朱承东　蒙政　汪国珍　潘相成　赵文斌

【摘 要】本文结合android编程，ZigBee组网，互联网TCP通信，云平台共享技术，并以节点温度测控为例，完成了一个功能完备的小型智能IOT平台的开发。形成一个比较完整统一的标准，屏蔽掉差异，可以根据需要随意模块化地组合测控设备，并实现智能系统和硬件的无缝配合。二次开发人员可以依托此测控平台实现高效率地搭建智能物联系统。

【关键词】Android；ZigBee；IOT

中图分类号： TU855 文献标识码： A 文章编号：2095-2457（2018）06-0143-002

【Abstract】This paper combines the Android programming， ZigBee networking， Internet TCP communication， and cloud platform sharing technology. Taking node temperature measurement and control as an example， the development of a fully-functional small-scale intelligent IOT platform is completed. Form a relatively complete and unified standard， shield out the differences， and can arbitrarily and modularly combine the measurement and control devices as required， and realize the seamless cooperation between the intelligent system and the hardware. The secondary developer can rely on this monitoring platform to build an intelligent IoT system with high efficiency.

【Key words】Android； ZigBee； IOT

0 绪论

（1）研究背景与意义

随着社会的发展，网络已经走入了千家万户，而网络通信也和各行各业有了紧密的联系。比如餐饮店已经开启了网上预定模式，电影院，火车站也都有了网上订票功能……然而网络的发展是需要不低的成本的。就用传输媒介说，通信技术包含了有线通信和无线通信。有线通信包括了同轴电缆与光纤媒介，虽可靠，但建设成本很高，对基础设施依赖很大，很难扩展。无线通信用射频接收器收发信号，把传播介质无形化，简化了网络的布线组建，链接起来更方便。短距离无线通信作为无线通信的一个重要组成部分，也得到了较大发展。

短距离无线通信包含如下特征：首先，它的通信距离很短，一般在百米范围之内，只适合小区域使用。由于距离较短，传输过程中遇到障碍物的几率较小，所以可以用较小的发射功率发射信号，功耗低；其次，对等通信是短距离无线通信的重要特性，它不需要中转设备，可以在发送端和接受端直接进行数据的传输，方便快捷；最后，成本低廉，节省了布线资源。

在短距离无线通信中又有多个分支，为了便于比较，就拿ZigBee标准与蓝牙和IEEE802.11WLAN进行比对比。

ZigBee的低数据速率意味他不是无线互联网连接或CD音质无线耳机的好选择，因为这需要1Mbps以上数据传输速率。但是，若无线通信的目的为发送或接收简单命令，或传感器收集信息，比如温度、湿度传感器等，那么这样ZigBee将提供比蓝牙与IEEE 802.11b更有效、性价比更高的方案。

（2）ZigBee的概况

蜜蜂发现花丛，就会通过一种特殊肢体语言来告知同伴新发现的食物源位置信息，这一种肢体语言就是ZigZag行跳舞，是蜜蜂之间简单传达信息的有效方式。借此意义，Zigbee作为新代无线通信技术命名。在这之前，ZigBee又被称做“HomeRF Lite”、“RF- EasyLink”、或者“fireFly”无线电技术，所以就统一称做ZigBee。

简单地说，ZigBee无非就是一种可靠性很高的无线数据传输网络，它就相当于CDMA与GSM网络。ZigBee数据传输模块，就类似于移动网络的基站。它的有效地通讯距离，从标准的75米到几百米、甚至几公里，且支持无线的扩展。

跟移动通信的CDMA网或GSM网相比，ZigBee网的功能主要目的是，实现工业现场自动化控制数据传输，所以，它就要简单，方便使用，易上手，且工作安全可靠，价格低廉。然而移动通信网主要为语音通信建立，每一个基站的价值都在百万元人民币以上，但是我们每一个ZigBee“基站”价格都不到1000元人民币，那么这就很便宜了。

而且每個ZigBee网络的节点，不但本身可作为监控对象，比如它连接的传感器，就直接进行数据采集与监控，还可以自动中转其他的网络节点传输过来的数据。每个ZigBee的网络节点（FFD）还可以在本身信号覆盖的范围之中，和多个不承担网络信息的中转任务的孤立的子节点（RFD）进行无线连接。

在ZigBee模块上，我们添加了以太网串口透传模块组建专用无线数据通信网络，使得数据的传输更加可靠方便。初次之外，我们的产品更适合于IOT平台，使用范围更加广泛。

（3）与android手机的结合

现在，基本上人人都有一台手机，便携与已经普及了的智能手机是最好的控制端。Android系统具有很大的市场，很多电脑上流行的软件都开发了android版，android应用的使用几乎成了一种潮流与趋势。而将ZigBee与android结合起来以后，也不需要固定呆在某个地方，在笨重的电脑前面操作，只需要拿出随身携带的手机轻轻点一点即可达到与另一端控制的目的。同时这也扩大了市场，迎合了当下的发展潮流。

1 发展前景

当下科技的发展主流是降低成本，简化制造机构。Zigbee无线网络传输技术应运而生，而Zigbee与Android客户端相结合，不仅能接收到数据的信息，还能及时对智能设备进行控制。这样使得基于Zigbee和Android技术在远程控制家电、监控工业领域等多个行业获得广泛应用。

1.1 智能家居

Zigbee无线网络传输技术应用最早的领域就是智能家居领域，只要在智能电器上面安装了Zigbee模块，然后通过传感器采集信息（温度、光照等传感器信息），并通过ZigBee网络进行传输，同时传输对智能电器的控制信号。另外，将Zigbee网络和移动客户端（Andorid技术制作的APP等）相连接，可以在手机客户端上实现对智能电器的远程控制，还可以从手机客户端上得到相关信息。

1.2 智能工业

工业方面Zigbee无线网络传输很有力的解决了比如油田、煤炭、户外监控等特殊环境带来的规划布线、线路扩容下构建网络时带来的问题，采用Zigbee网络可以对许多工业项目进行各类的信息收集从而达到信息监控，移动客户端做出相对应的操作以达到控制作用。

1.3 智能照明

照明方面运用Zigbee无线网络传输技术也非常广泛，传感器通过Zigbee无线网络传输信号到移动客户端，然后移动客户端按照设置智能自动化的对照明设备达到打开关闭、调整亮度等功能。

2 总结

随着近年来物联技术飞速发展，各种各样的智能化系统也随之应运而生。其中客户端软件，智能组网，互联通信，云共享是智能化系统中的重要组成部分。由于国内在智能物联化系统软硬件研发应用方面的起步较晚，目前应用的方案还存在组网困难、综合成本高、可靠性差等问题。

为了解决智能物联存在的问题，急需研发出既能实现基本功能又能符合于国内市场应用的实用系统。本课题针对智能物联系统中的移动便携设备客户端软件开发、智能组网，互联通信，云平台存储和控制等方面作了调研和设计工作。并以节点温度测控为工程实例，通过安卓设备和云平台对实现高效安全的数据存储和对象控制功能。

本文设计并实现了一个基于Android和Zigbee技术的小型IOT开发平台，利用Android技术设计上位机客户端APP，用Zigbee模块和以太网串口透传模块组建专用无线数据通信网络，用STC的1T高速单片机设计下位机，综合开发一个小型IOT（Internet of Things）測控应用平台，能通过移动客户端APP管理下位机，采集下位机数据。同时将数据上传到远程云平台，也可以从云平台管理控制下位机。

【参考文献】

[1]（英）迈耶（Meier， R.）著.Android4高级编程.清华大学出版社.2013-4-1.

[2]刘华君.物联网技术.电子工业出版社.2010-9-1.

[3]（美）法拉哈尼著.ZigBee无线网络与收发器.北京：北京航空航天大学出版社，2013.8.