基于物聯(lián)網(wǎng)的智能社區(qū)互助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究論文
1 緒論
目前行業(yè)內(nèi)的智能社區(qū)解決方案分為兩大陣營，無線陣營和總線陣營，無線陣營主張以互聯(lián)網(wǎng)為平臺(tái)，底層傳感網(wǎng)使用短距離無線的傳輸網(wǎng)，并通過耦合兩個(gè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)形成整體框架。所有的產(chǎn)品都以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為應(yīng)用的基礎(chǔ)，因此它對(duì)智能化社區(qū)產(chǎn)品技術(shù)和成本要求較高，但它是目前國際技術(shù)的主流和發(fā)展趨勢。智能住宅在我國剛剛起步，但卻有著十分廣闊的發(fā)展前景，市場潛力巨大。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷推廣和研究，可以預(yù)見，基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智能社區(qū)的系統(tǒng)功能和服務(wù)水平將會(huì)得到逐步完善。
針對(duì)用戶對(duì)社區(qū)互助系統(tǒng)的需求，本文提出了基于互聯(lián)網(wǎng)的智能社區(qū)互助系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)方案。彌補(bǔ)了現(xiàn)有系統(tǒng)存在的不足，實(shí)現(xiàn)了社區(qū)管理的網(wǎng)絡(luò)化�？焖贋橛脩籼峁┰敿�(xì)準(zhǔn)確的互助信息，適應(yīng)不同智能小區(qū)用戶的需求。
2 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括ZigBee網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)端，客戶端推送界面的設(shè)計(jì)，其中客戶端-服務(wù)端采用了先進(jìn)的服務(wù)架構(gòu)。
服務(wù)端部分包括：用戶注冊，用戶登錄和回話鑒別等部分。其中，用戶可以使用個(gè)人信息進(jìn)行注冊，用登錄系統(tǒng)中，用戶正常使用的情況下不需要注意其他問題，用戶的數(shù)據(jù)安全和用戶賬戶的安全由服務(wù)器端進(jìn)行確認(rèn)和保障。
底層數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)包括：一到多個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)緩存和數(shù)據(jù)的簡單處理，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理包括驗(yàn)證數(shù)據(jù)是否達(dá)到了警報(bào)值，選擇對(duì)用戶告警并傳出警報(bào)信息到API服務(wù)器，該模塊還包括把普通的數(shù)據(jù)傳送到API服務(wù)器。
3 系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)方案
系統(tǒng)功能模塊劃分：系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了求助信息處理系統(tǒng)，客戶端展示控制界面，和附近險(xiǎn)情報(bào)警系統(tǒng)，主要?jiǎng)澐譃樾畔⑻幚硐到y(tǒng)，客戶端響應(yīng)系統(tǒng)，報(bào)警系統(tǒng)。系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計(jì)。
3.1 硬件設(shè)計(jì)方案
數(shù)據(jù)處理節(jié)點(diǎn)是一個(gè)中轉(zhuǎn)站，用于對(duì)接多個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，收集數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單的處理，并把數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器。這是數(shù)據(jù)處理節(jié)點(diǎn)的功能。數(shù)據(jù)處理節(jié)點(diǎn)是一個(gè)較之?dāng)?shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)更高一級(jí)的處理單位，這個(gè)部分是保證上下層聯(lián)通的物理保障。
系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及功能如下：
(1) SD模塊：用于讀取配置文件;
(2) HTTP模塊：封裝好的`數(shù)據(jù)通過HTTP請求發(fā)送到API服務(wù)器模塊，讀取來自于服務(wù)器的反饋，確認(rèn)通信的成功與否;
(3) OLED模塊：將實(shí)時(shí)信息顯示到LED屏，采用自定義制作字模文件，把常用的字符映射到點(diǎn)陣中，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)提示信息的顯示;
(4) XBee模塊：構(gòu)建ZigBee網(wǎng)絡(luò)，分為終端和協(xié)調(diào)器，終端與傳感器相連，向協(xié)調(diào)器發(fā)送傳感數(shù)據(jù)，協(xié)調(diào)器接收到值后進(jìn)行相關(guān)處理;
(5) ARDUINO Ethernet W5100網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展板 SD卡擴(kuò)展板Arduino;
(6) 微處理器：Arduino Due模塊;
(7) 通信子系統(tǒng)：XBee Pro S2模塊;
3.2 軟件設(shè)計(jì)方案
求助信息處理系統(tǒng)：web接口，采用JAVAEE+MYSQL，springmvc框架，并采用nginx對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行負(fù)載均衡處理，傳送至各個(gè)服務(wù)器并有服務(wù)器進(jìn)行分析。報(bào)警信息提交，響應(yīng)系統(tǒng)：
各個(gè)客戶端通過JSON對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行封包、傳輸。軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括以下模塊：
(1)web端：搜索引擎模塊，JAVASCRIPT，jQuery，AJAX;
(2)安卓端：百度地圖API提交地圖信息，并使用UI開源包，提升用戶體驗(yàn);
(3)PC端：使用libcurl等開源庫對(duì)http協(xié)議進(jìn)行解析，并使用MICROSOFT前端展示界面對(duì)地圖范圍等信息進(jìn)行展示;
(4)API中間件架構(gòu)。
API中間件是底層硬件部分和數(shù)據(jù)展示終端之間的橋梁，這部分接受來自于底層硬件部分的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，持久化到數(shù)據(jù)庫中，通過數(shù)據(jù)展示終端的請求，提取用戶需要的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝之后發(fā)送到數(shù)據(jù)展示前端。通過這部分的中轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，也是通過API中間件，實(shí)現(xiàn)了底層與前端展現(xiàn)的分離，保證了平臺(tái)的健壯和可伸縮性，防止出現(xiàn)數(shù)據(jù)流失和數(shù)據(jù)泄密，這部分采用了三層架構(gòu)的設(shè)計(jì)模式。從對(duì)接HTTP請求，到業(yè)務(wù)層分流，到DAO層的數(shù)據(jù)庫操作，再次采用分層解耦的方式保證了API中間件本身的健壯性和彈性，維持了“高內(nèi)聚，低耦合”的軟件工程設(shè)計(jì)思想，這部分是整個(gè)系統(tǒng)的核心，各個(gè)部分的依靠弱關(guān)系進(jìn)行連接，每一個(gè)部分的宕機(jī)都不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的崩潰，API中間件起到了很大作用，API中單件的架構(gòu)。
4 結(jié)論
基于物聯(lián)網(wǎng)的社區(qū)互助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了軟硬件的聯(lián)動(dòng)，數(shù)據(jù)自底向上的傳輸，整個(gè)平臺(tái)是對(duì)目前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一次完整的實(shí)踐，底層的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)，API中間件的設(shè)計(jì)保證了平臺(tái)數(shù)據(jù)的上傳下達(dá)，使用JSON進(jìn)行數(shù)據(jù)包裝，保證了前端展示的平臺(tái)無關(guān)性，平臺(tái)依照統(tǒng)一化設(shè)計(jì)，模塊化開發(fā)，構(gòu)造出了一套跨平臺(tái)的，穩(wěn)定的，結(jié)構(gòu)可伸縮性的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。功能滿足了社區(qū)用戶的信息實(shí)時(shí)發(fā)送和回應(yīng)的要求，實(shí)現(xiàn)社區(qū)用戶網(wǎng)絡(luò)互助功能。
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