基于iOS的智能家居安防系統移動(dòng)端設計

基于iOS平臺的設計與開(kāi)發(fā)技術(shù)，在異構網(wǎng)絡(luò )中實(shí)現一種智能家居報警系統，用以解決智能家居中的安防問(wèn)題。在該安防系統中，信息采集端由ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)(監控節點(diǎn))以自組織方式構成，可采集監控區域的實(shí)時(shí)信息并將報警信息傳遞給服務(wù)器?；趇OS技術(shù)開(kāi)發(fā)的移動(dòng)客戶(hù)端可幫助用戶(hù)采取相應的報警處理和操作措施。

一、總體方案設計

總體設計方案如圖1所示，該報警系統主要包括ZigBee數據采集端、報警管理服務(wù)器端、iOS移動(dòng)客戶(hù)端三個(gè)子系統。數據采集端通過(guò)串口與報警管理服務(wù)器端相連接，負責采集家居環(huán)境中的監控信息，并根據硬件智能控制機制采取相應報警操作。iOS移動(dòng)客戶(hù)端負責報警信息的推送以及報警操作的控制，通過(guò)WLAN/GPRS網(wǎng)絡(luò )與報警管理服務(wù)器端相連接。報警管理服務(wù)器端負責轉發(fā)和處理信息采集端發(fā)送的報警信息，以及響應移動(dòng)客戶(hù)端的操作信息。數據采集端和報警管理服務(wù)器端僅做簡(jiǎn)要介紹，本文將詳細介紹基于iOS的移動(dòng)客戶(hù)端開(kāi)發(fā)。

二、系統設計與實(shí)現

1、ZigBee數據采集端設計與實(shí)現

數據采集系統采用Zig-Bee無(wú)線(xiàn)節點(diǎn)采集并發(fā)出報警信息，利用人體熱釋電紅外傳感器(HC-SR501人體感應模塊)實(shí)時(shí)感應人體入侵信息，利用門(mén)磁開(kāi)關(guān)模塊(KTMC8)感應門(mén)或窗的被動(dòng)開(kāi)啟操作。該數據采集方案利用了ZigBee自組網(wǎng)無(wú)固定基礎設施的優(yōu)勢以及多源傳感器信息融合的特點(diǎn)，能夠保證家庭環(huán)境信息感知的實(shí)時(shí)性與準確性。

2、報警管理服務(wù)器端設計與實(shí)現

報警管理服務(wù)器采用的是Tomcat8.0服務(wù)器。Tomcat8.0服務(wù)器是一種免費的開(kāi)放源代碼的Web應用服務(wù)器，運行時(shí)占用的系統資源小，擴展性好，適用于小型應用服務(wù)端。

3、iOS移動(dòng)客戶(hù)端軟件設計與實(shí)現

移動(dòng)客戶(hù)端是基于iOS移動(dòng)終端進(jìn)行開(kāi)發(fā)的，報警信息的發(fā)布可通過(guò)文字和圖像等信息承載手段來(lái)實(shí)現?？紤]到其他不利因素，如終端設備不穩定的網(wǎng)絡(luò )速度和信息處理的載荷變化等，本文中基于iOS平臺的智能家居報警系統采用文本信息推送的形式發(fā)布報警信息。終端收到推送消息后，提醒用戶(hù)可在終端采取相應的報警操作，如開(kāi)燈、拍照、撥打電話(huà)等。

(1)開(kāi)發(fā)平臺

iOS是由蘋(píng)果公司開(kāi)發(fā)的移動(dòng)操作系統，主要應用對象為蘋(píng)果公司出品的相關(guān)移動(dòng)設備。該操作系統具有簡(jiǎn)單易用的界面、強大的功能以及超強的穩定性，據Kantar Worldpanel Com Tech發(fā)布的全球智能手機季度銷(xiāo)售報告顯示，在2015年第二季度國內的移動(dòng)終端設備領(lǐng)域，iOS設備占據了24.4%的份額，創(chuàng )歷史新高，越來(lái)越多的移動(dòng)端用戶(hù)選擇使用iOS設備。與Android平臺相比，應用iOS系統的移動(dòng)終端設備以視圖優(yōu)先為原則，使用較少的框架，保證了開(kāi)發(fā)者對硬件最有效的使用。同時(shí)，iOS系統具有較高的安全性，所以這類(lèi)設備的優(yōu)勢主要體現在良好的用戶(hù)體驗和較為安全的使用環(huán)境。iOS移動(dòng)客戶(hù)端的開(kāi)發(fā)使用的是蘋(píng)果公司提供的非開(kāi)源集成開(kāi)發(fā)環(huán)境Xcode6.1，編程語(yǔ)言采用的是Objective-C。智能家居報警程序的前期調試在Xcode模擬器上完成，后期測試與調試在真機上完成。

(2)軟件主程序架構設計

首先進(jìn)入移動(dòng)端程序，用戶(hù)需要登錄對應賬戶(hù)。移動(dòng)端通過(guò)WLAN/GPRS實(shí)時(shí)接收報警管理服務(wù)器端發(fā)送的報警消息，如有報警消息，用戶(hù)可根據不同的報警消息采取相應的報警操作。如果當前報警操作已完成，則再次進(jìn)入接收推送消息的狀態(tài)。按照上述方式，程序循環(huán)執行，圖2給出了軟件主程序流程圖。

(3)主界面設計

如圖3所示，移動(dòng)終端應用程序主界面包括監控區域、情景設置、監控詳情和其它四個(gè)功能模塊。

1.監控區域：刪除或添加對指定房間的監控;

2.情景設置：對不同的監控區域設置不同的監控條件，包括離家、回家和休息三種監控狀態(tài)設置。此外，用戶(hù)也可以添加其他自定義的報警操作;

3.監控詳情：以圖片形式顯示監控區域畫(huà)面，用戶(hù)基于此監控畫(huà)面可采取人為報警操作;

4.其它：提供移動(dòng)端程序的相關(guān)信息，如用戶(hù)登錄、關(guān)于軟件、版本更新等功能。

(4)報警消息推送設計

該移動(dòng)客戶(hù)端使用iOS消息推送機制實(shí)現報警消息的推送，該消息推送機制是在應用程序APP、APP服務(wù)端(Your Server)與APNS(Apple Push Notification Service)服務(wù)器之間完成的。消息推送流程如圖4所示，推送流程功能說(shuō)明如下：

1.應用程序(APP)通過(guò)iOS系統向Apple Push Notification Service(APNS服務(wù)器)注冊消息推送服務(wù)并申請Device Token(設備標識);

2.APNS服務(wù)器將Device Token發(fā)送給APP;

3.APP將Device Token發(fā)送給Your Server(APP服務(wù)端);

4.APP服務(wù)端向APNS服務(wù)器發(fā)送推送消息;

5.APNS服務(wù)器將推送消息發(fā)送給APP。移動(dòng)端報警消息推送提示界面如圖5所示。

(5)用戶(hù)報警操作設計

用戶(hù)報警操作界面如圖6所示，當移動(dòng)端設備收到APNS服務(wù)器發(fā)送來(lái)的推送消息后，用戶(hù)根據推送消息及時(shí)采取相關(guān)報警操作，如點(diǎn)擊“燈光”按鈕，實(shí)現對監控區域燈光的開(kāi)關(guān)控制功能。點(diǎn)擊“拍照”按鈕，實(shí)現拍照記錄監控區域的功能。點(diǎn)擊“報警電話(huà)”按鈕，實(shí)現撥號報警功能。上述操作均在iOS移動(dòng)客戶(hù)端實(shí)現，用戶(hù)通過(guò)操作移動(dòng)端，經(jīng)過(guò)報警管理服務(wù)器端將相關(guān)操作信息轉發(fā)到數據采集端，最終數據采集端實(shí)現相應的操作，達到家庭環(huán)境智能家居安防的目的。

三、系統分析與測試

軟件測試是程序開(kāi)發(fā)的重要環(huán)節，同時(shí)也是保障應用程序正常運行的關(guān)鍵。本文開(kāi)發(fā)的程序分別在Xcode Simulator(Xcode模擬器)和iOS真機設備兩個(gè)平臺進(jìn)行了測試。包括延時(shí)測試和iOS設備兼容性測試兩部分內容。

延時(shí)測試，包括入侵報警消息推送延時(shí)和安防操作延時(shí)，此處延時(shí)包括硬件延時(shí)和軟件延時(shí)的總和。由測試統計結果可知，不同的延時(shí)均達到了系統的要求，延時(shí)測試結果如圖7所示。iOS設備的兼容性測試包括該報警系統軟件對當前國內iPhone主流機型的兼容性，經(jīng)測試，該移動(dòng)客戶(hù)端能夠兼容目前iPhone主流機型。iOS設備兼容性測試結果如表1所示。經(jīng)過(guò)不斷的測試與改進(jìn)，智能家居報警系統的延時(shí)和設備兼容性均達到設計要求。

結 語(yǔ)

本文設計的基于iOS平臺的人員入侵報警系統，著(zhù)眼于智能家居安防的需求，可應用于多種不同的場(chǎng)景，如家庭、倉庫、小型超市、個(gè)體商店等。結合ZigBee節點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)優(yōu)勢，實(shí)現了不同監測區域的靈活布網(wǎng)。面向iOS移動(dòng)客戶(hù)端進(jìn)行開(kāi)發(fā)，使持有iOS設備的用戶(hù)能夠使用該系統，這將增加智能家居安防系統的目標用戶(hù)。因此，該系統的設計，較好的適應了智能家居安防系統的需求，適應了智能家居行業(yè)的發(fā)展方向。未來(lái)工作將根據ZigBee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的特點(diǎn)，進(jìn)一步優(yōu)化iOS移動(dòng)終端的性能，增加更多的監控措施，幫助用戶(hù)獲得更完美的使用體驗。