(wèn)題

在本系統(tǒng)中比較重要的問(wèn)題是嵌入式網(wǎng)關(guān)和視頻處理技術(shù)，針對(duì)該問(wèn)題我們應(yīng)該重點(diǎn)研究，具體如下：

(1)嵌入式網(wǎng)關(guān)

負(fù)責(zé)將傳感器的數(shù)據(jù)提起并進(jìn)行協(xié)議的封裝，同時(shí)負(fù)責(zé)服務(wù)器端與手機(jī)端的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)通信，并通過(guò)通信機(jī)制發(fā)送報(bào)警短信或電話(huà)。

系統(tǒng)中嵌入式網(wǎng)關(guān)與傳感器通信采用ZigBee通信方式，為增加網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。

(2)視頻處理技術(shù)

應(yīng)用快速模式選擇算法優(yōu)化編碼過(guò)程，使通信模塊和數(shù)據(jù)處理模塊在服務(wù)器上快速處理，在4G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中用手機(jī)端實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)端的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控。

采用星型網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，網(wǎng)關(guān)作為整個(gè)星型網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點(diǎn)，配有ZigBee無(wú)線(xiàn)模塊的傳感器設(shè)備通過(guò)ZigBee網(wǎng)關(guān)經(jīng)過(guò)4G模塊或者WiFi模塊將數(shù)據(jù)發(fā)到用戶(hù)的APP端。

4.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)Android體系結(jié)構(gòu)及各類(lèi)傳感器進(jìn)行研究分析，設(shè)計(jì)一款A(yù)PP端的報(bào)警系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中對(duì)功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行總體概述，對(duì)本系統(tǒng)特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，最后解決主要技術(shù)問(wèn)題：嵌入式網(wǎng)關(guān)和視頻處理技術(shù)。通過(guò)該APP端的報(bào)警系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控室內(nèi)情況，一旦有情況發(fā)生，便及時(shí)報(bào)警，從而最大限度的降低損失，減小由于人為疏忽而帶來(lái)無(wú)法彌補(bǔ)的損失。

[1]徐圣.智能安防報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].太原理工大學(xué)，2013.

[2]侯淑勤.基于微信平臺(tái)的家庭隱患報(bào)警系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].華中師范大學(xué)，2015.

[3]唐舜君.關(guān)于無(wú)線(xiàn)智能報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究[J].無(wú)線(xiàn)互聯(lián)科技，2017，(05)：144-145.

[4]劉楠，陳萬(wàn)忠，王秋爽，郎一寧.基于A(yíng)ndroid平臺(tái)的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版)，2016，(02)：283-288.

[5]劉楠.基于A(yíng)ndroid平臺(tái)的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)研究[D].吉林大學(xué)，2016.

ResearchonInternetofThingsAlarmSystemBasedonAndroid

YANG Jun-cheng

(Henan Polytechnic Institute, Nanyang 473000, China)

This paper studies and analysis the Android architecture and various types of sensors according to the principle and structure of Internet of Things alarm system, and then gives functional structure, system characteristics of this system and the main technical problems, and finally, building a mobile APP to achieve the alarm function.

Android architecture; mobile APP; alarm system

楊俊成(1982- )，男，碩士，河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系講師，研究方向：嵌入式系統(tǒng)、人工智能。

TP271

A

1671-3974(2017)03-0063-02

2017-05-12

2015年南陽(yáng)市科技攻關(guān)項(xiàng)目“基于android的物聯(lián)網(wǎng)報(bào)警系統(tǒng)”(KJGG 40)。