基于安卓平台的物联网平台的研究与实现

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平顶山工业职业技术学院物联网应用开发课程煤化工物联网架构案例解析院系计算机与软件工程学院专业物联网应用技术班级12级一班姓名吴国歌学号201220027892014年11月 目录摘要：31.物联网平台的目前状况和研究背景32.常用的智能家居技术43.安卓应用程序设计技巧43.1通过WebService技术链接远程数据库73.2运用适配器Adapter技术83.3通过Animation技术实现登陆的淡入淡出效果8结束语：8 基于安卓平台的物联网平台的研究与实现摘要：智能家居概念的起源很早，但一直未有具体的建筑案例出现，直到1984年美国联合科技公司（UnitedTechnologiesBuildingSystem）将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克州（Conneticut）哈特佛市（Hartford）的CityPlaceBuilding时，才出现了首栋的“智能型建筑”，从此也揭开了全世界争相建造智能家居的序幕。关键词：物联网智能家居安卓物联网说到底是为人类服务的，而人类的家居生活已经形成了几千年并在可预见的未来人类将继续并长时间生活在居所中，仅从这一点来看，一个离开了智能家居的物联网将成为无源之水，无本之木。智能家居市所有物联网应用中最重要最基础的应用已经成为全球共识。与此同时，安卓平台已经成为目前最为流行的手机操作系统平台，拥有近80%的手机用户市场份额，其安全性和可靠性均已经得到市场的认可。基于安卓平台的物联网平台的搭建将能够使用户更加方便的体验物联网带给我们的方便与快捷。1.物联网平台的目前状况和研究背景数据显示，去年北京市物联网及相关产业规模超过1400亿元，同比增长43%。与此同时，北京市积极推进物联网在经济社会发展各领域的应用，累计建设物联网应用示范项目160多个。与此同时，第四代移动通信4G也在方兴未艾的发展，与3G相比，4G具有较高的传输速率和传输质量。4G系统能够承载大量的多媒体信息，具有灵活多样的业务功能，可以使各类媒体、通信主机及网络间进行“无缝” 连接，使用户能够自由地在各种网络环境间无缝漫游。4G网络即第四代移动通信技术，是继3G标准后的另一个宽带移动通信阶段。4G集3G与WLAN于一体，能够传输高质量视频图像，图像传输质量可以与高清晰度电视媲美。与3G相比，4G具有较高的传输速率和传输质量。4G系统能够承载大量的多媒体信息，具有灵活多样的业务功能，可以使各类媒体、通信主机及网络间进行“无缝”连接，使用户能够自由地在各种网络环境间无缝漫游。同时，4G系统具有开放的平台，在移动终端、业务节点及移动网络机制上具有“开放性”，使用户能够自由选择协议、应用和网络。所以，4G系统是一个高度自治、自适应的智能化网络，具有高度可靠的鉴权及安全机制。因此，3G以至于4G的发展。1.常用的智能家居技术用于智能家居的无线系统需要满足几个特性：低功耗、稳定、易于扩展并网；至于传输速度显然不是此类应用的重点。目前几种可用于智能家居的无线方式如下：蓝牙：是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。但这种技术通讯距离太短，同时属于点对点通讯方式，对于智能家居的要求来说根本不适用。WIFI：其实就是IEEE802.11b的别称，是有一个名为“无线以太网相容联盟”（WirelessEthnetCompatibilityAlliance,WECA）的组织所发布的业界术语，中文译为“无线相容认证”。它是一种短程无线传输技术，能够在数百米范围内支持互联网。但对于智能家居应用来说缺点却很明显，功耗高、组网专业性强。高功耗对于随时随地部署低功耗传感器是非常致命的缺陷，所以WiFi虽然非常普及，但是智能家居的应用中只是起到辅助补充的作用。315M/433M/868M/915M：这些无线射频技术广泛运用在车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、工业数据采集系统无线标签、身份识别、非接触RF等场所，也有厂商将其引入智能家居系统，但由于其抗干扰能力弱，组网不便，可靠性一般，在智能家居中的应用效果差强人意，泛善可陈，最终被主流厂商抛弃。 Zigbee：Zigbee的基础是IEEE802.15。但IEEE仅处理低级MAC层和物联网层协议，因此Zigbee联盟扩展了IEEE，对其网络层协议和API进行了标准化。Zigbee是一种新兴的进程、低速率、低功耗的无线网络技术，主要用于近距离无线连接。具有低复杂度、低功耗、低速率、低成本、自组网、高可靠、超视距的特点。主要适合应用于自动控制盒远程控制等领域，可以嵌入各种设备。简而言之，Zigbee就是一种便宜的、低功耗、自组网的近程无线通讯技术。3.安卓应用程序设计技巧Android的崛起对于微软来说并不是好事。由于嵌入市场(VerticalMarket)长久以来为微软WindowsEmbeddedOperatingSystem嵌入式作业系统所垄断，而微软的嵌入式系统目前运行于福特汽车、NCR收款机等产品并且微软的嵌入式系统并不廉价，所以Android的崛起对于微软来说并不是什么好事。正像微软在智能手机和平板电脑端的作为，微软在物联网嵌入式操作的表现并不理想。菲利普表示，他了解到大量的公司想要做智能计步器，网络连接的LED照明和其他可以与iPhones和iPads互联的设备。但最后最有可能的就是，这些设备将会选择Android或更简单的系统。至于iOS，苹果似乎完全没有让其运行在非苹果产品上的想法。之前微软之所以能够长久的垄断嵌入式市场，是因为微软提供了完整、稳定且易于开发的package。另一开放式作业系统是Linux。Linux虽然带给开发应用软件业者自由发挥的特性，还可藉由其不可转换性来强化资料的安全，但是版本过多以及开发的复杂程度一直困扰着开发人员，这种欠缺整合的问题也造成Linux推动的障碍。Intel看到Linux市场后于2008年推动Meego，就是希望一来利用Intel的品牌可以达到宣传的作用，二来藉由Intel处理器的支援，让Meego深化于各种PC或嵌入式产品中；但是在诺基亚决定抽身后，也注定了Meego的失败。 相对于Linux上述的问题，Android提供了「开箱即用」的解决方案。其优点在于：同样基于Linux核心，且带有音讯和图形库、应用架构，以及浏览器和多媒体应用等。透过芯片业者(SOC)的支援，提供开发的BSP，不仅节省Android平台的系统开发成本，也能缩短编码时间。2008年，首支Android智能型手机问世；2010年，首款Android平板装置推出；而下一步，我们也相信Android将跨出消费运算范畴，往更广泛的工业及自动化领域发展。因此，物联网趋势时代下，手持装置(如智能型手机、平板计算机)是个人或企业不可缺少的基础设备，就此Android作业系统也将成为物联网中的重要成员之一。目前采用Android的设备小从鞋子传感器大到喷气发动机监视器。由于物联网设备在市场的兴起，谷歌进一步在互联世界领先苹果和微软。Android之所以快速增长，部分原因是其开放性。谷歌允许设备制造商对Android进行修改。谷歌本身则通过Android手机和平板电脑上的广告和其他服务获得利润。Android提供开发者和使用者相当高的弹性，使其在工业计算机界及物联网中能更广泛的应用。本篇要讨论的是，Android运用在物联网的优势及其限制。换句话说，Android除了娱乐或是一般消费者使用外，在物联网上是否会激发出不同的结论？开放平台带给应用更多可能性Android在物联网的优势，在于其作业系统是完全免费开放的，任何厂商都可以不经过Google和开放手持设备联盟的授权使用Android作业系统，开发者亦可以通过在AndroidNDK(AndroidNative开发包)中使用C语言或者C++语言，来作为编程语言开发应用程序。此外，Google还推出了GoogleAppInventor开发工具，该开发工具可以快速地构建应用程序，以方便初次开发Android的工程师在短时间内上手，而资深工程师则可大展身手，设计出不同的应用软件。而Hardwareindependence的概念，让开发Android应用软件的设计者只需要考虑到framework层，不会再被硬件商绑死，如此一来这些应用软件开发商就无需再担忧更换硬件时会增加额外的成本，愿意投入更多资源在Android的应用上。因为物联网的应用很广，从零售、仓储、物流、医疗、车载等等，而装置(Device)特性差异更大，从PDA、Tablet、车机或是其他移动式计算机，Android所提供的开放语言架构，不仅有很多开发者投入，相对终端使用者更愿意更换成Android的平台，是非常大的优势。一体适用是否真的适用？ 不同于微软针对不同操作平台推出WindowsEmbeddedOS、WindowsCE(现在已经改名为WindowsCompact)，到智能型手机使用的WindowsPhone，针对不同产品的特性，提供精简但高速或是高效能可以负责复杂运算的作业系统；Android仅提供一个版本运作于智能型手机以及平板计算机，且仅提供娱乐用的装置并不讲求效能。在垂直应用的市场中，仍有许多要仰赖高度运算能力的作业平台，Android的侷限性仍然让人担心，因此如何聪明的选择适当的产品使用Android，是各家OEM厂的难题。换句话说，物联网的使用环境，需要完整且强大的作业系统，Andriod虽然已经在SmartPhone中越发成熟，不过在各个垂直市场等环境，并没有进行专属设计，也没有替其他Device进行优化，例如车机等，而这将会是Android跨足物联网的一大门槛。综合上述，Android的崛起是物联网相关业者不容忽视、也需要跟进的作业系统，不过Google如何看待物联网这群相对于消费者为少数但可以长期经营的族群，将会是各家OEM以及品牌商关注的焦点。全球工业计算机的领先者威强工业计算机，在工业计算机垂直产业上的努力不遗余力，在2010年成立IEIMobile部门专注于产业用平板计算机和产业用PDA，IEIMobile除了既有的Wintel的能力和合作伙伴关系外，也看中Android未来在物联网的发展性，并且基于持续提供客户创新平台的观念，与主力芯片业者合作，选择适当的Android版本，开发产业用PDA及产业用中小尺寸的平板计算机。目前IEIMobile最新上市的RuggedAndroidTabletPC-ICECARE-07，其使用最先进的TIAM3715处理器及内建Android2.3作业系统，配合7吋500cd/㎡高亮度的投射式电容触控荧幕(ProjectiveCapacitiveTouch)，并具备以下特点：1.ICECARE内建数项无线模块，支援蓝牙V.2.1、Wi-Fi802.11b/g/n及远端HSUPA的无线功能。户外使用者可以透过这些无线功能将资料实时的传输至管理中心，并同时接受中心传来的实时讯息。2.透过一维／二维条形码读取器及13.56MHzRFID读取器，ICECARE可以撷取相关数据并立即记录，或透过无线功能传输至管理中心做为证据和交易的依据。因应户外的使用环境，IEIMobile在规划ICECARE时就已经考虑到所选用的模块、素材及外壳是否有达到强固型的设计，确保产品能在宽温下运作和存置，并具有IP64等级的防水防尘和1.2米的落摔，以及提供现场服务管理(FieldService Management)，是一个具高效能、低耗电及高强固性的机种选择。而这也就是把Android运用在物联网的最好应用案例。IEImobile将会提供更多搭载AndroidOS的PDA、TabletPC以及车用电脑。该课题在设计Android程序设计的时候，试图对一些关键技术进行改进并取得了一定的效果，这些操作技术包括链接数据库技术，Adapter适配器技术，Animation淡入淡出技术。这些技术具体描述如下：3.1通过WebService技术链接远程数据库本系统由于需要连接到远程服务逐渐的数据库，所以要涉及到网络连接相关方面的知识，我们运用了数据库，WebService，Android的方式，通过WebService来访问数据库，把所得到的数据放在网上，然后在Android端通过HttpSoap协议来访问得到。在这个过程中，系统需要存储大量的数据存储的服务器中，利用WebService访问远程数据库获取数据。在这个互联网时代，信息的交互非常重要。我们充分的利用网络这个大资源，使我的作品得到了尽善尽美。3.2运用适配器Adapter技术本系统由于将数据拿到的数据量的大小是未知的，所以不能再Android静态的定义显示，所以用到了适配器Adapter技术，Adapter技术可以再ListView里将未知大小的数据层层显示，这样呈现出来的界面整齐简洁。3.3通过Animation技术实现登陆的淡入淡出效果通过Animation技术的特殊效果，并且设置alpha的值来实现登陆的淡入淡出效果。其实设置alpha的值的目的就是改变图片的透明度，从而看起来实现了淡入淡出的效果，如图1所示： 结束语：本课题是平顶山工业职业技术学院创新的课题，针对目前流行的物联网智能家居进行了深入的研究，并且取得了一定的成绩。系统以Android系统为平台对客户家中的各种Zigbee结点传感器（包括温度，湿度，空气质量，音响控制）采集参数进行实时显示和控制，对一些关键技术进行了分校实践。实践证明，基于安卓中的的物联网平台的实用性和稳定性是十分具有竞争力的。