第16章 基于Web service的嵌入式智 能家居系統(tǒng)

2023/9/27Page1第16章基于WebService的嵌入式智能家居系統(tǒng)智能家居是利用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、綜合布線技術(shù)，通過家居管理平臺將與家居生活有關(guān)的各個子系統(tǒng)如安防、燈光控制、窗簾控制、煤氣閥控制、信息家電、場景聯(lián)動、地板采暖等有機(jī)地結(jié)合在一起，通過網(wǎng)絡(luò)化綜合智能控制和管理，實(shí)現(xiàn)“以人為本”的全新家居生活體驗(yàn)。智能家居是住宅智能化的核心，住宅智能化所帶來的多元化信息和安全、舒適、便利的生活環(huán)境將是人們生活的理想和追求。2023/9/27Page2第16章基于WebService的嵌入式智能家居系統(tǒng)

系統(tǒng)概述16.1WebService16.2系統(tǒng)設(shè)計16.3家庭設(shè)備操作16.42023/9/27Page3第16章基于WebService的嵌入式智能家居系統(tǒng)

本章小結(jié)16.7服務(wù)器對外接口的WebService實(shí)現(xiàn)16.5視頻采集16.62023/9/27Page416.1系統(tǒng)概述智能家居包含的范圍非常廣泛，通常以家庭電器智能化，智能化監(jiān)控為主，涉及到網(wǎng)絡(luò)通信、信息網(wǎng)絡(luò)家電等領(lǐng)域，集系統(tǒng)、服務(wù)、管理為一體，為人們提供一個環(huán)保、舒適、安全、便捷的居住環(huán)境。本系統(tǒng)的工作原理是在Windows下建立WebService服務(wù)器端，用掌上設(shè)備PocketPC作為移動終端，或者稱作Web客戶端，通過S3C2440嵌入式開發(fā)板模擬家庭環(huán)境中的具體設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)一個功能全面、使用靈活的智能家居系統(tǒng)。16.1系統(tǒng)概述2023/9/27Page5系統(tǒng)的框架如圖16-1所示16.1系統(tǒng)概述2023/9/27Page6Web客戶端與Web服務(wù)器端通過WebService實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，Web服務(wù)器端與S3C2440開發(fā)板之間通過Socket建立網(wǎng)絡(luò)通信，WebService和Socket保證了系統(tǒng)不同平臺之間的通信。系統(tǒng)具有多種服務(wù)訪問方式，客戶端PocketPC通過WebService調(diào)用Web服務(wù)器端上提供的各項(xiàng)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程家居系統(tǒng)的監(jiān)控。同時在服務(wù)器端建立站點(diǎn)，可以通過網(wǎng)頁方式方便地進(jìn)行本地或遠(yuǎn)程的查詢與控制操作。系統(tǒng)通過SQLServer數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)家庭信息的管理和系統(tǒng)使用者的用戶信息管理以及家庭設(shè)備的管理。16.1系統(tǒng)概述2023/9/27Page72023/9/27Page816.2WebServiceWebService是建立在開放的Internet基礎(chǔ)上的新型分布式計算模型，是在現(xiàn)有Web技術(shù)和設(shè)施的基礎(chǔ)上通過制定新的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)、提出新的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。利用WebService技術(shù)，能夠創(chuàng)建出可供任何人從任何地方使用的功能非常強(qiáng)大的應(yīng)用程序，它極大地拓展了應(yīng)用程序的功能，并實(shí)現(xiàn)了軟件的動態(tài)提供。

WebService采用SOA(Service-OrientedArchitecture，面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu))模型作為體系結(jié)構(gòu)，如圖16-2所示

16.2WebService2023/9/27Page9

SOA是一種新型的軟件體系架構(gòu)，它將應(yīng)用程序的不同功能單元封裝為服務(wù)，通過在這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來，接口是采用中立的方式進(jìn)行定義的，獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言，使得構(gòu)建在各種這樣的系統(tǒng)中的服務(wù)可以用一種統(tǒng)一和通用的方式進(jìn)行交互。16.2WebService2023/9/27Page10SOA中的角色及交互：1、服務(wù)請求者：服務(wù)請求者是一個應(yīng)用程序、一個軟件模塊或需要服務(wù)的另外一個服務(wù)，服務(wù)請求者需要使用服務(wù)的應(yīng)用程序或其他服務(wù)，通過對注冊中心的服務(wù)進(jìn)行查詢，根據(jù)接口說明信息并使用某種傳輸協(xié)議與服務(wù)綁定來執(zhí)行服務(wù)功能。2、服務(wù)提供者：服務(wù)提供者是一個可通用網(wǎng)絡(luò)尋址的實(shí)體，它接受和執(zhí)行來自服務(wù)請求者的請求。服務(wù)提供者創(chuàng)建服務(wù)實(shí)體，然后將自己的服務(wù)和接口契約發(fā)布到服務(wù)注冊中心，以便服務(wù)使用者可以發(fā)現(xiàn)和訪問該服務(wù)。16.2WebService2023/9/27Page113、服務(wù)注冊中心：服務(wù)注冊中心是服務(wù)發(fā)現(xiàn)的支持者。它包含一個可用服務(wù)的存儲庫，并允許感興趣的服務(wù)請求者查找服務(wù)提供者接口。SOA的優(yōu)點(diǎn)是具有松耦合、粗粒度、異步的特點(diǎn)，更易于系統(tǒng)集成和管理，更快的響應(yīng)速度，持續(xù)改進(jìn)業(yè)務(wù)過程和降低開發(fā)風(fēng)險。16.2WebService2023/9/27Page12WebService本質(zhì)上就是要以標(biāo)準(zhǔn)化的方式實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)外各個不同服務(wù)系統(tǒng)之間的互調(diào)和集成。實(shí)現(xiàn)服務(wù)的調(diào)用必須具備3個要素：服務(wù)描述、服務(wù)消息和公共網(wǎng)址。這三個部分應(yīng)對了WebService中的三個要素WSDL、SOAP和UDDI。WSDL的全稱是WebServiceDescriptionLanguage，是一種基于XML格式的關(guān)于WebService的描述語言。16.2WebService2023/9/27Page13SOAP是WebService的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。它是一種標(biāo)準(zhǔn)化的傳輸消息的XML消息格式。SOAP請求(request)消息將客戶端的服務(wù)請求消息發(fā)給服務(wù)器。SOAP答復(fù)(response)消息是從服務(wù)器返回給客戶端的消息。UDDI是Universal、Description、Discovery和Integration的縮寫，是一種創(chuàng)建注冊表服務(wù)的規(guī)范，以便對WebService進(jìn)行注冊發(fā)布供使用者查找。16.2WebService2023/9/27Page14WebService工作流程如下：(1)服務(wù)提供者所能提供的服務(wù)接口用WSDL(WebService描述語言)和WSFL(WebService流語言)描述出來。(2)服務(wù)中介者使用UDDI注冊服務(wù)接口，并接受服務(wù)請求者的查詢。(3)服務(wù)請求者通過使用UDDI在服務(wù)中介者處查詢，得到所需服務(wù)接口的描述文件，然后綁定到這些服務(wù)，最終完成服務(wù)調(diào)用。服務(wù)參與者之間的三種操作都采用簡單對象訪問協(xié)議(SOAP)完成。16.2WebService2023/9/27Page1516.3系統(tǒng)設(shè)計一個系統(tǒng)的功能模塊包括：用戶登錄與注銷模塊、用戶管理模塊、家庭管理模塊、生活向?qū)K、事物管理模塊、設(shè)備管理模塊等。登錄與注銷模塊：Web客戶端在訪問任何web服務(wù)器前先要訪問用戶登錄服務(wù)，合法登錄后才能進(jìn)行相關(guān)操作。登錄成功后，成為在線用戶，web服務(wù)器端通過一個唯一標(biāo)識字符串來記憶在線用戶并以該唯一標(biāo)識作為客戶訪問服務(wù)的身份驗(yàn)證信息。2023/9/27Page16用戶管理：管理員可以管理注冊用戶，增加、刪除用戶，修改注冊用戶的相關(guān)信息。注冊用戶設(shè)置了用戶名和用戶密碼，這是登錄時必須輸入的信息，另外，還設(shè)置了用戶權(quán)限：管理員和普通用戶，有些操作只有管理員才能執(zhí)行。為了進(jìn)一步提高安全性，還可以通過算法進(jìn)行加密。家庭管理：包括財務(wù)信息與物資信息的管理，可以根據(jù)用戶權(quán)限來查看和更新這些信息。16.3系統(tǒng)設(shè)計2023/9/27Page17事務(wù)管理：包括日記和日程的管理，可以根據(jù)用戶權(quán)限來查看和更新這些信息。家庭設(shè)備管理：通過嵌入式開發(fā)板實(shí)現(xiàn)門、電飯鍋、空調(diào)、濕度機(jī)、視頻監(jiān)控的模擬控制和管理，可以對這些設(shè)備進(jìn)行開關(guān)，參數(shù)查詢，調(diào)節(jié)控制和相關(guān)配置等操作。系統(tǒng)配置：包括web服務(wù)器端的數(shù)據(jù)庫配置（是否寫入日志表）與嵌入式開發(fā)板中的家用設(shè)備配置，可以對某個設(shè)備進(jìn)行單一配置，也可以進(jìn)行所有設(shè)備的總體配置，這些配置用于初始化設(shè)備，如空調(diào)打開的初始溫度等。16.3系統(tǒng)設(shè)計2023/9/27Page18服務(wù)器端使用了SQLServer數(shù)據(jù)庫。根據(jù)本系統(tǒng)的功能需要，數(shù)據(jù)庫中包含9個表，分別為:注冊用戶表，在線用戶表，財務(wù)信息表，物資信息表，菜譜信息表，健康信息表，事務(wù)信息表，配置表和日志表。16.3系統(tǒng)設(shè)計2023/9/27Page19圖16-3給出了數(shù)據(jù)庫的各個表的詳細(xì)設(shè)計16.3系統(tǒng)設(shè)計2023/9/27Page20家庭各種信息的管理涉及一些數(shù)據(jù)庫的查詢與更新操作，本系統(tǒng)將這些操作包含在web服務(wù)器端的web服務(wù)方法中，web客戶端通過遠(yuǎn)程調(diào)用這些web服務(wù)方法來實(shí)現(xiàn)上述數(shù)據(jù)庫操作，從而實(shí)現(xiàn)家庭信息的遠(yuǎn)程管理。16.3系統(tǒng)設(shè)計2023/9/27Page212023/9/27Page2216.4家庭設(shè)備操作家庭設(shè)備管理和設(shè)備配置模塊中的相關(guān)工作涉及嵌入式開發(fā)板。關(guān)于家庭設(shè)備的操作有：設(shè)備開關(guān)操作、參數(shù)查詢操作、調(diào)節(jié)控制操作和設(shè)備配置操作。設(shè)備開關(guān)操作：voidOpenDevice(intdevice,boolbstate,structResponseFormat*RestFormat);參數(shù)說明：device：設(shè)備操作對象，對應(yīng)請求信息結(jié)構(gòu)體中的FunCode。

bstate：要執(zhí)行的開關(guān)狀態(tài)，對應(yīng)請求信息結(jié)構(gòu)中的state.RestFormat：指向響應(yīng)信息結(jié)構(gòu)體變量。功能說明：該函數(shù)用來對指定的設(shè)備進(jìn)行開關(guān)操作。device和bstate都是從解碼后的請求信息表中獲取，無論成功還是失敗都要將響應(yīng)信息結(jié)構(gòu)體RestFormat填充完整。16.4家庭設(shè)備操作2023/9/27Page23調(diào)節(jié)控制操作：VoidAdjust（intdevice,intvalue,structResponseFormat*RestFormat0;參數(shù)說明：device：設(shè)備操作對象。Value：調(diào)節(jié)控制需要的參數(shù)，對應(yīng)請求信息結(jié)構(gòu)體中的Value。RestFormat：指向響應(yīng)信息結(jié)構(gòu)體變量。功能說明：該函數(shù)用來對指定的設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)控制操作，如改變參數(shù)值等。16.4家庭設(shè)備操作2023/9/27Page24信息查詢操作：VoidQuery(intdevice,inttype,structResponseFormat*Restformat);參數(shù)說明：device：設(shè)備操作對象。type：查詢信息類型，對應(yīng)請求信息結(jié)構(gòu)體中的Value。RestFormat：指向響應(yīng)信息結(jié)構(gòu)體變量。功能說明：該函數(shù)用來查詢指定設(shè)備的指定信息，如開關(guān)信息、參數(shù)信息、配置信息等。16.4家庭設(shè)備操作2023/9/27Page25設(shè)備配置操作：Voidsystemconfig(intdevice,intvalue,int*infor,structResponseFormat*Restformat);此函數(shù)對指定的設(shè)備進(jìn)行配置，可以配置某個設(shè)備的某個參數(shù)，也可以配置系統(tǒng)所有配置參數(shù)，根據(jù)device來確定，當(dāng)它為0時表示配置所有配置參數(shù)。16.4家庭設(shè)備操作2023/9/27Page2616.5服務(wù)器對外接口的WebService實(shí)現(xiàn)

WebService作為目前實(shí)現(xiàn)SOA的一種流行方式，涉及一系列的協(xié)議，主要有WSDL協(xié)議和SOAP協(xié)議，WSDL協(xié)議是基于XML語言描述服務(wù)，SOAP協(xié)議是WebService的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，客戶端發(fā)送SOAP消息請求服務(wù)，服務(wù)器端返回SOAP響應(yīng)。2023/9/27Page2716.5服務(wù)器對外接口的WebService實(shí)現(xiàn)基于SOA的智能家具服務(wù)器通過把對外接口實(shí)現(xiàn)為WebService接口，發(fā)布WebService接口生成服務(wù)接口的WSDL地址，客戶端通過訪問WSDL地址解析服務(wù)接口具體描述信息,，而調(diào)用接口發(fā)送SOAP請求獲得服務(wù)?；贘2EE集成開發(fā)環(huán)境的CXF插件來實(shí)現(xiàn)WebService。2023/9/27Page2816.5服務(wù)器對外接口的WebService實(shí)現(xiàn)1、服務(wù)器端的WebService接口實(shí)現(xiàn)@WebService(name="M2MMsgReceiver")publicinterfaceM2MMsgReceiver{/*接收網(wǎng)關(guān)發(fā)來的request消息*/@WebMethod(operationName="Transparent_Data_Req")VoidTransparent_Data_Req(@WebParam(name="Transparent_Data_Req")StringTransparent_Data_Req);/*接收平臺M2M發(fā)來的數(shù)據(jù)庫同步消息*/@WebMethod(operationName="M2M_Updating_Order_Req")voidM2M_Updating_Order_Req(@WebParam(name="M2M_Updating_Order_Req")StringM2M_Updating_Order_Req);}2023/9/27Page292.客戶端(M2M平臺)調(diào)用服務(wù)接口實(shí)現(xiàn)/*執(zhí)行WebService調(diào)用。*@paramurlWSDL地址*@paramcontent調(diào)用參數(shù)內(nèi)容*@paramtype調(diào)用類型*/privatevoidinvoke(Stringurl,Stringcontent,inttype){try{M2MMsgReceiverclient=getClient(url);/*獲取WebService客戶端對象*/switch(type){case0: