8.25.2014

Raspberry Pi智慧家庭應用-1.系統規劃

純單以自我實作完成的方法做個簡單分享與介紹,基於作者研究主題是以Raspberry Pi Model B 開發版為硬體基礎平台,用以達成居家環境的自動化與智慧化目標,所以在這邊簡單敘述作者利用Raspberry Pi為基礎所建置的智慧家庭系統應用,包含家電控制、智慧家庭主體裝置移動控制、環境監控和影音娛樂分享等...各個的實現方法說明。

選用 Raspberry Pi Model B 是考量未來擴充的便利性,期能透過觀察將現有傳統居家環境缺乏之處予以加強改善,使智慧家庭系統更符合使用者的需求,並易於人性化操作。
如圖所示,將智慧家庭系統規劃分為三層,分別是使用者應用介面層網路層實體應用連結層

規劃使用者應用介面層之目的是讓智慧家庭系統提供的操作介面可在不同裝置平台上執行(跨平台操作使用),並提供使用者一致的系統操作體驗,使其更易於人性化操作。

網路層的規劃考量是因應智慧裝置和網際網路的普及,其目的是讓使用者可以隨時使用隨身的智慧型裝置或是電腦,透過網路傳輸命令來操控居家環境中的智慧家庭裝置,讓使用者在使用上更便利。

實體應用連結層的部分又劃分為兩大單元,分別為遠端控制和影音娛樂,其系統實體裝置提供的功能單元,以及單元中的細部項目詳如下圖所示。


【智慧家庭系統規劃】

本智慧家庭系統之軟體基礎平台是採用源自於 Linux Kernel 3.6 的 Wheezy Raspbion作業系統,此系統建構在 Raspberry Pi Model B 上,就如同小型個人電腦,其與一般個人電腦的差異是多了 24Pin 的 GPIO 腳位,以提供系統硬體模 組擴展之用。如此的設計架構有助於方便擴充其它所需的硬體電子元件與軟體模 組擴展,讓系統規劃更符合本論文所要建置的智慧家庭需求目標。


系統規劃
目的為讓智慧家庭系統負責遠端家電控制和多媒體影音娛樂以及監控系統應用操作,系統裝置能夠移動於無線網路的居家環境,並能即時監控現場居家環境狀況,讓使用者能經由第三方裝置即時透過網際網路掌握和控制居家情況,像是電腦、智慧型手機,平板電腦等智慧型可攜式裝置,希望經由這樣的智慧家庭系統機制,讓使用者在離開家後,仍能隨時透過網際網路與居家環境保持資訊交換,並予以監控狀況。

我的系統規劃是將智慧家庭系統裝置主要劃分兩大單元:
(1) 控制中心: 使用 Whezzy Raspbion 作業系統平台為基礎中心,包含遠端 控制和裝置移動以及環境監控都建構於此作業系統平台架構上,透過網路遙控裝 置,接收使用者端的命令請求,並發送至控制中心,使裝置能夠於居家環境空間 中移動,或是針對系統中的功能下達啟動關閉等操作命令。
(2) 影音娛樂: 具備多媒體影音娛樂功能,透過網路串流服務,操作使用者 端裝置達到影音串流播放,或是直接操作系統提供的使用者介面讓裝置輸出音源 播放和相片預覽。

由於行動上網人數已大幅增加,為提高未來智慧家庭系統使用的方便性,在使用者操作介面上,希望能讓使用者透過簡單的瀏覽器界面,即可以達到對操作智慧家庭系統的控制操作。
觀察目前市面上較為普及的智慧型裝置平台,從市佔率較高的兩大作業系統平台分別為 iOS 及 Android觀之,若是開發者要特別針對這兩個平台分別設計不同的操作原生型的 APP 應用程式,需考量各平台所提供的函式庫,因此會使其所設計出來的 UI(User Interface)界面難免會有所差異,因此為讓使用者能在不同裝罝上操作一致,選擇以瀏覽器做為使用者操作介面平台,讓使用者不論是在個人電腦、智慧型手機或是平板電腦等不同裝罝,使用的操作介面皆能有統一的一致性,更可以減少在開發時間成本上的浪費,對於後續的使用者操作介面維護也能更有效率。

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