基于物聯(lián)網(wǎng)的智能社區互助系統的設計研究論文
1 緒論
目前行業(yè)內的智能社區解決方案分為兩大陣營(yíng)，無(wú)線(xiàn)陣營(yíng)和總線(xiàn)陣營(yíng)，無(wú)線(xiàn)陣營(yíng)主張以互聯(lián)網(wǎng)為平臺，底層傳感網(wǎng)使用短距離無(wú)線(xiàn)的傳輸網(wǎng)，并通過(guò)耦合兩個(gè)異構網(wǎng)絡(luò )形成整體框架。所有的產(chǎn)品都以計算機網(wǎng)絡(luò )為應用的基礎，因此它對智能化社區產(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(zhù)十分廣闊的發(fā)展前景，市場(chǎng)潛力巨大。隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷推廣和研究，可以預見(jiàn)，基于物聯(lián)網(wǎng)架構的智能社區的系統功能和服務(wù)水平將會(huì )得到逐步完善。
針對用戶(hù)對社區互助系統的需求，本文提出了基于互聯(lián)網(wǎng)的智能社區互助系統的軟硬件設計方案。彌補了現有系統存在的不足，實(shí)現了社區管理的網(wǎng)絡(luò )化�？焖贋橛脩�(hù)提供詳細準確的互助信息，適應不同智能小區用戶(hù)的需求。
2 系統的總體設計
系統體系結構設計主要包括ZigBee網(wǎng)絡(luò )，服務(wù)端，客戶(hù)端推送界面的設計，其中客戶(hù)端-服務(wù)端采用了先進(jìn)的服務(wù)架構。
服務(wù)端部分包括：用戶(hù)注冊，用戶(hù)登錄和回話(huà)鑒別等部分。其中，用戶(hù)可以使用個(gè)人信息進(jìn)行注冊，用登錄系統中，用戶(hù)正常使用的情況下不需要注意其他問(wèn)題，用戶(hù)的數據安全和用戶(hù)賬戶(hù)的安全由服務(wù)器端進(jìn)行確認和保障。
底層數據節點(diǎn)包括：一到多個(gè)數據節點(diǎn)的數據緩存和數據的簡(jiǎn)單處理，對數據進(jìn)行處理包括驗證數據是否達到了警報值，選擇對用戶(hù)告警并傳出警報信息到API服務(wù)器，該模塊還包括把普通的數據傳送到API服務(wù)器。
3 系統的功能設計方案
系統功能模塊劃分：系統主要實(shí)現了求助信息處理系統，客戶(hù)端展示控制界面，和附近險情報警系統，主要劃分為信息處理系統，客戶(hù)端響應系統，報警系統。系統的功能模塊設計。
3.1 硬件設計方案
數據處理節點(diǎn)是一個(gè)中轉站，用于對接多個(gè)數據采集節點(diǎn)，收集數據采集節點(diǎn)的數據，對數據進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理，并把數據發(fā)送到服務(wù)器。這是數據處理節點(diǎn)的功能。數據處理節點(diǎn)是一個(gè)較之數據采集節點(diǎn)更高一級的處理單位，這個(gè)部分是保證上下層聯(lián)通的物理保障。
系統硬件設計及功能如下：
(1) SD模塊：用于讀取配置文件;
(2) HTTP模塊：封裝好的`數據通過(guò)HTTP請求發(fā)送到API服務(wù)器模塊，讀取來(lái)自于服務(wù)器的反饋，確認通信的成功與否;
(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)現對提示信息的顯示;
(4) XBee模塊：構建ZigBee網(wǎng)絡(luò )，分為終端和協(xié)調器，終端與傳感器相連，向協(xié)調器發(fā)送傳感數據，協(xié)調器接收到值后進(jìn)行相關(guān)處理;
(5) ARDUINO Ethernet W5100網(wǎng)絡(luò )擴展板 SD卡擴展板Arduino;
(6) 微處理器：Arduino Due模塊;
(7) 通信子系統：XBee Pro S2模塊;
3.2 軟件設計方案
求助信息處理系統：web接口，采用JAVAEE+MYSQL，springmvc框架，并采用nginx對數據進(jìn)行負載均衡處理，傳送至各個(gè)服務(wù)器并有服務(wù)器進(jìn)行分析。報警信息提交，響應系統：
各個(gè)客戶(hù)端通過(guò)JSON對數據進(jìn)行封包、傳輸。軟件系統設計包括以下模塊：
(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(kāi)源包，提升用戶(hù)體驗;
(3)PC端：使用libcurl等開(kāi)源庫對http協(xié)議進(jìn)行解析，并使用MICROSOFT前端展示界面對地圖范圍等信息進(jìn)行展示;
(4)API中間件架構。
API中間件是底層硬件部分和數據展示終端之間的橋梁，這部分接受來(lái)自于底層硬件部分的數據，對數據進(jìn)行操作，持久化到數據庫中，通過(guò)數據展示終端的請求，提取用戶(hù)需要的數據，對數據進(jìn)行封裝之后發(fā)送到數據展示前端。通過(guò)這部分的中轉，實(shí)現整個(gè)系統的聯(lián)動(dòng)，也是通過(guò)API中間件，實(shí)現了底層與前端展現的分離，保證了平臺的健壯和可伸縮性，防止出現數據流失和數據泄密，這部分采用了三層架構的設計模式。從對接HTTP請求，到業(yè)務(wù)層分流，到DAO層的數據庫操作，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“高內聚，低耦合”的軟件工程設計思想，這部分是整個(gè)系統的核心，各個(gè)部分的依靠弱關(guān)系進(jìn)行連接，每一個(gè)部分的宕機都不會(huì )導致整個(gè)系統的崩潰，API中間件起到了很大作用，API中單件的架構。
4 結論
基于物聯(lián)網(wǎng)的社區互助系統實(shí)現了軟硬件的聯(lián)動(dòng)，數據自底向上的傳輸，整個(gè)平臺是對目前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一次完整的實(shí)踐，底層的數據采集節點(diǎn)實(shí)現了聯(lián)網(wǎng)，API中間件的設計保證了平臺數據的上傳下達，使用JSON進(jìn)行數據包裝，保證了前端展示的平臺無(wú)關(guān)性，平臺依照統一化設計，模塊化開(kāi)發(fā)，構造出了一套跨平臺的，穩定的，結構可伸縮性的物聯(lián)網(wǎng)平臺。功能滿(mǎn)足了社區用戶(hù)的信息實(shí)時(shí)發(fā)送和回應的要求，實(shí)現社區用戶(hù)網(wǎng)絡(luò )互助功能。
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