【基于物联网的智能设备管理系统设计】10000字

基于物联网的智能设备管理系统设计213381绪论 I1绪论1.1研究的目的和意义随着科技的进步，近年来以物联网为代表的技术发展迅速，智能化水平也在逐步提高，其中最为引人注目的是灯光技术与控制技术的相融合的智能灯光技术。它保证了灯光质量的提高和节能降耗的落实，成为智慧城市的重要组成部分。传统灯光人们需求仅局限于灯光本身，对灯光效果基本上没有要求。如今，人们生活水平的提高，科学技术的进步，使得人们对于室内灯光控制系统有了更高标准的要求。人们不满意传统灯光布线繁琐、扩展性差、人工管理、功能单一、“长明灯”耗能严重的问题。针对这样的市场需求，虽然有些企业也做出了相应的产品，但是主要将灯光当做智能家居的一部分，没有认真解决灯光质量的问题。高品质的光除了亮度以外，色温、光效、显指也很重要，研究表明光对人体健康、工作效率、睡眠质量有重要影响，合适的灯光可以让人白天能更高效的办公，夜晚拥有良好的睡眠。因此结合zigbee技术开发出一种智能化管理，灯光质量高的智能灯光系统不仅意义重大，市场应用也很广阔。1.2本文的框架结构本文将ZigBee技术、数据库技术运用到照明领域，结合本文提出的基于最优化模型的照明控制策略算法，设计并实现了一套照明控制系统。在本照明控制系统中，本文给出了系统的需求分析、总体结构设计和软硬件的详细设计。其中数据搜集模块由光照度传感器、人体热释传感器等感知当前环境数据，并发送到服务器模块，服务器模块运用本文提出的照明控制策略算法计算当前所需人工照明的光照度，然后将光照度指令发送给照明灯具控制模块，照明灯具控制模块对灯具做相应的调光控制，数据展示模块将当前传感器感知的数据以及灯具的实时状态以图表的形式展示出来。最后，本文对照明控制系统进行了整体功能测试和性能测试，测试结果表明本照明控制系统在不影响照明效果的前提下很好地节约了能源。2物联网的相关理论及关键技术2.1物联网的定义物联网这个名词，国内外普遍公认的是由MITAuto-ID(美国麻省理工学院自动识别中心)KevinAshton教授于1999年研究RFID时最早提出来的。物联网是指通过无线传感器网络技术、射频识别技术、传感器技术、嵌入式技术、服务器技术、大数据和云计算等技术手段，获取声、光、电、位置和力学等需要的信息，通过底层的无线传感器网络、局域网连接到互联网形成异构网络，实现物品信息的实时获取，同时能够利用终端节点的控制设备模块实现远程操作，实现人与物、物与物的泛在连接。物联网通俗地讲就是指将无处不在的终端设备和节点，例如携带无线终端设备的个人与车辆、贴上RFID的各种物品、带有获取信息和传输功能的设备等，通过有线或无线通信网络实现互连互通，在互联网(Internet)、专网(Extranet)环境下，采用适当的信息安全保障机制实现对物品的控制、管理和处理。2005年11月，国际电信联盟(ITU)发表的《ITU互联网报告2005：物联网》系统地介绍了意大利、日本、新加坡和韩国等国家物联网技术发展的案例，还提出了关于构建“物联网时代”的想法。由此之后物联网的发展越来越被人们所重视，物联网的应用覆盖范围也越来越广阔。2.2物联网的体系结构目前比较公认的物联网体系结构分为三层：感知层、传输层、和应用层。如图2.1所示。感知层位于物联网的底层位置，实现与物理世界的信息感知和智能控制。利用ZigBee技术、传感器技术、RFID技术和嵌入式技术等组建传感器网络对环境进行信息感知，例如：温湿度、光强、受力、位置、压强、视频等信息，并且通过控制模块与终端节点连接实现远程控制。其中，利用ZigBee技术组建无线传感器网络，负责现场数据采集。ZigBee技术是基于IEEE802.15.4标准的无线通信协议，相对于Wi-Fi,Bluetooth等短距离通信标准，其具有低功耗、低成本、自组织、网络容量大、安全性有保证等优点。感知层实体包括ZigBee协调器节点、ZigBee路由器节点、ZigBee终端节点和功能各异的传感器模块和控制器模块等。图2.1物联网基本体系结构图传输层位于物联网的中间层，实现感知层的数据转发。传输层是在现有的通信网络和Internet的基础上扩展而来，传输方式分为无线传输(2G/3G/4G移动通信网)和有线传输(广电网和互联网)。将感知层的数据通过网关转发到应用层，同时也接收应用层的控制指令，实现数据的双向传输功能。应用层将传输层传递上来的数据进行分析和处理，完成信息数据的汇总、共享、处理和分析等作用。应用层与传输层负责将感知的数据收集起来，集中到应用进行统一处理与分析。可以在不同行业、不同应用和不同终端之间进行信息协同共享，最大程度地为人们服务。应用层通过用户需求设计不同的应用产品进行对接服务，例如智能楼宇、智能农业、智能家居和智能医疗等服务。2.3物联网的核心技术物联网作为当代新型技术，它的发展离不开许多重要技术的发展，这些技术是保证物联网不断发展的重要基础。其核心技术包括：无线传感器网络技术、传感器技术、RFID技术、ZigBee技术、嵌入式技术、数据挖掘和融合技术和网络与通信技术等。如图2.2所示。图2.2物联网核心技术3基于物联网智能灯光控制系统硬件设计3.1传感器技术我国对传感器的定义是：“能感受规定的测量值并且按照一定的规律转换成为可用信号的装置或器件”通常由敏感元件、转换元件和电源组成。”简单地讲，传感器就是一种检测装置，可以将外界被测信号转换为电信号的电子器件。在智能灯光控制系统中，大多数的数据测量都是非电量，例如温度、湿度、水位、光照强度等，而非电量是无法被计算机直接接收和处理，因而要把非电量数据转化为电量数据。智能灯光控制系统中的传感器通常需要将压力、震动、声音、光、温度、湿度、位移等转换成相应的电信号，再经过放大、滤波、整型等处理，使得信号数据成为易于传输的数字/模拟信号。3.2传感器网络的设计3.2.1微处理器模块智能灯光控制系统终端节点模块需要一个核心微处理器，这个微处理器对系统的成本、功耗和处理效果等实际性的问题都有着诸多的影响。本设计选用的是TI公司开发生产的CC2530芯片，它符合IEEE802.15.4标准，性能高效稳定。CC2530芯片具有性价比高、安全可靠、功耗低等一些特点，所以它是理想型的无线通信芯片。如图3.1所示为CC2530模块结构框图，大致可分为无线电部分，电源、外设、时钟部分，CPU部分这三大类，同时它有丰富的硬件资源，主要有：（1）电源供电方式：miniUSB供电，SV的内正外负电源座，允许外接电源。（2）串口通讯：具有USB转串口功能的RS232通信接口，方便数据的传输和调试。（3）功能按键：自带一个复位键和两个普通按键，在无线网络的组网过程中可手动入网和退网。（4）传感器接口：支持多种传感器即插即用，不需要拔插短路帽，满足快速采集不同环境参数的需求。（5）LCD：支持OLED，显示更加直观清楚。（6）ADC接口：8个可配置输入通道，简化芯片的内部设计，方便数据采样转换。（7）天线接口：使用2.4G全向天线，空旷直视信号传输距离达300米左右。（8）JTAG接口：10针仿真接口，可通过SmartRF04EB仿真器相接，在电脑上结合SmartRFFlashProgrammer软件进行程序的下载调试和仿真等操作。图3.1CC2530功能框图图3.2是CC2530模块的电路原理图，在本系统中，将CC2530芯片的P1组和P2组引脚与底座上的P1组和P2组引脚相连，中间金属头外接天线。图3.2CC2530模块电路原理图图3.3所展示的是CC2530模块的实物图。图3.3CC2530实物图3.2.2RF模块在RF电路模块设计中，查阅了CC2530的用户手册，并按资料进行了电路的设计与天线的选型。CC2530芯片应用电路3.4如图所示：图3.4CC2530芯片应用电路因为CC2530的内部电路含有T/R电路，RF口采用差动连接方式，它的射频信号设计的是差分方式，射频RF的输入输出阻抗应该与芯片的输入输出阻抗相匹配，因为输入输出阻抗相匹配会使信息在传递过程中信号是最强的，不会出现信号被反射减弱的现象。查阅使用手册手册得知CC2530的比较合适的输入输出阻抗为5OΩ，根据匹配原则，当有信号需要被发送时，RF输出的差分信号转变成为单端5OΩ的RF信号，当有信号需要被接收时，反之，单端SOS2的RF信号转变成为RF差分信号输入。在无线网络通信中，作为无线通信设备的天线起着关键作用，因为它决定着无线通信的范围大小，因此在天线的选型中需要考虑很多因素。增益这个因素对天线尤其重要，增益的大小决定这传送数据的远近，但与此同时辐射面的角度又与增益大小成反比，所以选择增益时要根据系统的主要功能点来进行选择。增益有3dBi，SdBi，7dBi三种规格，该系统选择的天线为3dBi增益接头类型为SAM的天线，它的工作频率在2.38GHz-2.5GHz范围内，标称阻抗为5OΩ，极化方式为垂直，长度为10.5cm。3.2.3晶振电路在CC2530芯片的内部有一个32MHz系统时钟，射频模块接收和发送信息都是按照32MHz晶振时钟源的时序进行操作的，在具体的设计中，32MHz晶振电路为主晶振电路采用电容三点式振荡电路，由C17，C18两个电容值为27pf的电容组成。辅助晶振电路为32.768kHz晶振电路，由C16，C15两个电容值为15pf的电容组成。辅助晶振的作用将系统从睡眠模式精确的唤醒，并为睡眠模式提供外部时钟信号。3.2.4电源模块电源模块在给各种类型的传感器供电的同时，也需要给CC2530供应电压，保证模块能够正常工作。CC2530模块一般的工作电压为3.3V，要用一个电压转换芯片来对电压进行转换，所以本设计选取LM1117系列的低压差电压调节器芯片，其压差在1.2V时输出，从而能够提供可以手动调动的3.3V电压。在系统进行少写程序和调整测试的时候，USB接口同样可以用来供电。图3.5是LM1117芯片的电路原理图，它的电压范围在1.25V-13.8V，一般提供1.8V、2.5V、2.85V、3.3V、5V的电压，自身带有过热保护和电流约束的特点，齐纳调节的带隙参考电压保证电压输出的误差不超过士1%，负载调整率最大为4%，通常在电池供电装置上广泛应用。由此可见，本芯片比较适合本系统对各种电压的需求，能够被采用。图3.5电源模块电路原理图3.2.5复位电路模块复位电路通常用来将电路设置回到初始状态，从而保证系统能够稳定可靠的工作。图3.6是复位电路的原理图，其所需电压为5V士5%，当VCC不在此电压范围内或者晶振稳定时，复位信号将撤出，微机电路开始执行新任务，复位信号输入端的引脚是Reset引脚。本模块采用的是最为简单方便的手动按钮复位方式，按下复位键，输入端加上+5V电压，Reset端为零电平，复位结束。图3.6复位电路原理图3.3终端节点外围模块的设计3.3.1光照强度检测模块实验的光照强度检测用到的是光敏电阻传感器，该模块是由CC250模块，光敏电阻，电脑端和CC2530端的测试模块和无线收发模块组成的，如图3.7所示。此模块主要的工作就是收集室内外和电灯的光照信息，再将收集到的数据传送到网络控制中心，用户可以通过手机端的App获取这些信息。图3.7光照模块实物图与硬件设计框图光敏电阻主要工作原理是将光值转换成电值完成光的测量。根据光照强度的定义光强越弱其电阻值越大。通常，会在电阻两端加载树状的电极，从而增加电阻的灵敏度。当感应到光照时，电阻内部产生电子，此时电路中的电流就会产生变化。光敏电阻模块特色如下：（1）该光敏电阻灵敏性好。（2）搭载可调电位器便能调节光线亮度。（3）工作电压在3.3V-5V。（4）信号干净，波形好，驱动能力强。（5）输出形式是数字开关量输出0和t。3.3.2气体传感器模块本实验用到的是MQ-2气体模块，该终端模块的设计部件主要由MQ-2传感器，电脑端和CC2530端的测试模块，CC2530节点模块和无线收发模块，如图3.8所示。该模块主要作用就是为了收集环境中烟雾跟有毒气体的情况。然后将获得的信息传输到网络中心，用户可以在手机端便捷的知晓家里是否有危险的信息。防止用户因为家里有毒气体的泄漏而没有及时得到消息，发生了危险或者爆炸。图3.8气体模块实物图与硬件设计框图气体模块的特点如下：（1）具有信号输出指示。（2）拟量输出和TTL电平输出。（3）对液化气，天然气等识别性好。（4）缺点是受温湿度影响。3.3.3人体红外感应模块本次实验用到的是HC-SR501型号的人体红外传感器，终端设计模块由CC2530，无线收发，PC和CC2530端测试跟HC-SR501传感器等模块组建的，如图3.9所示。该模块主要作用就是为了收集从人身上发出来的红外线信息。然后将获得的警报信息传输到网络中心，用户可以在手机端知晓家里是否有人强行闯入。图3.9人体红外感应模块实物图与硬件设计框图工作原理是探测人体辐射，而且是波长为10UM的。人体红外感应模块特性如下：（1）以探测人体辐射为目标的，尤其是波长为10UM左右。（2）在它的辐射照面通常覆盖特殊的光片，避免受到环境干扰。（3）价格低，功耗小，没有辐射危害。（4）缺点是易受到光源和热源的干扰。3.4智能网关设计本系统智能网关由ARM板和3G移动通信模块组成，ARM板负责接收ZigBee无线传感器网络，并将其数据通过3G模块传输至应用层。系统感知层中的每个ZigBee终端节点设备负责收集传感器数据或状态信息，再通过网关将这些数据上传至服务器端。同时，智能网关负责将应用层的控制指令下达至感知层，实现智能照明的远程控制。ARM板的系统开发使用Google研发得而自由开源的Android系统。Android具有很高的应用程序兼容性，尤其是在开发AndroidAPPS的无缝集成，系统提供的接口还可以使用Android开发提供的API(应用程序编程接口)来方便实现。从而使得在ARM板上开发软硬件更加方便高效。3G移动通信模块，它与ARM板连接，从而实现数据上传至服务器，以及接收应用层下达的控制指令。ARM板和3G模块作为智能实验楼宇环境监测系统的网关硬件平台，该平台具有较高的稳定性与高速处理计算能力。ARM-3G网关的设计如图3.10所示。从图中可以看出，ARM-3G智能网关处于中间层位置，下层的ZigBee无线传感器网络中有一些环境监测传感器、继电器和报警器等模块，它们之间通过串口RS232串口与ARM-3G网关硬件连接。ARM-3G网关通过3G模块将数据无线上传至Internet。图3.10ARM-3G网关工作示意图4基于物联网智能灯光控制系统软件设计4.1软件开发环境为了使所设计的系统能够最优化，本设计采用IAREmbeddedWorkbench集成开发环境，这是一个支持微处理器的开发平台，是嵌入式系统的开发工具，能够保障所设计的系统实现所需功能。IAREmbeddedWorkbench集成开发环境可选择内存模式，兼容标准C，代码紧凑，可快速建立芯片的程序，它具有完善的处理器开发环境。IAREmbeddedWorkbench软件开发界面如下图4.1所示。图4.1IAR软件开发界面因为CC2530是一个带有增强型8051内核的微处理器，所以将IAREmbeddedWorkbenchfor8051作为CC2530的软件开发环境，同时结合SmartRF04EB仿真器驱动程序使用。图4.2是SmartRF04EB仿真器软件图。图4.2SmartRF04EB仿真器软件图IAREmbeddedWorkbenchforARM具有IARC-SPY调试工具、通用的IARXLINKLinker、功能强大的编辑器、高度优化的C/C++Compiler等特点，为ARM芯片提供了稳定可靠的PROMable代码，支持全球技术指导，用于STM32微处理器芯片的软件开发。4.2软件架构Z-StackZ-Stack是TI公司下一代开源软件，具有初始化系统和执行操作系统两个功能，全API交付，版本间能够在5分钟之内无缝升级，扩展性强，灵活性好，可维护性强。无线数据的通信需要经过协议栈来组网、发送和接收数据，Z-Stack以轮转查询方式为基础，它的main函数在Zmain.c中。通常用C语言来编写Z-Stack协议栈，图4.3（a）是它所包含的文件目录，在不同的文件夹中存放配置功能不同的源文件。如图4.3（b）所示，APP层的目录文件在APP文件夹中存放有应用程序源文件；HAL层是硬件层目录，供应接口给硬件调试使用，只要代码稍作改动就能驱动硬件；MAC层通常可以不做修改直接使用；MT层一般使用于系统的调试，可以和其他功能层经过串口来通信，具有监控功能；NWK层是网络层目录，存有许多网络层的函数库和参数文件。如图4.3（c）所示，OSAL是操作系统OSAL的目录文件，用于实现操作系统功能；Profile包含AF层的处理函数文件，是APS层和应用程序的无线数据接口；Security是安全层目录，存放了加密函数等处理函数；Services是地址处理函数目录；Tools是工程配置目录，里面具有存储器配置、通用的编译选项文件、协调者设备编译选项文件等，具有划分空间功能。如图4.3（d）所示，设备对象层ZDO的文件目录和Zmain主函数目录，其中Zmain主函数目录中包含了入口函数及硬件配置文件；Output是由IARIDE生产的输出文件目录。（a）（b）（c）（d）图4.3Z-Stack文件目录Z-Stack具体流程如图4.4所示。系统开始运转，StackRAM、boardI/O口、HAL层驱动、NVFLASH、MAC层、OSAL系统等都一一进行初始化工作。初始化完成后，系统开始启动需要调用osal_start_system()函数，进入OSAL任务轮询，不断检验是否有事件发生。当有事件发生时，操作系统按事件的优先级来依次进行处理，有较高级别的事件调度则立刻处理较高级别的事件，然后返回重新轮询，从而有效降低设备的工作时间，协调好系统的各功能。图4.4Z-Stack工作流程图Z-Stack部分初始化程序如下：intmain（void）{osal_int_disable（INTS一LL）；//关闭所有中断HAL一BOARD_INIT（）；//初始化系统时钟zmain_vdd_check（）；//检查芯片电压是否正常InitBoard（OB_COLD）；//初始化I/O，LED,Timer等HalDriverInit（）；//初始化芯片各硬件模块osal_nv_init（NULL）；//初始化Flash存储器ZMacInit（）；//初始化MAC层zmain_ext_addr()；//确定IEEE64位地址zgInit()；//初始化非易失变量#ifndefNONWKaflnit()；#endifosal_init_systemU；//初始化操作系统osal_int_enable(INTS一LL)；//使能全部中断InitBoard(OBesREADY)；//最终板载初始化zmain_devinfoU；//显示设备信息#ifdefLCDSUPPORTED#ifdefWDTJN一MlWatchDogEnable(WDTIMX)；#endifosal_start_system()；return0；}//main()4.3智能灯光控制系统软件设计电源供电给终端节点，终端节点开始工作进行初始化，先检测自身是否处在网络覆盖范围内，如果没有则搜寻周边环境是否有网络，找到ZigBee网络向协调器节点入网请求，协调器允许入网，LED灯亮，则终端节点入网成功。然后进入休眠模式，等待定时器中断唤醒，终端节点请求发送数据信息到协调器节点，请求执行后，终端节点将采集到的数据信息传输过去并等待指令，若有指令则查询传感器数据，若没有接收到指令则再次进入休眠模式。在IAR开发环境中，Workspace区域的下拉菜单中选择EndDeviceEB-Pro并下载到开发板中。传感器节点有两种请求入网方式：第一种是传感器节点自身向协调器节点发送请求入网信息；第二种是传感器节点己经存在父节点（即路由器节点），由父节点向协调器节点发送入网请求。同时，协调器也会搜寻检测周边环境，接收到申请节点的入网请求后会检测判断其是否符合入网条件，若条件符合则会向申请节点连接回复一个确认帧，并为该节点注册分配ID地址，添加到网络信息库表中。申请节点收到确认帧后响应协调器的连接许可，则成功加入到协调器网络，之后处在协调器网络中的节点相互之间就可以顺畅通信。基于物联网智能灯光控制系统终端节点软件部分具体流程如图4.5所示：图4.5终端节点工作流程图一般终端节点也就是传感器节点，进入工作状态后，先开启自己的无线模块，扫描信道并寻找检测是否有稳定可靠的协调器节点网络，若有则请求加入此网络，图4.6显示的是传感器节点与协调器节点的通信传输过程。图4.6协调器网络接纳传感器节点的交会过程4.3.1CC2530模块BasicRF初始化IT公司的BasicRF具有数据包收发功能，仅能够使节点与节点互相通信，不在协议栈使用，所以它是确保终端节点能够无线传输信息的前提。为了证明CC2530模块的外围设备可以正常工作，需要创建一个basicRfCfg_t结构，对数据初始化，其部分代码如下：typedefstxuct{uintl6myAddr；//16位节点地址uintl6panId；//节点的PANIDuint8channel；//11-26之间的RF通道uint8aclcRequest；//确认请求#ifdefSECURITY_CCM//是否加密，预定义里取消加密uint8*securityKey；uint8*securityNonce；#endif}basicRfCfg_t；初始化完成后，需要创建一个buffer，调用basicRfSendPacket（）发送函数检测信息是否发送成功，调用basicRfReady（）函数检测是否能够收到新数据包。4.3.2寻网与入网程序中断节点执行完初始化程序后，自动搜寻周围环境是否有网，找到网络后请求加入，等待协调器节点发出入网许可，LED灯亮则入网成功，部分程序代码如下：#ifdefLRWPANROUTER//RFD(终端)节点do{apljoinNetwork()；//加入寻找到的一个网络While(apsBusy(））{apsFSM（）；}//等待加入网络if(aplGetStatus()=LRWPAN_STATUS_SUCCESS)//成功加入网络{EVB_LED_ON()；break；//LED灯亮}else{//加入网络失败my_timer=halGetMACTimer()；while((halMACTimerNowDelta(mytimer))<)MSECS_TOes_MACTICKS(1*Iooo)；}}//等待两秒return0#endif4.3.3CC2530子模块软件设计图4.7所示的是CC2530的工作流程图，首先进行端口初始化，然后CC2530发送命令到计量模块，再查询是否有数据输入。数据查询指令完成后，计量模块将会返回查询到的数据，从而使得CC2530能够接收到数据并进行相关处理；倘若数据查询指令没有完成，将启动控制命令将它送到连续命令，一直到CC2530能够接收到数据且能够实施处理操作。图4.7CC2530工作流程图4.4无线传感器网络程序设计4.4.1光照强度传感器模块图4.8所展示的是光照强度传感器的程序基本流程图，其过程比较简单，主要负责采集室内亮度参数信息，并将采集到的数据进行读取和转换。传感器采集的亮度通过无线网络传输给协调器，再由串口传给电脑显示，部分程序如下：voidmain（）{charstr[9]=”DS18B20：”；charstrTemp[6]；ucharucTemp；floatfTemp；InitCLK（）；//设置系统时钟源InitUart()；//串口初始化POSEL_&=0x7f;//IO口初始化while(1){memset(strTemp,0,ARRAY_SIZE(strTemp))；UartSendString(str,8)；//输出提示信息}}图4.8温度采集流程图4.4.2MQ-2气体传感器模块MQ-2软件设计所要实现的功能是：当检测的二氧化碳气体浓度在临界值以内，则IO口输出的是高电平；当检测的二氧化碳气体浓度超过了临界值，则IO口输出的是低电平。本设计设定PO_5引脚是检测引脚，在一般的状态下表现为高电平，一旦浓度超标则PO_5表现为低电平。图4.9是烟雾传感器的程序流程图，MQ-2传感器首先需要进行初始化设置，然后给定时器设定一个初值，进行中断设置。本设计需要得到的是数字信号，但是烟雾传感器测得的数据信息是模拟信号，所以需要将模拟信号转成所需的数字信号，也就是A/D采样转换。LCD会显示所得到的数据信息，如果这个数据值超出了之前设定的阂值，则远程终端会收到警报提示，若果没有超出阂值，则MQ-2重新等待检测。图4.9烟雾传感器数据采集流程图4.4.3红外传感器模块将HC-SR501红外传感器安置在室内实时检测，首先进行初始化设置，然后调用红外检测子程序，如果在监控区域范围内有外人进入室内，则输出高电平且LED灯亮，同时这一信号将被输送给协调器，由协调器经过网关和网络远程发送到上位机终端，并且报警器会响，使用户及时了解情况。当人离开了监控范围，则输出低电平且LED灯不亮，等待下一次检测。图4.10所示的是HC-SR501红外传感器数据采集的流程图：图4.10红外传感器数据采集流程图5基于物联网智能灯光控制系统运行测试本设计主要采用的是Java程序设计语言进行测试，本文使用的JDK版本如图4.1所示：图4.1JDK版本安装好JDK后还需要在Windows平台上进行Java环境的搭建，过程如下：首先进入Windows系统的高级系统设置中如图4.2所示，然后单击环境变量按钮新建三个Administractor用户变量：（1）变量名：CLASSPATH变量值：.;%JAVA_HOME%\lib\dt.jar;%JAVA_HOME%\lib\tools.jar;（2）变量名：JAVA_HOME变量值：C：\ProgramFiles\Java\jdk1.7.0_15;（3）变量名：PATH变量值：C：\ProgramFiles\Java\jdk1.7.0_15\bin;图4.2高级系统设置其设置结果如图4.3所示，设置结束后JAVA编程环境就搭建成功了。图4.3环境变量设置结果Java环境搭建好后，要想进行Android软件的编程，还需要在Eclipse编译器中插入ADTCAndroidDevelopmentTools)插件和AndroidSDK开发工具包，本文所使用的ADT版本为ADT_15.0.0，首先将ADT_15.0.0复制到eclipse目录下，然后运行eclipse，进入菜单中的”Help”一>"InstallNewSoftware”该界面如图4.4所示。图4.4InstallNewSoftware界面图然后单击该界面中的Add按钮在弹出的界面框图中将复制到eclipse文件夹下的ADT加入其中，如图4.5所示。图4.5加入ADTADT加入成功后在将android-sdk-windows插件加载到eclipse编译器中，打开eclipse进入菜单中的”Windows”_>"Preferences"，在弹出的界面的左边选择Android选项卡，在SDKLocation中将android-sdk-windows的存放位置填入，如图4.6所示。图4.6android-sdk-windows加载界面图Android开发环境搭建好后就可以单击。clips。菜单栏中的口按钮来创建一个Android模拟器，创建的参数如图4.7所示。图4.7android模拟器参数点击CreateAVD按钮，就创建好了一个名为wang的Android模拟器，选中该模拟器通过单击图4.8中的start按钮启动该模拟器，该模拟器的界面图如图4.9所示。图4.8Android模拟器管理器图4.9Android模拟器界面图该模拟器主要用于测试运行eclipse编译器编写的AndroidAPP，开发环境搭建好后就可以使用eclipse进行Android开发应用程序了，本文所建的工程目录如图4.10所示。图4.10本文APP结构目录图6总结传感器技术、无线通信技术等都在日益发展更新，智能灯光系统也在逐步完善以满足人们对生活环境的不同需求。在研究了国内外的发展背景和研究现状之后，本文就如何针对基于物联网智能灯光控制系统展开了的较为深刻的研究和探讨，在实验室模拟系统工作环境，起初测试的时候出现了诸如测得数据传输不到位、数据误差比较大、上位机系统崩溃等情况，但经过一段时间的调试，遇到的问题逐一得到解决，最终使系统的性能稳定可靠。本设计在传统的智能灯光系统基础上基于ZigBee网络完善了智能灯光控制系统的一些功能，但综合考虑本人科研能力、实验成本、时间等有限的因素，整体设计仍然存在很多不足之处，需要后期加以完善。参考文献[1]荀艳丽,焦库,张秦菲.基于物联网的智能家居控制系统设计与实现[J].现代电子技术,2018,v.41；No.513(10)：82-84+88.[2]张野,王翔,李陈红,etal.基于物联网的教室灯光节能控制系统[J].电子世界,2018(1)：95-96.[3]张瑞英,荆学海.基于物联网的智能家居设计与实现[J].中国建材科技,2018.[4]高小明.对基于ZigBee物联网智慧家居系统的设计与实现探讨[J].科技风,2018.[5]刘敏层,张峰.基于STM32的智能照明监控系统的设计与实现[J].自动化仪表,2018,39(7).[6]朱明明,赵亮,张琼英,etal.一种基于物联网的楼宇监控和管理系统[J].电子测量技术,2018.[7]张玉杰,张海涛,刘丽.城市景观照明控制系统的设计与实现[J].物联网技术,2018.[8]刘睿琼,张文丽.灯光自动控制系统的设计及实现[J].电子设计工程,2018,v.26；No.383(09)：107-110+119.[9]古浩然.基于ZigBee的城市光伏照明智