智能家居系统客户端与网关的设计与实现

摘要

客户端与网关是智能家居系统中十分重要的部分。布局合理、控制方便的客户端会很大程度提升用户对是智能家居系统的整体感觉，而功能齐全、性能稳定的网关是智能家居系统中最重要的部分，能够对智能家居系统实现质的提升。本文设计并实现了基于Android平台的客户端和智能家居系统网关，旨在使智能家居系统控制更加方便、快捷，提升用户体验并实现对家居设备的集中化控制与管理。主要完成的研究工作如下: 1.根据整个智能家居系统体系结构和网关功能的实现逻辑，根据MVC设计模式对基于Android平台的客户端整体框架进行了设计，同时对客户端与网关交互的Socket通信和HTTP协议通信进行了设计与实现。设计了客户端数据库，采用客户端主动发送连接请求的方式实现客户端数据库与网关数据库的同步。 2.通过对数据库SQLite3和Web服务器Appweb的移植搭建了智能家居系统网关软件开发环境，设计了Socket服务器程序和Web服务器程序，分别连接客户端的Socket请求与HTTP协议请求，利用多线程机制实现了网关软件部分。设计了网关数据库保存家居环境状态数据和设备属性信息。 3.为了实现对家居设备进行统一的管理以及设备间的信息交互，设计了家居设备管理协议。根据智能家居系统的通信模型，设计了网络通信消息格式，从而采用格式化的消息交互格式提高了系统的可扩展性和网络传输的可靠性。 4.搭建了智能家居系统实验环境，对客户端和网关进行了功能测试，结果表明均可满足实际应用要求。对网关性能进行了分析比较，结果符合期望要求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 智能家居系统客户端与网关的研究背景及意义

1．2 智能家居系统客户端研究现状

1．3 智能家居系统网关研究现状

1．4 主要研究内容

1．5 论文组织结构

第二章 智能家居系统总体框架设计

2．1 智能家居系统需求分析

2．2 智能家居系统体系结构设计

2．2．1 系统总体结构

2．2．2 系统软硬件总体结构

2．3 本章小结

第三章 智能家居系统客户端设计

3．1 智能家居系统客户端设计原则

3．2 智能家居系统客户端设计

3．2．1 智能家居系统客户端框架设计

3．2．2 智能家居系统客户端通信模块设计

3．2．3 智能家居系统客户端数据库系统设计

3．3 智能家居系统客户端数据库同步方案设计

3．3．1 客户端数据库同步方法

3．3．2 客户端数据库同步方案设计

3．4 本章小结

第四章 智能家居系统网关设计

4．1 智能家居系统网关

4．1．1 体系结构

4．1．2 性能要求

4．2 智能家居系统网关硬件平台

4．3 智能家居系统网关环境搭建

4．3．1 嵌入式数据库SQLite3移植

4．3．2 嵌入式Web服务器Appweb移植

4．3．3 Android消息推送服务MQTT

4．4 智能家居系统网关软件设计

4．4．1 智能家居系统网关软件设计模型

4．4．2 智能家居系统网关软件设计与实现

4．5 智能家居系统网关数据库设计

4．6 本章小结

第五章 智能家居系统设备管理协议设计

5．1 智能家居系统设备管理协议需求分析

5．2 智能家居系统网络通信设计

5．2．1 智能家居系统网络通信模型

5．2．2 智能家居系统网络通信消息格式设计

5．3 设备管理协议设计

5．4 本章小结

第六章 结果展示与功能测试

6．1 实验环境介绍

6．1．1 无线传感网络节点简介

6．1．2 实验设备的部署

6．2 客户端效果展示

6．3 功能测试

6．3．1 控制功能

6．3．2 查询显示功能

6．3．3 消息推送功能

6．4 网关性能检测

6．5 本章小结

第七章 结束语

7．1 本文工作总结

7．2 进一步研究的建议

参考文献

致谢

作者在读硕士期间参加的科研项目及成果