于洋
湖北安科瑞家电制造有限公司安徽合肥214405
摘要:剖析现有智能家装控制方案和Android操作系统的优点,针对搭建的方便性、设备通用性、操作易用性和可行性,提出采用时下流行的Android系统及相关集成开发平台,设计并实现智能家装系统的操控终端;可解决传统方案存在的存在后续费用、控制距离限制大、穿透性差等问题,具有整体框架适用多数嵌入式手持终端设备及大多数Android终端的特性;经现场测试结果表明,终端实现的功能和性能满足设计要求,并被相关企业所采用。
关键词:Android;智能操控;电力监控系统;无线测温
1.智能操控终端技术基础
Android系统由操作系统、中间件层、用户UI和应用软件层构成。Android系统采用软件堆层(SoftwareStack,亦称软件叠层)构架,它分为3个部份。底层以Linux操作系统内核为基础,只为系统提供一些基本功能;中间层包括函数库和虚拟机;下层是各类应用软件,以Java作为编撰程序的一部份。
选用的ARM嵌入式设备主处理器为ARM1176JZF-S内核的嵌入式芯片S3C6410,内部集成了强悍的多媒体处理单元。该嵌入式设备还集成了100M标准网路插口、标准DB9五线并口、MiniUSB2.0插口等。它可以稳定运行订制的Linux操作系统,而且支持在Linux系统上搭建运行遵循ACID的关联式数据库管理系统的SQLite轻量型数据库;其丰富的插口和强悍的数据处理能力,特别适用于作为智能化家饰设备控制与管理系统的嵌入式服务器。
Wi-Fi(wirelessfidelity)是一种可以将个人笔记本、手持设备等终端以无线局域网路方法相互联接的技术。它还能在数百公尺范围内支持互联网接入的无线网通号。Wi-Fi搭建的无线局域网路支持Android终端的接入通讯但是讯号稳定、覆盖范围较广雨林木风linux,现今市面上的无线路由均支持Wi-Fi架设且价钱实惠,所以设计的智能终端将通过接入无线路由架设的Wi-Fi无线局域网,实现其与ARM嵌入式服务器的通讯。
系统概要设计思路与关键技术
2.1系统的构架介绍
首先,借助无线路由搭建拥有Wi-Fi热点的局域网,ARM嵌入式设备通过网线接入该局域网,与此同时,借助485总线将ARM嵌入式设备与家饰设备执行器进行相连通信。执行器在收到命令后,将按照需求控制所联接的家饰设备。操控终端运行在Android2.1以上版本的系统。终端通过Wi-Fi接入局域网,并与ARM嵌入式服务器进行通讯,发送及接收相关设备的描述信息和控制命令,ARM嵌入式服务器将按照接收到的消息选择执行返回描述信息或对家装设备执行器进行控制,进而实现Android智能操控终端控制家饰设备的目的。智能操控终端主要由网路通讯模块、SQLite数据库存取模块、UI模块3部份组成。主要采用Android2.1环境下的观察者、工厂方式等设计模式编程实现。各部份的功能需求如下:网路通讯模块实现Android终端同ARM嵌入式服务器之间的通讯,包括操控指令的发送、文件的传输、数据库数据的获取等。SQLite数据库存取模块负责从ARM嵌入式服务器获取的相关设备信息,包括设备描述、设备类型、设备状态等储存到Android终端的SQLite数据库中,并在用户进行Android终端操作时,对数据库中相关数据进行更改。
UI模块负责从SQLite数据库取出数据,并以UI的方式显示到用户界面,同时响应用户对UI的各类操作及其相关后台数据库、网络通信指令的发送等。系统构架模块间的互相关系,SQLite数据库存取模块调用网路通讯模块发送查询数据,网路通讯模块通过Wi-Fi局域网与ARM嵌入式服务器通讯,获取ARM嵌入式服务器中的相关数据,并返回给SQLite数据库存取模块。数据库存取模块在获得数据后,将其保存在Android终端的SQLite数据库中。UI及交互响应模块则依据用户操作,调用SQLite数据库存取模块来获取Android终端数据库中的数据,生成用户界面。在响应设备控制操作时,UI及交互响应模块则直接调用网路通讯模块,将固定格式的设备控制或状态查询指令发送给ARM嵌入式服务器。网路通讯模块在获取到设备状态或控制操作的返回时,将相应数据交给UI及交互响应模块,以更新界面或提示用户。
2.2模块简介
UI及交互响应模块采用MVC(Model-View-Controller,即模型-视图-控制器)软件构架模式。设计中,卧室、设备等信息将被包装成Model,保存对应的ID、名称等重要信息;而关于设备控制等业务处理以及命令发送将作为Controller层;用户界面,则封装为View层。在ARM嵌入式服务器端,设备数据(包括设备ID、设备名称、设备类型等)储存在数据库中,Android终端通过Wi-Fi发送固定格式的命令,查询并获取数据库中数据。从响应时间的角度出发,系统也在Android智能控制终端中内建SQLite数据库同步储存ARM嵌入式服务器端数据。当用户在界面操作触发界面更新或界面跳转风波时,后台的风波响应程序将调用SQLite数据库存取模块,向Android终端的SQLite数据库恳求相关的卧室、设备等数据,SQLite数据库存取模块将数据库中的数据返回给风波响应程序。风波响应程序在获得数据后基于嵌入式linux的智能手机应用系统研究,将通知界面生成响应程序更新界面linux更改ip地址,并把获得的数据交予界面生成响应。界面生成响应程序将按照通知和获得的数据,更新用户界面。
智能控制终端使用TCP形式,借助Socket技术与ARM嵌入式服务器进行网路通讯。因为与ARM嵌入式服务器端所定义的操作指令的通用性,所以,在设计时,有必要把网路通讯部份从较为复杂的业务逻辑中分离下来,作为网路通讯模块,只开放不涉及网路通讯IP等参数的固定插口供下层响应使用,优化软件构架。
2.3系统功能模块设计与实现
智能终端的用户交互界面主要由主界面、房间浏览、设备控制、情景模式等部份组成。程序釆用生成器设计模式,在界面生成时,定义不同的ListitemViewBuilder类作为生成器,负责通过参数创建界面中ListView中的不同Item,这样可以使下层界面代码具有很高的通用性。而在ListltemViewBuilder的生成时,则借助以单件模式创建的ViewBuilder,按照参数创建不同的ListltemViewBuilder返回给界面数据ListAdapter。ListAdapter是本程序定义的承继自Android基础类BaseAdapter的ListView控件的适配器,负责为界面控件打算数据,包括风波响应、选项的布局等等。在设计中,不同的界面通过定义不同的风波响应响应类并设置给ListAdapter,因而达到相同的风波拥有不同响应操作。智能终端还采用鞋厂方式设计模式,将不同的UI对应的响应风波都封装成不同的Event类,这样在建立界面时,只须要依照不同的UI借助不同的Event类,除了将响应与页面加载代码分离开,也降低了代码的通用性。
2.4SQLite数据库存取模块的设计与实现
在用户响应中,多数操作须要从Android内建数据库取出相关数据。设计中的SQLilte数据库储存模块的作用就是将与数据库相关的操作分离下来,只提供数据库无关的插口给UI及交互响应模块调用,可以在编撰时,弱化数据库部份操作,专注于逻辑处理。设计通过定义SqliteORMapping类,针对数据库中的表,对数据库取出的数据以及在Model层定义的对象类,做类似Hibernate框架的ORMappingo与此同时基于嵌入式linux的智能手机应用系统研究,程序中定义SqliteSupport类,将从数据库取出的数据,直接通过SqliteORMapping类转换为程序中定义的Model层的类型,这样在下层操作时,直接调用Model层类型相关属性的get方式即可进行简单便捷的数据读取操作。
2.5网路通讯模块的设计与实现
作为依赖于ARM嵌入式设备的智能控制终端,若脱离了嵌入式服务器,智能控制终端的功能将遭到很大限制,所以负责与ARM嵌入式设备交互的网路通讯模块具有不可或缺的作用。将网路通讯模块从业务逻辑中脱离岀来,下层的界面、响应等就可以相对的与网路通讯隔离,业务逻辑进行更改时将不须要更改通讯模块,同样,通讯合同进行更改时,将不涉及业务逻辑。在通讯时,设计使用Socket技术并采用观察者设计模式,获得数据时,观察者将被通知进行相应数据处理。
3.安科瑞为智能操控终端的实现提供解决方案
3.1Acrel-2000Z电力监控系统将用户站内的二次设备(包括检测仪表、信号系统、继电保护、自动装置等)经过功能组合和优化设计,借助先进的计算机技术、网络技术、通信技术和讯号处理技术,实现对全站的主要设备和输、配电线路实现监视、测量、自动控制等综合性的手动化功能。
3.1.1系统功能
3.1.2系统功能
3.1.3系统组网图
3.2智能操控的产品图片
ASD300/ASD320ASD310/ASD200
ASD100GASD100L
3.3无线测温产品介绍
3.3.1电瓶供电型无线气温传感
安装于发热部位,采集气温量并通过无线形式传输的传感。
目前无线气温传感有三款:
3.3.2CT感应取电无线气温传感
安装于断路器触头、母排、电缆搭接点等大电压处,采集气温量并通过无线形式传输的传感。
目前无线气温传感有两款:
安科瑞无线测温现场安装图:
高压进线、出线柜9点,分别根据在A/B/C单相母排3点、断路器上静触头3点、断路器下静触头3点。
高压主变柜、母联柜、隔离柜、PT柜6点,分别按装在断路器上静触头3点、断路器下静触头3点。
高压配电室,无线测温收发器安装于柜内线缆室处,智能操控装置安装在高压柜面板上。
各位置的传感具体安装如下:
图3无线测温现场安装图
4.结束语
现现在,智能家装的远程控制早已是市场上大力发展的热门项目,新的技术和构架层出不穷,现设计的智能家装的控制终端应用于智能家装中基本都使用的ARM嵌入式设备以及时下流行的Android操作系统,借助Wi-Fi技术将其联系上去,针对不同的智能家装环境,只须要对终端的通讯和储存信息的方法进行一定的更改,即可应用到各种环境中。
参考文献宋冉昕.基于Android平台的实时自适应音频传输技术及其实现[J]笔记本知识与技术.2011(3).27.35.企业微电网设计与应用指南.2020.06版.
[3]肖远东.基于Android平台的智能操控终端的设计与实现.
作者简介:
于洋,女,历任职于四川安科瑞家电制造有限公司,主要从事电力监控系统、开关柜智能操控、无线测温产品的研制与应用。手机:(陌陌同号);;邮箱: