论文总字数：17811字

目 录

1 引言 8

1.1 IoT发展概况和国内外研究现状 8

1.1.1 物联网的定义和基本框架 8

1.1.2 物联网的发展现状与趋势 8

1.2 基于IoT的智能家居的发展和前景 9

1.3 本论文的研究内容 9

2 HomeConnect（家居互联）系统概述与相关技术分析 10

2.1 Home Connect系统综述 10

2.2 Home Connect系统架构 12

2.2.1 总体层次架构 12

2.2.2 家电生命周期 13

2.3 HomeConnect云服务器搭建 15

2.3.1 总体概览 15

2.3.2 推送消息的实现 15

2.4 本地化与全球化的统一实现 17

3接入APP系统总体设计 19

3.1 需求描述 19

3.1.1 系统基本用户的需求分析 19

3.1.2 系统基本功能需求分析 19

3.2 概要设计和详细设计 20

3.2.1 设计思想 20

3.2.2 功能模块设计 20

3.3 系统相关UML图 21

3.3.1 系统用例图 21

3.3.2 系统时序图 21

3.4 数据库设计 22

3.4.1 数据库E-R图 22

3.4.2 Account用户表 22

3.4.3 HCRecipes食谱表 23

3.4.4 Food用户表 23

3.4.5 CookInfo用户表 23

3.4.6 HAInfo用户表 23

3.4.7 HATips提示与技巧表 24

3.4.8 OvenFunction烤箱功能表 24

4 APP系统架构实现 24

4.1 关键模块实现与部分结果展示 25

4.1.1 注册与登录 25

4.1.2 家电操作 26

4.1.3 菜谱/食材/百科内容列表展示 30

4.1.4 服务模块 31

4.1.5 账户设置 33

4.2 测试用例、报告以及结果分析 35

4.1.1 测试用例 35

4.1.2 测试报告与结果分析 36

5 总结与展望 39

参考文献 40

致谢 41

基于IoT的家居互联系统接入APP的设计与实现

李曼斐

,China

Abstract：Because the mobile internet is developing rapidly, intelligent home life has become a reality. The design comes from BSH Company "home interconnected system ". This presentation describes the design in the digital wave, networking and the development trend of intelligent home and analyzes the typical cases of traditional business, and the basic framework and implementation of the digital transformation project "Home interconnected system". Then to finish the development of associated, Android-based system accessible APP which centralized with appliances control, to achieve the goal for managing appliances. Finally, to close integration with the smart home applications for mobile devices are summarized and forecasts. The next few years to Things and web-based and mobile applications as a control input of the system will be the rapid development of intelligent life. Intelligent life will soon spread to ordinary households.

Key words: IoT; Smat Home; Remote Control; Mobile Applications

1 引言

1.1 IoT发展概况和国内外研究现状

1.1.1 物联网的定义和基本框架

现代人使用了很多可以简化和方便日常家居生活控制操作的设备，这使他们更舒适地生活，并能够有效的节省自己的时间^[1]。据研究表明，在日常的家居生活中，人们操作家用产品的时间花费是平均每天1小时。而通过家庭自动化系统操作，可以节省大量时间^[2,3]。互联网业务是物联网的核心。无线通信的快速发展正在改变世界。不久前，人们还在用固话和移动设备进行通信联系，但现在，一些放在从前只能手动控制的设备，如今已经可以远程控制和获取信息，这正是人们进入了“物联网时代”的体现^[4]。

物联网模仿了人类的思维能力和执行能力，通过感知、网络和应用方面的多种技术，实现物联网的拟人化。所以可以将物联网系统简单地分层为如图1所示的结构^[5]。

图1 IoT的基本框架

1.1.2 物联网的发展现状与趋势

IBM前首席执行官Gerster提出了“十五年周期定律”。从历史的发展来看，信息技术的发展完全符合这个定律，每隔十五年，信息技术发展就会迎来新的高潮。表1阐明了Gerster的“十五年周期定律”。

表1 十五年周期定律

物联网的兴起是在2008年全球金融危机爆发之后，全球性的金融危机使得各国经济发展速度迅速下降，特别是美国经济遭受了沉重打击。为了复兴和重振经济形势，美国总统奥巴马高度重视IBM针对信息时代的Next Level提出的“智慧地球”策略，也由此引发了不同世界不同国家对于物联网的热议。

根据相关调查分析，到了21世纪20年代，人与人之间的与物于物之间的通信业务比例将会很快到达1：30，而物于物之间的通信就是由物联网提供的。目前IoT发展从以下三个方面推进：

1.物联网终端：大量的各式各样的终端使得物体具有通信功能，传感器和智能设备采集数据，控制物品。

2.通信技术：通讯网实现了不受时间、地点、对象（人或者物品）的通信。

3.应用创新：基于互联网开发的系统应用具有多样化和泛在化的特性，其发展应该以各个行业需求为导向标，以需求推动创造，加快标准的确定与执行，从而促进行业发展。与此同时，行业的发展必将促进应用(包括个人使用和家庭使用)的拓展。

1.2 基于IoT的智能家居的发展和前景

物联网的快速发展使得智能化的家庭生活话题和相关行业备受关注。“智能家居”该词可以狭义的指用技术装配个人住宅，它允许居民的监视和鼓励维持独立和正常健康状态的生活。由于不同的人有不同的需求，相关功能支持必须个性化的适合每一个人。在这方面，相当多的研究已在全球范围进行^[6]。

在当前阶段的家居智能控制系统中，智能控制中心是移动设备终端，目前的，主要有以下几种控制方法:

首先第一种方法，采用外接或者虚拟的键入式设备、红外遥控器和显示器等终端进行控制和监控。目前市面上和开发中的控制系统很多都是采用此种方案，然而此方案只能局限于本地，不能远程启动；第二种方法，采用PC端作为终端^[7],使用这种控制方式缺点也是显而易见的，那就是定点控制的方式，极大的限制了控制的灵活性和便利性；第三种方案，将手机设置为控制源头，智能手机通过wifi或者数据流量对智能家居系统进行控制，可以真正做到方便多点的远程控制^[8]，本论文设计基于第三种方案进行设计开发。

智能家居毕竟是近十年刚刚兴起的智能产业，也面临着各个方面层出不穷的问题。尤其是没有一个统一的行业标准，使得目前智能家居行业也是众说纷纭，对于未来的发展，该产业毕将形成一个统一的行业标准，从而实现智能家居系统的高智能、低能源消耗以及有效的可再生能源利用的重要目标^[9],继而实现真正智能、便捷、绿色的家居生活。

1.3 本论文的研究内容

本文的主要工作是基于博西家电智能家居产品Home Connect，深入剖析家居通讯网络的建立以及智能终端进行家电控制的APP的具体实现，将家居互联概念落地化，以真实可感可操作的安卓应用进行呈现。

论文内容简要说明当前国内外的智能家居行业的现状和趋势，点名如今物联网时代实现家居互联的重要性。这一部分会立足于国内外不同的期刊杂志、学术论文，综合说明背景以及重要性。

接着展示家居互联（home connect）这一系统的设计。这一部分主要分为三个子模块---系统架构、系统云平台的部署、如何实现全球化和本地化的求同存异。这一部分将涉及博西家电公司已上市产品HomeConnect，针对这一产品进行架构分析和设计展示。

然后设计Android版"HomeConnect" APP，阐述项目的需求、介绍概要设计、详细设计，规定功能模块、进行数据库设计。

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