第16章 基于Web service的嵌入式智 能家居系统

2023/9/27Page1第16章基于WebService的嵌入式智能家居系统智能家居是利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术，通过家居管理平台将与家居生活有关的各个子系统如安防、灯光控制、窗帘控制、煤气阀控制、信息家电、场景联动、地板采暖等有机地结合在一起，通过网络化综合智能控制和管理，实现“以人为本”的全新家居生活体验。智能家居是住宅智能化的核心，住宅智能化所带来的多元化信息和安全、舒适、便利的生活环境将是人们生活的理想和追求。2023/9/27Page2第16章基于WebService的嵌入式智能家居系统

系统概述16.1WebService16.2系统设计16.3家庭设备操作16.42023/9/27Page3第16章基于WebService的嵌入式智能家居系统

本章小结16.7服务器对外接口的WebService实现16.5视频采集16.62023/9/27Page416.1系统概述智能家居包含的范围非常广泛，通常以家庭电器智能化，智能化监控为主，涉及到网络通信、信息网络家电等领域，集系统、服务、管理为一体，为人们提供一个环保、舒适、安全、便捷的居住环境。本系统的工作原理是在Windows下建立WebService服务器端，用掌上设备PocketPC作为移动终端，或者称作Web客户端，通过S3C2440嵌入式开发板模拟家庭环境中的具体设备，从而实现一个功能全面、使用灵活的智能家居系统。16.1系统概述2023/9/27Page5系统的框架如图16-1所示16.1系统概述2023/9/27Page6Web客户端与Web服务器端通过WebService实现数据传输，Web服务器端与S3C2440开发板之间通过Socket建立网络通信，WebService和Socket保证了系统不同平台之间的通信。系统具有多种服务访问方式，客户端PocketPC通过WebService调用Web服务器端上提供的各项服务，实现远程家居系统的监控。同时在服务器端建立站点，可以通过网页方式方便地进行本地或远程的查询与控制操作。系统通过SQLServer数据库实现家庭信息的管理和系统使用者的用户信息管理以及家庭设备的管理。16.1系统概述2023/9/27Page72023/9/27Page816.2WebServiceWebService是建立在开放的Internet基础上的新型分布式计算模型，是在现有Web技术和设施的基础上通过制定新的协议和标准、提出新的技术来实现的。利用WebService技术，能够创建出可供任何人从任何地方使用的功能非常强大的应用程序，它极大地拓展了应用程序的功能，并实现了软件的动态提供。

WebService采用SOA(Service-OrientedArchitecture，面向服务的体系结构)模型作为体系结构，如图16-2所示

16.2WebService2023/9/27Page9

SOA是一种新型的软件体系架构，它将应用程序的不同功能单元封装为服务，通过在这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来，接口是采用中立的方式进行定义的，独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言，使得构建在各种这样的系统中的服务可以用一种统一和通用的方式进行交互。16.2WebService2023/9/27Page10SOA中的角色及交互：1、服务请求者：服务请求者是一个应用程序、一个软件模块或需要服务的另外一个服务，服务请求者需要使用服务的应用程序或其他服务，通过对注册中心的服务进行查询，根据接口说明信息并使用某种传输协议与服务绑定来执行服务功能。2、服务提供者：服务提供者是一个可通用网络寻址的实体，它接受和执行来自服务请求者的请求。服务提供者创建服务实体，然后将自己的服务和接口契约发布到服务注册中心，以便服务使用者可以发现和访问该服务。16.2WebService2023/9/27Page113、服务注册中心：服务注册中心是服务发现的支持者。它包含一个可用服务的存储库，并允许感兴趣的服务请求者查找服务提供者接口。SOA的优点是具有松耦合、粗粒度、异步的特点，更易于系统集成和管理，更快的响应速度，持续改进业务过程和降低开发风险。16.2WebService2023/9/27Page12WebService本质上就是要以标准化的方式实现企业内外各个不同服务系统之间的互调和集成。实现服务的调用必须具备3个要素：服务描述、服务消息和公共网址。这三个部分应对了WebService中的三个要素WSDL、SOAP和UDDI。WSDL的全称是WebServiceDescriptionLanguage，是一种基于XML格式的关于WebService的描述语言。16.2WebService2023/9/27Page13SOAP是WebService的标准通信协议。它是一种标准化的传输消息的XML消息格式。SOAP请求(request)消息将客户端的服务请求消息发给服务器。SOAP答复(response)消息是从服务器返回给客户端的消息。UDDI是Universal、Description、Discovery和Integration的缩写，是一种创建注册表服务的规范，以便对WebService进行注册发布供使用者查找。16.2WebService2023/9/27Page14WebService工作流程如下：(1)服务提供者所能提供的服务接口用WSDL(WebService描述语言)和WSFL(WebService流语言)描述出来。(2)服务中介者使用UDDI注册服务接口，并接受服务请求者的查询。(3)服务请求者通过使用UDDI在服务中介者处查询，得到所需服务接口的描述文件，然后绑定到这些服务，最终完成服务调用。服务参与者之间的三种操作都采用简单对象访问协议(SOAP)完成。16.2WebService2023/9/27Page1516.3系统设计一个系统的功能模块包括：用户登录与注销模块、用户管理模块、家庭管理模块、生活向导模块、事物管理模块、设备管理模块等。登录与注销模块：Web客户端在访问任何web服务器前先要访问用户登录服务，合法登录后才能进行相关操作。登录成功后，成为在线用户，web服务器端通过一个唯一标识字符串来记忆在线用户并以该唯一标识作为客户访问服务的身份验证信息。2023/9/27Page16用户管理：管理员可以管理注册用户，增加、删除用户，修改注册用户的相关信息。注册用户设置了用户名和用户密码，这是登录时必须输入的信息，另外，还设置了用户权限：管理员和普通用户，有些操作只有管理员才能执行。为了进一步提高安全性，还可以通过算法进行加密。家庭管理：包括财务信息与物资信息的管理，可以根据用户权限来查看和更新这些信息。16.3系统设计2023/9/27Page17事务管理：包括日记和日程的管理，可以根据用户权限来查看和更新这些信息。家庭设备管理：通过嵌入式开发板实现门、电饭锅、空调、湿度机、视频监控的模拟控制和管理，可以对这些设备进行开关，参数查询，调节控制和相关配置等操作。系统配置：包括web服务器端的数据库配置（是否写入日志表）与嵌入式开发板中的家用设备配置，可以对某个设备进行单一配置，也可以进行所有设备的总体配置，这些配置用于初始化设备，如空调打开的初始温度等。16.3系统设计2023/9/27Page18服务器端使用了SQLServer数据库。根据本系统的功能需要，数据库中包含9个表，分别为:注册用户表，在线用户表，财务信息表，物资信息表，菜谱信息表，健康信息表，事务信息表，配置表和日志表。16.3系统设计2023/9/27Page19图16-3给出了数据库的各个表的详细设计16.3系统设计2023/9/27Page20家庭各种信息的管理涉及一些数据库的查询与更新操作，本系统将这些操作包含在web服务器端的web服务方法中，web客户端通过远程调用这些web服务方法来实现上述数据库操作，从而实现家庭信息的远程管理。16.3系统设计2023/9/27Page212023/9/27Page2216.4家庭设备操作家庭设备管理和设备配置模块中的相关工作涉及嵌入式开发板。关于家庭设备的操作有：设备开关操作、参数查询操作、调节控制操作和设备配置操作。设备开关操作：voidOpenDevice(intdevice,boolbstate,structResponseFormat*RestFormat);参数说明：device：设备操作对象，对应请求信息结构体中的FunCode。

bstate：要执行的开关状态，对应请求信息结构中的state.RestFormat：指向响应信息结构体变量。功能说明：该函数用来对指定的设备进行开关操作。device和bstate都是从解码后的请求信息表中获取，无论成功还是失败都要将响应信息结构体RestFormat填充完整。16.4家庭设备操作2023/9/27Page23调节控制操作：VoidAdjust（intdevice,intvalue,structResponseFormat*RestFormat0;参数说明：device：设备操作对象。Value：调节控制需要的参数，对应请求信息结构体中的Value。RestFormat：指向响应信息结构体变量。功能说明：该函数用来对指定的设备进行调节控制操作，如改变参数值等。16.4家庭设备操作2023/9/27Page24信息查询操作：VoidQuery(intdevice,inttype,structResponseFormat*Restformat);参数说明：device：设备操作对象。type：查询信息类型，对应请求信息结构体中的Value。RestFormat：指向响应信息结构体变量。功能说明：该函数用来查询指定设备的指定信息，如开关信息、参数信息、配置信息等。16.4家庭设备操作2023/9/27Page25设备配置操作：Voidsystemconfig(intdevice,intvalue,int*infor,structResponseFormat*Restformat);此函数对指定的设备进行配置，可以配置某个设备的某个参数，也可以配置系统所有配置参数，根据device来确定，当它为0时表示配置所有配置参数。16.4家庭设备操作2023/9/27Page2616.5服务器对外接口的WebService实现

WebService作为目前实现SOA的一种流行方式，涉及一系列的协议，主要有WSDL协议和SOAP协议，WSDL协议是基于XML语言描述服务，SOAP协议是WebService的标准通信协议，客户端发送SOAP消息请求服务，服务器端返回SOAP响应。2023/9/27Page2716.5服务器对外接口的WebService实现基于SOA的智能家具服务器通过把对外接口实现为WebService接口，发布WebService接口生成服务接口的WSDL地址，客户端通过访问WSDL地址解析服务接口具体描述信息,，而调用接口发送SOAP请求获得服务。基于J2EE集成开发环境的CXF插件来实现WebService。2023/9/27Page2816.5服务器对外接口的WebService实现1、服务器端的WebService接口实现@WebService(name="M2MMsgReceiver")publicinterfaceM2MMsgReceiver{/*接收网关发来的request消息*/@WebMethod(operationName="Transparent_Data_Req")VoidTransparent_Data_Req(@WebParam(name="Transparent_Data_Req")StringTransparent_Data_Req);/*接收平台M2M发来的数据库同步消息*/@WebMethod(operationName="M2M_Updating_Order_Req")voidM2M_Updating_Order_Req(@WebParam(name="M2M_Updating_Order_Req")StringM2M_Updating_Order_Req);}2023/9/27Page292.客户端(M2M平台)调用服务接口实现/*执行WebService调用。*@paramurlWSDL地址*@paramcontent调用参数内容*@paramtype调用类型*/privatevoidinvoke(Stringurl,Stringcontent,inttype){try{M2MMsgReceiverclient=getClient(url);/*获取WebService客户端对象*/switch(type){case0: