International Journal of Computer Networks & Communications (IJCNC) Vol.6, No.1, January 2014
Shiu Kumar
Department of Information Electronics Engineering, Mokpo National University,
534-729, Mokpo, South Korea
摘要
本文提出了一种灵活独立的，低成本的智能家居系统，它是基于Android应用与微web服务器通信，不仅仅提供交换功能。Arduino以太网的使用是为了避免使用个人电脑从而保证整个系 统成本最低，语音激活时用来实现切换功能的。光开关，电源插头，温度传感器，湿度传感器，电流传感器，入侵检测传感器，烟雾/气体传感器和警报器等这些设备集成在系统中，表明了所提 出的智能家居系统的有效性和可行性。经过检测，智能家居应用程序可以成功地进行智能家居
操作，例如开关功能，自动环境监测，和入侵监测，在监测到有不法入侵后，系统会自动发送一
个邮件，并响警笛。
关键字：
Android智能手机，智能家居，物联网（loTs），远程控制
1.引言
随着移动设备受欢迎程度的不断增长和人们日常生活中对无处不在的先进的移动应用的功
能需求不断增加，利用Web服务是提供远程访问服务的最开放和可互操作的方式，并且使应用程序能够彼此通信。一个有吸引力的市场产品自动化和网络化是忙碌的家庭和有生理缺陷的个人的代表。
loTs可以被描述为连接智能手机，网络电视，传感器等到互联网，实现人们之间沟通的新形势。过去几年中loTs的发展，创造了一个新层面的世界。这使得人们可以在任何时间，任何地点，联通任何期望的东西。物联网技术可用于为智能家居创建新的概念和广阔的空间，以提供智能，舒适的发展空间和完善生活质量。
智能家居是一个非常有前途的领域，其中有各种好处，如增加提供舒适性，更高安全性，更
合理地使用能源和其他资源。这项研究的应用领域非常重要，未来它为帮助和支持有特殊需求
家用供暖系统
老的人和残疾人士提供了强有力的手段。设计一个智能家居系统时需要考虑许多因素，该系统
应该是经济实惠的，是可伸缩的，使得新的设备可以容易地集成到系统中，此外，它应该是用户友好的。
随着智能手机用户的急剧增加，智能手机已经逐渐变成了具备所有功能的便携式设备，为人们提供了日常使用。本文介绍了一种低成本的控制和监视家居环境控制的无线智能家居系统。
利用Android设备，可以通过一个嵌入式微Web服务器与实际的IP连接，访问和控制电器和远程的其它设备，这可以利用任何支持Android的设备。Arduino Ethernet 用于微Web服务器从而
消除使用PC与系统的需要，以访问智能用户认证家居系统。语音激活切换应用程序也被纳入到帮助用户特别是老人和残疾人中。
2.相关文献
智能家居虽然不是科学界的新名词，但它仍然远离人们的视觉与听觉。随着电子技术的融合，家庭自动化领域不断扩大。文献[5]到[10]提出了各种通过蓝牙控制的智能系统，文献【11】到【13】提出了各种通过互联网控制的智能系统，短消息服务（SMS）的基础[ 14 ]，蓝牙功能等。目前大多数笔记本电脑/台式电脑，平板电脑和手机都有内置的适配器，将间接降低系统成本。然而，它限制了控制范围
内的蓝牙环境，虽然大多数其他系统降低成本的解决方案不太可行。
在【15】中，描述了一种基于Wi-Fi的家庭自动化系统。它使用一个基于Web服务器的PC（内置Wi-Fi卡）来管理连接的家用设备。用户可以管理和控制本地系统（局域网）或远程（网络）。该系统支持大范围的家庭自动化设备如电源管理组件和安全组件等。在文献【16】中提出了一个类似的结构，其行动是由运行在PC上的家乡代理实现的。其他文件如文献【17】到文献【20】也提出了由专用的Web服务器，数据库和管理设备的互联网页组成的网络控制系统。这些系统利用PC 机从而直接导致成本的增加和功率消耗。在另一方面，网页的管理和发展也会带来额外的成本。
文献【21】描述了一种基于语音激活的无线自动化的微控制器的设计与实现系统。用户说出的语音指令通过麦克风，处理和发送的语音信号通过无线射频（RF）链接到主控制接收单元。语音识别模块是用于提取语音命令的特征。该提取信号是不是由单片机处理执行所需操作。缺点是该系统必须在射频范围。参考文献【22】描述了一种声音激活智能家居自动化系统。本系统提供图形用户界面（GUI）使用微软Visual Basic软件的PC主机，并使用微软语音识别发动机。信号通过RF链路发送给单片机的家电器接口。PC的使用增加了成本和功耗消费。
上述文献描述了智能家居系统的一个显着的优势。然而，PC机作为服务器，增加了成本和功耗，而第三方网页寄存，需要增加额外的成本。语音激活系统可以使用PC语音识别软件或单独的语音识别模块。
3.系统的设计
3.1系统的体系结构
所提出的设计描述了一种低成本的智能家居的远程控制和监测系统。所提出的系统架构概述显示在图1中，该系统包括应用在Android平台上的发展和一个以太网为基础的Arduino平台微型网络服务器。并需要进行必要的操作。传感器和致动器/中继直接连接到主控制器。智能家居环境中，你可以从远程位置控制和监视使用智能家庭应用，这将通过互联网微Web服务器通信， Wi-Fi连接，或通过任何可用于用户设备上的互联网3G / 4G网络。
图1 智能家居的网络架构
所提出的设计提供的功能是能源管理系统等的控制功能例如照明，电源插头和HVAC （供暖，通风和空调）系统；安全和监控系统，如火灾探测和入侵检测与报警器和通知；全自动智能家居环境控制，如保持一定的温度；语音激活的切换功能，如具有用户认证访问的智能家居系统。
3.2. Android平台应用软件开发
开发智能手机应用程序的平台有多种，如Windows Mobile，塞班，iOS和Android。在这些系统中，Android平台的应用程序开发使用Java程序设计语言，Android 软件开发工具包（SDK），也已被用于开发和实现智能家居的应用程序的。该SDK包含了一套完整的开发工具如调试器，库，手机仿真器的文档，示例代码。Eclipse是官方支持（在Windows 7的开发平台上运）的集成开发环境（IDE）已经被用在结合了Android开发工具（ADT）插件开发的智能家居应用中。智能家居的屏
幕截图示于图2，而智能家居应用程序处理过程示于图3。
图2智能家居的屏幕截图
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