基于OSGI的智能家居模拟系统的设计与实现

【摘要】：智能家居(smart home)以家庭住宅为平台,利用先进的计算机技术,网络通讯技术,综合布线技术、将与家居生活有关的各种子系统,有机的结合起来,为居住的人们提供智能化,方便的服务。智能家居通常处在一个通信网络环境中,各种设备充分利用周围设施中存在的服务。在家庭网络操作系统的控制下,如何通过相应的软件和硬件,实现对家电及其它设备的互联、互操作。如何利用现有的 先进的技术,为人们提供智能化的服务,多年来一直是人们研究和追求的目标。智能家居涉及的领域很多,但目前还没有统一的完善解决方案。在普适计算方面我国还有很多不足之处。论文在分析了国内外的研究现状之后。从设备、系统、用户三个层次进行研究。研究内容包括:泛在设备的互联技术、普适服务的资源管理、隐私保护技术、智能化情境推理、便捷式人机交互,智能家居作为一个环境支撑系统,把相关技术进行了统一。本文基于解决方案开发的家居模拟仿真系统SHEmu,直观模拟再现智能家居的真实场景,验证解决方案的正确性及有效性,相关技术的可行性,设备功能、对外提供的服务、函数接口等的正确性。在接口不变的情况下,有效的迁移到真实的设备上去,并支持虚实设备的联合调试,在系统规模较大的前提下,大大提高了联调和集成化测试的效率。 针对人们在智能家居中的场景,把系统分成几个模块,用流程图表示模块之间的联系。论文在真实场景的基础上,进行了需求分析,设计了模拟系统的整体框架、划分了系统模块。系统设计的原则是可配置化、透明模拟、提高开发和调试速度。系统用动态变化的2D俯视图体现场景的变化。但2D图形,有一定的局限性。深层次的模块仿真,只能通过log进行查看。在SHEmu中的每一个设备被封装成一个OSGI的Bundle,很容易实现设备的添加和删除,设备之间的通信采用了两种方式:API调用和OSGI的Event机制,在本系统中,接口至少实现了Event接口,例如基于UPnP协议的设备之间通信,为了能够在OSGI的环境中运行,加入Agent机制,实现Event接口。设备的管理包括了设备的任务管理、设备的情境管理和设备的状态属性管理等。情境感知模块基于java的API Jena来开发,推理基于本体模型的自定义规则。数据管理主要是存储数据和为情境感知提供查询接口。 论文在最后展现了系统的2D俯视图界面和运行流程,对接口和模块设计进行了功能验证。为了体现系统的通用性,引入了真实的Android手机设备,Android手机替换了项目中的MobilePhone Bundle,实现了虚实设备之间的互调。真实的手机操作命令,在其它虚拟的设备上得到响应。最后在接口不变的情况下,把虚拟设备模块完全迁移到真实的设备上去,从而完成整个真实系统的开发。

【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP311.52