基于安卓的智能管廊系统设计与开发.pdf
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1、第 16 期2023 年 8 月无线互联科技Wireless Internet TechnologyNo.16August,2023基金项目:苏州农业职业技术学院青年教师科研能力提升计划;项目编号:QN202210。作者简介:田斌(1990),男,山西晋中人,助教,硕士;研究方向:物联网应用技术。基于安卓的智能管廊系统设计与开发田 斌,鲍孝扬(苏州农业职业技术学院,江苏 苏州 215000)摘要:随着科技的发展,物联网技术逐步成熟,为城市基础设施的发展注入了新的活力。传统的地下管道建设存在安全隐患高、维护成本高、智能化程度低的问题。文章设计并开发了一种基于安卓的智能管廊系统,可以通过传感器、互
2、联网、数据处理等现代信息技术手段,实现对地下管道全过程的监测、控制和管理,提高了地下管网的安全性、可靠性,降低了日常管理成本,并满足了城市化进程中对于科技化、智能化的新要求。经过模拟测试,该设计达到了初步设计功能,具有较强的推广意义和应用价值。关键词:智能管廊;安卓;物联网;移动应用开发中图分类号:TP311 文献标志码:A0 引言 随着我国城市化进程的加快,人民对城市基础设施的建设要求逐步提高。地下综合管廊作为智慧城市建设中重要的组成部分具有管线入地、实时监控、维护方便、扩容便捷等优势,是实现城市可持续发展的建设趋势,也是城市信息化管理的优质载体。1 需求分析 我国对于城市建设的智慧化、信息
3、化转型尤为重视,随着城市化进程的加速发展,城市用地紧张问题日益凸显。为了更好地提升城市的垂直空间利用率,综合地下管廊的作用尤为突出,它可以将各种管线以及其他基础设施集成在一起,放入地下,从而节约了地上空间,提高了城市空间的利用效率1-2。本文依托物联网技术,对地下管廊的温度、湿度、光照度、CO2、火情等影响管廊环境的各要素进行监测,有利于用户对管廊的管理进行全面的分析,并有效管控。同时依靠网络通信技术,能够远程及时发现环境要素的改变,及时了解并做出应对措施。综上所述,该系统是为了更好地对城市的地下综合管廊进行及时、便捷、安全的管理,其主要的功能需求有以下几个方面:(1)系统依托各传感节点实时对
4、地下管廊的环境数据进行采集。(2)收集实时的传感器数据,有利于用户直观地查看。(3)系统内可以进行设备远程控制。(4)系统支持不同用户的注册登录,既方便对数据和运行设备的安全性管理,也方便多用户的使用。(5)系统支持将数据推送到显示屏,方便用户实时了解系统各设备的运行状态。2 系统的总体设计 智慧地下管廊监测与控制系统以安卓系统为应用层3。用户注册登录之后获取实时的环境信息,切换控制页面控制相应设备,点击界面对应需要切换的页面即可进行监测、控制、查看、退出等一系列动作。具体的系统流程如图 1 所示。3 系统的功能设计3.1 系统开发环境系统基于 Windows 10 操作系统,在 Androi
5、d Studio 环境下,采用 Java 语言完成所需功能的开发。详细的开发环境如表 1 所示。表 1 开发环境信息开发环境具体配置处理器AMD Ryzen 5内存16 GBGPUNVIDIA RTX 1660Ti3.2 用户登录注册功能 该部分向用户提供登录窗口,用户使用正确信息登录,校验通过后,软件进入首页展示页面。登录页面中,设计有“记住密码”的功能,用户若勾选“记住密码”复选框,下次登录无需再次输入信息,系统检验通过后自动登入监测与控制系统。用户登录功能方便了多用户管理各自的数据,提升了软件系统的安全性。当用户第一次使用软件时,软件并未生成用户的使用画像,需要用户自行点击注册,进入注册
6、页面设52第 16 期2023 年 8 月无线互联科技智能控制No.16August,2023图 1 安卓系统流程置相应的信息,然后点击确认提交信息。3.3 首页展示功能 用户登录验证通过后,软件会自动与串口服务器建立链接,并在首页中显示地下管廊环境的设备实时数据信息,包括温度、湿度、噪声、CO2、光照以及火情信息等,便于用户直观地获取环境信息。安卓端与串口服务器建立连接,利用 Socket 连接传入串口服务器的 IP 地址和设备端口号,并打开ZigBee 端口与其建立数据连接,向传感器节点实时问询获取数据,并显示在安卓端首页展示页面上。最后需要在首页展示页面的数据处理代码中新建线程进行处理,
7、循环进行数据获取,并向用户展示相应的实时数据信息。在任意页面点击状态栏上的“智控系统”图标或者在左侧界面内划,即可调出侧滑菜单栏。在菜单栏中,目前设计有“管廊首页展示页面”“管廊控制系统页面”“软件关于页面”界面,以供用户使用4。3.4 设备控制功能 若用户切换到“管廊控制系统页面”,App 将展示地下管廊下属设备的状态信息,分别是照明灯、排风扇、排水泵 A、排水泵 B,相应设备的控制开关,用户可以对其进行相应的远程控制。与首页展示功能小节部分相似,利用 Socket 连接传入串口服务器的 IP地址和端口号5,并打开 ZigBee 和各设备端口,与其建立数据连接,利用安卓的监听函数,监听与控制
8、相应的设备和 LED 屏幕进行联动工作。3.5 用户退出功能 当用户准备退出软件的使用时,可以点击右上角的退出按钮,将会弹出“退出登录”的选项,用户点击后即可退出登录,返回用户登录页面。4 系统的测试 为了测试系统的有效性,本文利用新大陆有限公62第 16 期2023 年 8 月无线互联科技智能控制No.16August,2023司提供的硬件终端搭建了模拟开发环境进行测试。将安卓应用与模拟开发环境连接,分别测试了系统的数据接收功能和控制设备功能。4.1 数据接收测试 在新大陆安卓开发终端安装该应用进行账户登录,对其整体功能进行调试,调试过程中各软件功能能够正常使用。然后针对本软件能否收到各节点
9、传感器数据信息进行了模拟测试,用户可以正常借助软件进行传感器数据的接收与查看。本文分时监测了10 组模拟运行测试数据,如表 2 所示。结果表明,该系统能够正确地收集各节点的数据,系统整体运行稳定。表 2 模拟运行测试数据获取时间温度/湿度/%RH噪声/dBCO2/ppm光照/lx火情10:0021.048.41253760.32无10:1521.449.51223700.38无10:2021.548.41243710.34无10:2522.049.51223700.38无10:3021.547.81253710.34无10:4021.448.01233740.35无10:5021.948.41
10、203680.36无11:4122.248.61273710.38无13:4122.749.11253740.34无14:0522.648.11243780.38无4.2 控制指令测试 为了验证与检查设备的控制情况,针对软件能否及时、有效控制远程设备进行了测试,该项目利用新大陆有限公司的设备搭建了地下管廊模拟场景。利用安卓终端进行测试,监测当前的模拟环境的实时状态。登入 App 进行查看与测试,并切换到控制页面对模拟系统的设备进行控制。依次对照明灯、排风扇、排水泵 A、排水泵 B 轮流测试,并观察外置 LED屏幕是否能实时显示对应的设备执行状态以及工况。具体测试状况如表 3 所示。表 3 指令
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