摘  要： 基于Android智能操作系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái),，以移動(dòng)通信網(wǎng)為載體，利用短信方式和GPRS方式實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)客戶端信息采集與傳輸,、進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理等功能的物聯(lián)網(wǎng)無線測控系統(tǒng),。用戶通過Android設(shè)備終端，可以隨時(shí)隨地查看環(huán)境數(shù)據(jù)并進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測與控制,，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)嵌入式的無線測控功能,。
關(guān)鍵詞： Android OS；GPRS,；SMS,；物聯(lián)網(wǎng)；無線測控

　目前無線通信處于3G/4G時(shí)代,，中國移動(dòng)GPRS業(yè)務(wù)全面投入運(yùn)營,，無線數(shù)據(jù)通信的發(fā)展和應(yīng)用向著愈來愈廣泛和深入的領(lǐng)域發(fā)展[1]。遠(yuǎn)程測控技術(shù)并不是一項(xiàng)新的技術(shù),，然而由于移動(dòng)通信網(wǎng)的介入,，使之煥發(fā)出新的光輝。因此,，隨著智能手機(jī)的迅速發(fā)展,，Android操作系統(tǒng)作為最流行的操作平臺(tái)，充分利用無線通信的現(xiàn)有資源,，開展遠(yuǎn)程物聯(lián)控制是遠(yuǎn)程控制充滿活力的發(fā)展方向,，網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制技術(shù)也是物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的基本方向之一[2]。
　本系統(tǒng)是基于Android操作系統(tǒng)平臺(tái)，將傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制技術(shù)向基于無線通信網(wǎng)的移動(dòng)終端設(shè)備的方向轉(zhuǎn)變,，實(shí)現(xiàn)了一種為移動(dòng)客戶端提供遠(yuǎn)程無線測控的方案,。該方案能夠?qū)h(yuǎn)程數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高工作效率,，也增加了遠(yuǎn)程控制的靈活性,。
1 Android操作系統(tǒng)平臺(tái)
　Android操作系統(tǒng)是谷歌發(fā)布基于Linux平臺(tái)的開源手機(jī)操作系統(tǒng)。該平臺(tái)由操作系統(tǒng),、中間件,、用戶界面和應(yīng)用軟件組成，是首個(gè)為移動(dòng)終端打造的真正開放移動(dòng)軟件,，其開放的平臺(tái)允許任何人在終端設(shè)備上開發(fā)[3],。Android所包含的功能如下：
　（1）APPLICATIONS（應(yīng)用程序?qū)樱篈ndroid裝配了一個(gè)核心應(yīng)用集合,，包括短信,、日歷、地圖,、通信錄等,。所有應(yīng)用程序都是用Java語言編寫的。
?。?）APPLICATION FRAMEWORK（應(yīng)用程序框架層）：Android具有強(qiáng)大的應(yīng)用層API和豐富的傳感器功能,，所有的應(yīng)用程序其實(shí)是一組服務(wù)和系統(tǒng)，主要包括如下內(nèi)容：視圖（View）,；內(nèi)容提供者（Content Providers）,；資源管理器（Resource Manager）； 通知管理器（Notification Manager）,；活動(dòng)管理器（Activity Manager）,。
　（3）LIBRARIES（庫）：Android包含一個(gè)C/C++庫的集合,，用來提供給Android系統(tǒng)多種組件使用,，這些功能通過Android的應(yīng)用程序框架來提供給開發(fā)者。
?。?）ANDROID RUNTIME（Android運(yùn)行時(shí)）：Android包含一個(gè)核心庫的集合,，提供大部分在Java編程語言核心類庫中可用的功能,。每一個(gè)Android應(yīng)用程序是Dalvik虛擬機(jī)中的實(shí)例,，運(yùn)行在自己的進(jìn)程中。
?。?）LINUX KERNEL（Linux內(nèi)核）：Android基于Linux2.6提供核心系統(tǒng)服務(wù),，例如安全、內(nèi)存管理、進(jìn)程管理,、網(wǎng)絡(luò)堆棧,、驅(qū)動(dòng)模型等。作為硬件和軟件之間的抽象層,，它隱藏具體硬件細(xì)節(jié)而為上層提供統(tǒng)一的服務(wù)[4],。
2 硬件平臺(tái)
　該物聯(lián)網(wǎng)無線測控系統(tǒng)的硬件平臺(tái)主要由STC12C5A60S2單片機(jī)、WISMO228無線通信模塊,、I/O測控接口,、本地串行通信接口等資源組成。硬件總體框架設(shè)計(jì)如圖1所示,。

　微控制器選用8 bit STC12C5A60S2系列單片機(jī),，其指令格式完全兼容8051，但速度要快8~12倍,。GPRS模塊選用基于GSM/GPRS的工業(yè)級(jí)無線通信模塊WISMO228,，可直接由單片機(jī)串行口連接并通過AT命令控制等特性，能很好地適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)對遠(yuǎn)程測控的要求,。以太網(wǎng)控制器選擇高度集成的全雙工以太網(wǎng)接口芯片RTL8019AS,。
　固件程序的主要功能包括初始化228模塊、生成短消息,、解析短消息,、有線和無線網(wǎng)絡(luò)的通信、控制I/O設(shè)備等,。
3 終端應(yīng)用程序開發(fā)
3.1 系統(tǒng)方案
?。?）系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境：本系統(tǒng)使用Android 應(yīng)用開發(fā)工具和API 接口，基于JDK + Eclipse + ADT插件 + SDK的開發(fā)環(huán)境,。
?。?）系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程：系統(tǒng)通過Activity管理相應(yīng)功能。首先進(jìn)入LOGO界面,，然后跳轉(zhuǎn)到登錄界面,，驗(yàn)證成功即可進(jìn)入TabView界面，創(chuàng)建異步任務(wù),，進(jìn)行異步操作,，這樣能夠提高處理速度，使軟件更加健全可靠,。軟件系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示,。

　（3）模塊化設(shè)計(jì)：系統(tǒng)客戶端軟件主要包括界面模塊,、數(shù)據(jù)庫模塊和功能控制模塊3個(gè)部分,。
3.2 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
3.2.1 UI布局實(shí)現(xiàn)
　Activity是Android的核心類,，是一個(gè)用來提供屏幕與用戶交互的應(yīng)用組件[5]。Activity類通過onCreat（）方法來初始化,，由setContentView（）方法指定一個(gè)布局（layout）文件,，顯示布局文件的內(nèi)容。UI布局實(shí)現(xiàn)如下：
　

?。?）賬戶管理界面
　在Android中,，ListView是一個(gè)比較難于使用的控件，一個(gè)ListView通常有兩種功能,，一是將數(shù)據(jù)填充到布局,；二是處理用戶的選擇點(diǎn)擊等操作[8]。ListView以列表的形式展示具體內(nèi)容,，并且能夠根據(jù)數(shù)據(jù)的長度自適應(yīng)顯示,。一個(gè)ListView的創(chuàng)建需要3個(gè)元素：ListView中的每一列的View；填入View的數(shù)據(jù)或者圖片等,；連接數(shù)據(jù)域ListView的適配器[9],。
　在本系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了account_item.xml和account_manager.xml兩個(gè)布局文件，分別用來實(shí)現(xiàn)ListView中每個(gè)item對應(yīng)的View和管理賬戶界面AccountManagerActivity對應(yīng)的布局,。本視圖通過自定義AccountManagerActivity繼承BaseAdapter實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)綁定,、accountList與ListView列表項(xiàng)一一對應(yīng)。其代碼如下：
accountList=（ListView）findViewById（R.id.lvAccountList）,；
adapter=new AccountManagerAdapter（this,，users）；

    tabHost=getTabHost（）,；    
    tabHost.addTab（tabHost.newTabSpec（"GPRS"）
.setIndicator（"GPRS",，getResources（）.getDrawable
   （R.drawable.gprs））
.setContent（new Intent（this， GPRSActivity.class）））,；
控制器1完成對電視機(jī)的控制功能,。當(dāng)設(shè)定的定時(shí)時(shí)間點(diǎn)擊確定按鈕，即開始對電視機(jī)進(jìn)行開機(jī)或關(guān)機(jī)操作,；獲取控制器的響應(yīng)信息,，顯示定時(shí)完成狀態(tài)；在獲取控制器響應(yīng)信息之前,，顯示正在定時(shí)狀態(tài)（如控制器2對冰箱的啟動(dòng)或關(guān)閉狀態(tài)控制）,。
3.2.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)
　本系統(tǒng)在使用過程中會(huì)頻繁對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，而對存儲(chǔ)卡文件進(jìn)行增,、刪,、改、查操作,。為了提高效率,，這里采取占用資源小的SQLite數(shù)據(jù)庫機(jī)制[10]。但數(shù)據(jù)庫并不能自身進(jìn)行操作,，只有通過一個(gè)繼承了SQLiteOpenHelper的類對象調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)進(jìn)行操作,。這里定義了一個(gè)DBHelper繼承SQLiteOpenHelper。為了代碼重用,，對賬戶管理操作和終端數(shù)據(jù)操作分別寫了兩個(gè)基類UserInfoServices和RmcsInfoServices來處理最底層的訪問,；數(shù)據(jù)庫里的每一行記錄與UI列表的每一項(xiàng)一一對應(yīng)。
　根據(jù)需求分析,，本系統(tǒng)涉及兩個(gè)表：UserInfo,、RmcsInfo，分別用于保存賬戶信息和終端數(shù)據(jù)信息,，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分別如表1和表2所示,。這兩個(gè)表分別由UserInfoServices和RmcsInfoServices類管理。在DBHelper類的onCreate方法中通過執(zhí)行數(shù)據(jù)庫execSQL方法動(dòng)態(tài)創(chuàng)建這兩個(gè)表,。其代碼如下：
　db.execSQL（DBInfo.Table.SQL_CREATE_USER_INFO_TABLE）,；
　db.execSQL（DBInfo.Table.SQL_CREATE_RMCS_INFO_TABLE）；

　另外,在UserInfoServices中主要封裝對賬戶的增,、刪,、改、查操作,；在RmcsInfoServices中主要封裝對終端數(shù)據(jù)的相應(yīng)操作,。主要采用的數(shù)據(jù)庫操作方法如下：
　（1）db.insert（table,，nullColumnHack,，values）向數(shù)據(jù)庫中插入一條記錄。
?。?）db.delete（table,，whereClause，whereArgs）從數(shù)據(jù)庫中刪除一條記錄,。
?。?）db.update（table，values,，whereClause,，whereArgs）更新數(shù)據(jù)庫中的一條記錄。
?。?）db.query（table,，columns，selection,，selectionArgs,， groupBy,，having，orderBy） 在數(shù)據(jù)庫中　查詢一條記錄,，該方法返回的是一個(gè)Cursor對象,。
3.2.3 GPRS通信模塊設(shè)計(jì)
　物聯(lián)網(wǎng)無線測控系統(tǒng)的嵌入式微控制器與本地電器終端設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，以獲得電器設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù),，通過GPRS模塊發(fā)送到GPRS網(wǎng)絡(luò)中,。手機(jī)終端的GPRS接收模塊可以接收經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)傳遞進(jìn)來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，同時(shí)還可以由GPRS發(fā)送模塊將封裝后的測控?cái)?shù)據(jù)傳送到終端設(shè)備,，從而在物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上對電器終端設(shè)備的開關(guān),，實(shí)現(xiàn)定時(shí)、排除異常,、報(bào)警等監(jiān)控功能,。
具體設(shè)計(jì)如下：
　（1）首先判斷是否接入網(wǎng)絡(luò),。在Android手機(jī)中可以通過ConnectivityManager類的isAvailable（）方法判斷是否已聯(lián)網(wǎng),，查看返回結(jié)果判斷網(wǎng)絡(luò)連接是否有效，如果為true,，則表示當(dāng)前Android手機(jī)已經(jīng)聯(lián)網(wǎng),；為false則表示沒有聯(lián)網(wǎng)。其代碼如下：
ConnectivityManager cManager=（ConnectivityManager）get System Service（Context.CONNECTIVITY_SERVICE）,； NetworkInfo info=cwjManager.getActiveNetworkInfo（）,；
　（2）使用過程中必須建立GPRS連接,，其代碼如下：
　DataConnection conn=DataConnection.getInstance（）,；
if（connectMode==0）{
ret=conn.openConnection（mContext，"cmwap",，
           "cmwap",，"cmwap"）；
}else {ret=conn.openConnection（mContext,，"cmnet",，"
"，""）,；}
?。?）Android平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用絕大部分都是基于Java的編程接口，這里同樣采用了基于標(biāo)準(zhǔn)的Java接口,。步驟如下：創(chuàng)建URL以及URLConnection/HttpURLConnection對象,，設(shè)置連接參數(shù)，連接到服務(wù)器,，向服務(wù)器讀,、寫數(shù)據(jù)等通信控制,。其代碼如下：
URL url=new URL（Values.REQUEST_URL）；
HttpURLConnection http
=（HttpURLConnection）url.openConnection（）,；
        connection.connect（）,；
   InputStream in=connection.getInputStream（）；
   OutputStream outStream=connection.getOutputStream（）,；
　（4）最后要在AndroidManifest.xml文件中加入權(quán)限：
<uses-permission
android：name="android.permission.ACCESS_NETWORK_ STATE"/>?
<uses-permission android：name="android.permission.INTERNET"/>
3.2.4 SMS通信模塊設(shè)計(jì)
?。?）Android SDK提供了用于直接發(fā)送短信的SmsManager類[11],。通過sendTextMessage方法可以指定目標(biāo)電話號(hào)碼和短信內(nèi)容。其代碼如下：
SmsManager sms=SmsManager.getDefault（）,；
sms.sendTextMessage（number,， null， str,， null,， null）；
?。?）Android系統(tǒng)只要接收到短信,，就會(huì)發(fā)一個(gè)廣播。因此,，這里定義SMSReceiver繼承廣播接收器BroadcastReceiver,，重寫onReceive（）方法，用來監(jiān)聽手機(jī)接收到的短信,。此時(shí)要在AndroidManifest.xml文件中定義這個(gè)廣播接收器,。其代碼如下：
<receiver android：name=".SMSReceiver" android：enabled="true">
 <intent-filter>
<action android：name="android.provider.Telephony.SMS_RECEIVED" />
</intent-filter>
</receiver>
　（3）最后在配置文件中設(shè)置如下權(quán)限：
<uses-permission android：name="android.permission.RECEIVE_SMS"/>
<uses-permission android：name="android.permission.SEND_SMS"/>
<uses-permission android：name="android.permission.READ_SMS"/>
4 測試與結(jié)論
　應(yīng)用程序設(shè)計(jì)完成后,，就可以在Android SDK提供的AVD虛擬機(jī)上成功運(yùn)行,，并且在基于Android平臺(tái)的移動(dòng)終端上測試運(yùn)行。本測試環(huán)境下使用的移動(dòng)終端采用華為C8650,，該機(jī)型采用Android2.3.3系統(tǒng)版本,。
將完成的應(yīng)用程序中的RMCSoftware.apk文件安裝在手機(jī)中，即可運(yùn)行程序,。經(jīng)多次測試,，手機(jī)客戶端能夠通過GPRS模塊和SMS模塊分別檢測和控制終端設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并能夠正確地發(fā)送和接收數(shù)據(jù),，對數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝和處理,，可在較短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的定時(shí)、排除異常等功能,，應(yīng)用程序運(yùn)行良好,，滿足了無線測控系統(tǒng)的功能需求,。
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