基於物聯網的智能社區互助系統的設計研究論文

1 緒論

目前行業內的智能社區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網為平台，底層傳感網使用短距離無線的傳輸網，並通過耦合兩個異構網絡形成整體框架。所有的產品都以計算機網絡為應用的基礎，因此它對智能化社區產品技術和成本要求較高，但它是目前國際技術的主流和發展趨勢。智能住宅在我國剛剛起步，但卻有着十分廣闊的發展前景，市場潛力巨大。隨着物聯網技術的不斷推廣和研究，可以預見，基於物聯網架構的智能社區的系統功能和服務水平將會得到逐步完善。

針對用户對社區互助系統的需求，本文提出了基於互聯網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，實現了社區管理的網絡化。快速為用户提供詳細準確的互助信息，適應不同智能小區用户的需求。

2 系統的總體設計

系統體系結構設計主要包括ZigBee網絡，服務端，客户端推送界面的設計，其中客户端-服務端採用了先進的服務架構。

服務端部分包括：用户註冊，用户登錄和回話鑑別等部分。其中，用户可以使用個人信息進行註冊，用登錄系統中，用户正常使用的情況下不需要注意其他問題，用户的數據安全和用户賬户的安全由服務器端進行確認和保障。

底層數據節點包括：一到多個數據節點的數據緩存和數據的簡單處理，對數據進行處理包括驗證數據是否達到了警報值，選擇對用户告警並傳出警報信息到API服務器，該模塊還包括把普通的數據傳送到API服務器。

3 系統的功能設計方案

系統功能模塊劃分：系統主要實現了求助信息處理系統，客户端展示控制界面，和附近險情報警系統，主要劃分為信息處理系統，客户端響應系統，報警系統。系統的功能模塊設計。

3.1 硬件設計方案

數據處理節點是一箇中轉站，用於對接多個數據採集節點，收集數據採集節點的數據，對數據進行簡單的處理，並把數據發送到服務器。這是數據處理節點的'功能。數據處理節點是一個較之數據採集節點更高一級的處理單位，這個部分是保證上下層聯通的物理保障。

系統硬件設計及功能如下：

(1) SD模塊：用於讀取配置文件;

(2) HTTP模塊：封裝好的數據通過HTTP請求發送到API服務器模塊，讀取來自於服務器的反饋，確認通信的成功與否;

(3) OLED模塊：將實時信息顯示到LED屏，採用自定義製作字模文件，把常用的字符映射到點陣中，最終實現對提示信息的顯示;

(4) XBee模塊：構建ZigBee網絡，分為終端和協調器，終端與傳感器相連，向協調器發送傳感數據，協調器接收到值後進行相關處理;

(5) ARDUINO Ethernet W5100網絡擴展板 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，採用JAVAEE+MYSQL，springmvc框架，並採用nginx對數據進行負載均衡處理，傳送至各個服務器並有服務器進行分析。報警信息提交，響應系統：

各個客户端通過JSON對數據進行封包、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，並使用UI開源包，提升用户體驗;

(3)PC端：使用libcurl等開源庫對http協議進行解析，並使用MICROSOFT前端展示界面對地圖範圍等信息進行展示;

(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樑，這部分接受來自於底層硬件部分的數據，對數據進行操作，持久化到數據庫中，通過數據展示終端的請求，提取用户需要的數據，對數據進行封裝之後發送到數據展示前端。通過這部分的中轉，實現整個系統的聯動，也是通過API中間件，實現了底層與前端展現的分離，保證了平台的健壯和可伸縮性，防止出現數據流失和數據泄密，這部分採用了三層架構的設計模式。從對接HTTP請求，到業務層分流，到DAO層的數據庫操作，再次採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，這部分是整個系統的核心，各個部分的依靠弱關係進行連接，每一個部分的宕機都不會導致整個系統的崩潰，API中間件起到了很大作用，API中單件的架構。

4 結論

基於物聯網的社區互助系統實現了軟硬件的聯動，數據自底向上的傳輸，整個平台是對目前物聯網技術的一次完整的實踐，底層的數據採集節點實現了聯網，API中間件的設計保證了平台數據的上載下達，使用JSON進行數據包裝，保證了前端展示的平台無關性，平台依照統一化設計，模塊化開發，構造出了一套跨平台的，穩定的，結構可伸縮性的物聯網平台。功能滿足了社區用户的信息實時發送和迴應的要求，實現社區用户網絡互助功能。