智能家居綜合試驗

1、山東微分電子科技有限公司 智能家居綜合實驗1山東微分電子科技有限公司目錄目錄1第一章綜合實驗21.智能家居21.1實驗?zāi)康?1.2實驗環(huán)境21.3實驗內(nèi)容21.4實驗原理21.4.5.實驗步驟5附錄23協(xié)議介紹23通訊格式23傳輸編碼2425第一章 綜合實驗1.智能家居1.1實驗?zāi)康耐ㄟ^對智能家居案例的學習，讓學生充分認識物聯(lián)網(wǎng)在智能家居的作用，充分了解并深入掌握光照，溫度，濕度等各傳感器的作用。1.2實驗環(huán)境1. Microsoft Visual Studio 20102. Microsoft SQL Server 20083. 微分電子實驗箱或?qū)嶒炁_以及配套的C#SDK開發(fā)包 1.3實驗內(nèi)

2、容通過對光照、溫度、濕度、火焰、燃氣、煙霧等多種傳感器的利用，實時采集光照、溫度、濕度、火焰、燃氣、煙霧等多種傳感信息，進而與窗簾、空調(diào)、燈光、風扇等多種繼電器和電機實施聯(lián)動控制，可以配置報警記錄，產(chǎn)生歷史記錄。顯示報警記錄，歷史記錄等信息。1.4實驗原理1.系統(tǒng)背景電子信息的日益更新，控制技術(shù)的逐步提升，社會信息化的逐步加快，促使人們的生活、工作、學習以及通訊技術(shù)的關(guān)系日益緊密，信息化的社會在改變?nèi)藗兩盍晳T和工作方式的同時，也對我們傳統(tǒng)住宅提出了更高的要求，環(huán)視四周，我們很容易發(fā)現(xiàn)，人們對家居的要求早已不再時簡單的物質(zhì)空間，更為關(guān)注的是一個高度安全、舒適以及美觀方便的居住環(huán)境，先進的通訊設(shè)

3、施，完備高效的信息終端，自動、智能的家電，網(wǎng)絡(luò)化的資源管理及購物方式等等?，F(xiàn)今社會人們?nèi)找媾蛎浀男枨笫沟眉揖又悄芑讶怀蔀橐环N趨勢。2.系統(tǒng)功能概述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)功能設(shè)計智能家居系統(tǒng)分為兩個部分：實時的數(shù)據(jù)采集，包括對各地點的環(huán)境信息監(jiān)控，與電機的聯(lián)動配置，網(wǎng)絡(luò)通訊的設(shè)置；數(shù)據(jù)記錄查詢，歷史記錄查詢和報警記錄查訊。廚房查詢：監(jiān)控廚房各傳感器的信息值，進行用戶的手動配置，以圖表形式實時顯示各傳感器信息?？蛷d查詢：監(jiān)控客廳各傳感器的信息值，進行用戶的手動配置，以圖表形式實時顯示各傳感器信息。臥室查詢：監(jiān)控臥室各傳感器的信息值，進行用戶的手動配置，以圖表的形式實時顯示各傳感器信息。閾值設(shè)置：對客廳、

4、臥室的光照、溫度、濕度的傳感器信息進行閾值配置，判斷是否進行電機聯(lián)動和產(chǎn)生報警信息，從而在主界面進行反饋。歷史查詢：查詢客廳，臥室，廚房歷史記錄信息，并在界面顯示。報警查詢：查詢客廳，臥室，廚房報警記錄信息，并在界面顯示。退出系統(tǒng)：退出整個系統(tǒng)。4.數(shù)據(jù)庫的設(shè)計通過數(shù)據(jù)庫保存光照、溫度、濕度、火焰、燃氣、煙霧等傳感器信息的數(shù)據(jù)信息，保存各傳感器數(shù)據(jù)閾值的記錄和對聯(lián)動信息電機的狀態(tài)的值，從而有利于用戶對各傳感器的故障排除和記錄查詢，保證家居環(huán)境的安全。數(shù)據(jù)庫名稱：SmartHome數(shù)據(jù)庫表名：歷史記錄查詢表 dbo.HistoryData字段數(shù)據(jù)類型主鍵描述允許為空HistoryIDInt是歷史

5、記錄ID否HistoryMinValueNvarchar(30)否歷史記錄的最小值否HistoryMaxValueNvarchar(30)否歷史記錄的最大值否SensorIDNvarchar(20)否傳感器ID否SensorValueNvarchar(30)否傳感器采集值否SensorCollectTimeDateTime否設(shè)備采集時間否數(shù)據(jù)庫表名：地點表 dbo.Place字段數(shù)據(jù)類型主鍵描述允許為空placeNoNvarchar(20)是地點ID否PlaceNameNvarchar(30)否地點名稱否數(shù)據(jù)庫表名：傳感器表dbo.SensorTable字段數(shù)據(jù)類型主鍵描述允許為空Sensor

6、NoNvarchar(20)是傳感器編號否SensorTypeIDNvarchar(30)否傳感器類型否SensorPlaceNonvarChar(20)否傳感器采集地點編號否數(shù)據(jù)庫表名：傳感器類型表dbo.SensorType字段數(shù)據(jù)類型主鍵描述允許為空SensorTypeIDNvarchar(20)是傳感器類型ID否SensorTypeNvarchar(30)否傳感器類型否數(shù)據(jù)庫表名：報警數(shù)據(jù)表dbo.WarningData字段數(shù)據(jù)類型主鍵描述允許為空WarnIDint是報警編號否WarnSensorIDNvarchar(20)否報警傳感器ID否WarnValuefloat否產(chǎn)生報警采集值

7、否WarnlimitMinValuefloat否報警最小值閾值否WarnlimitMaxValuefloat否報警最大值閾值否WarnTimedateTime否報警值采集時間否WarnPlaceNoNvachar(20)否傳感器所在地點否WarnInfoNtext否報警信息否數(shù)據(jù)庫表名：傳感器配置表 dbo.SensorConfig字段數(shù)據(jù)類型主描述允許為空SensorConfigIDint是配置編號否SensorIDNvarchar(20)否配置傳感器ID否SensorPlaceIDNvarchar(20)否配置傳感器ID否SensorConRealyIDNvarchar(20)否相關(guān)連的繼

8、電器ID否SensorCollectValueFloat 否傳感器采集值否SensorlimitMinValueFloat 否配置最小值閾值信息否SensorlimitMaxValueFloat 否配置最大值閾值信息否SensorAlarmInfoNvarchar(50)否傳感器報警信息狀態(tài)否SensorlimitSetTimedateTime 否配置閾值當前時間否數(shù)據(jù)庫表名：繼電器狀態(tài)表 dbo.RealyStatus字段數(shù)據(jù)類型主鍵描述允許為空RealyIDNvarchar(20)是繼電器類型ID否RealyNameNvarchar(30)否繼電器類型否RealyStatusNvarcha

9、r(10)否繼電器狀態(tài)是1.4.5.實驗步驟第一步 ：網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的讀取，界面效果如下：在【進入】時，由從XML文件讀取的IP和Port配置，并ping IP地址，如果網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通正常，將IP和端口號賦給各個窗體,進入【智能家居實時監(jiān)控】/讀取配置文件/實例化XMLDocument類 XmlDocument xmldoc = new XmlDocument(); /讀取IPConfig文件 xmldoc.Load("IPConfig.xml");/讀取節(jié)點 XmlNode nodeIP = xmldoc.SelectSingleNode("config/ip")

10、; XmlNode nodePort = xmldoc.SelectSingleNode("config/Port"); /判斷信息正確與否，并給全部變量賦值 if (txtIP.Text = nodeIP.InnerText &&txtPort.Text=nodePort.InnerText) try /實例化ping類 Ping p = new Ping();/將所要ping的IP地址傳到后臺 PingReply reply = p.Send(txtIP.Text);/判斷ping IP的狀態(tài) if (reply.Status = IPStatus.Su

11、ccess) MessageBox.Show("當前網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通正常！"); else MessageBox.Show("當前網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通異常或當前IP錯誤！"); catch (Exception ex) MessageBox.Show(ex.Message); FrmMain frmMa = new FrmMain(); frmMa.Show(); FrmDrawing.NetIP = nodeIP.InnerText; FrmDrawing.Port = nodePort.InnerText; FrmKitchen.NetIP = nodeIP.Inner

12、Text; FrmKitchen.Port = nodePort.InnerText; FrmRoom.NetIP = nodeIP.InnerText; FrmRoom.Port = nodePort.InnerText; FrmMain.NetIP = nodeIP.InnerText; FrmMain.Port = nodePort.InnerText; this.Hide(); else MessageBox.Show("輸入的信息有誤！"); 第二步 當IP與Port配置成功后，進入到【智能家居實時監(jiān)控】，顯示界面效果如下：在【智能家居實時監(jiān)控】中，實時監(jiān)測臥室的

13、環(huán)境信息，當網(wǎng)絡(luò)配置正常時，自動進行聯(lián)動控制主要功能代碼（以臥室為例）如下：/讀取配置文件 XmlDocument xmldoc = new XmlDocument(); xmldoc.Load("IPConfig.xml"); XmlNode nodeNetIP = xmldoc.SelectSingleNode("config/ip"); XmlNode nodePort = xmldoc.SelectSingleNode("config/Port");/判斷IP和端口號 if (NetIP = nodeNetIP.InnerTe

14、xt && Port = nodePort.InnerText) try string light = sm.getLight("" + NetIP + "", "" + Port + "", "3", "", "", ""); lblRoomlight.Text = "臥室光照：“+light1 + "LX"int lightValue = int.Parse(light1); if (l

15、ightRoomlimitMaxValue >= lightRoomlimitMinValue) /顯示設(shè)定的最小值 string strReadMinValue = "select SensorlimitMinValue from SensorConfig where SensorID='C0003_3'" /顯示設(shè)定的最大 string strReadMaxValue = "select SensorlimitMaxValue from SensorConfig where SensorID='C0003_3'"

16、 /判斷光照與閾值的關(guān)系，并進行聯(lián)動操作 /判斷光照值是否小于最小值，如果滿足條件，打開燈光 if (int.Parse(SQLDBHelper.GetDataSet(strReadMinValue).Tables0.Rows0"SensorlimitMinValue".ToString() > lightValue) Roomlight.Visible = false; RoomlightRed.Visible = true;/判斷聯(lián)動電機的狀態(tài) String strRead = "SELECT RealyStatus,SensorID,SensorCon

17、RealyID FROM RealyStatus,SensorConfig where SensorConfig.SensorConRealyID=RealyStatus.RealyID and SensorID='C0003_3' and SensorConRealyID='S0001'" /如果LED燈狀態(tài)為“關(guān)”，自動關(guān)閉LED燈，否則就打開LED if (SQLDBHelper.GetDataSet(strRead).Tables0.Rows0"RealyStatus".ToString() = "關(guān)")

18、 string close = sm.getOrSetSwitch("" + NetIP + "", "" + Port + "", "101", "", "", "", "3", "0"); else string open = sm.getOrSetSwitch("" + NetIP + "", "" + Port + "&

19、quot;, "101", "", "", "", "3", "1"); /判斷光照度是否大于設(shè)定的最大值，如果滿足，打開步進電機 else if (lightValue > int.Parse(SQLDBHelper.GetDataSet(strReadMaxValue).Tables0.Rows0"SensorlimitMaxValue".ToString() Roomlight.Visible = false; RoomlightRed.Vis

20、ible = true; string strRoomlight= "SELECT RealyStatus,SensorID,SensorConRealyID FROM RealyStatus,SensorConfig where SensorConfig.SensorConRealyID=RealyStatus.RealyID and SensorID='C0003_3' and SensorConRealyID='S0003'" /判斷步進電機的狀態(tài)if (SQLDBHelper.GetDataSet(strRoomlight).Tabl

21、es0.Rows0"RealyStatus".ToString() = "關(guān)") string close = sm.getOrSetStepMotor("" + NetIP + "", "" + Port + "", "104", "", "", "", "3", "0", 800); else string open = sm.getOrSetStepM

22、otor("" + NetIP + "", "" + Port + "", "104", "", "", "", "3", "1", 800); /如果條件都不滿足，則將LED和步進電機都關(guān)閉 else Roomlight.Visible = true; RoomlightRed.Visible = false; string closeStep = sm.getOrSetStepMotor(&q

23、uot;" + NetIP + "", "" + Port + "", "104", "", "", "", "3", "0", 800); string closeMotor = sm.getOrSetSwitch("" + NetIP + "", "" + Port + "", "101", "

24、", "", "", "3", "0"); catch (Exception ex) Console.WriteLine(ex); 【廚房監(jiān)測環(huán)境監(jiān)控】，界面效果如下：對于廚房的環(huán)境，燃氣，煙霧，火焰進行實時采集和顯示，手動進行聯(lián)動設(shè)置，例如：電機的開啟與關(guān)閉。/獲取燃氣值，將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫 try string Gas = sm.getCombustibleGas("" + NetIP + "", "" + Port + "&quo

25、t;, "7", "", "", ""); /獲取燃氣值 lblGas.Text = Gas1; if (lblGas.Text != null && int.Parse(Gas1) > 0) /設(shè)置picSwitch 背景 picSwitch.ImageLocation = "picture/off.png" /將燃氣值添加到數(shù)據(jù)庫 string strSqlGas = "insert into HistoryData (HistoryMinValue,Hist

26、oryMaxValue,SensorID,SensorValue,SensorCollectTime)values('0','25','A0001_3','" + Gas1 + "','" + DateTime.Parse(time) + "')" SQLDBHelper.ExecuteNonQuery(strSqlGas); else picSwitch.ImageLocation = "picture/on.png" /從數(shù)據(jù)庫讀取信息，并綁

27、定在chart圖表上 string strfindGas = "select TOP 100 SensorCollectTime,SensorValue from HistoryData where SensorID='A0001_3' order by(SensorCollectTime)desc" /聲明數(shù)據(jù)類型為int的list List<int> listData = new List<int>(); /聲明數(shù)據(jù)類型為string的list List<string> listDate = new List<s

28、tring>(); for (int i = 0; i < SQLDBHelper.GetDataSet(strfindGas).Tables0.Rows.Count; i+) / 從數(shù)據(jù)庫讀取數(shù)據(jù)，添加到list listData.Add(int.Parse(SQLDBHelper.GetDataSet(strfindGas).Tables0.Rowsi"SensorValue".ToString(); listDate.Add(SQLDBHelper.GetDataSet(strfindGas).Tables0.Rowsi"SensorCollec

29、tTime".ToString(); /綁定廚房燃氣數(shù)據(jù) chtKitChen.Series0.Points.DataBindXY(listDate, listData); catch (Exception ex) Console.WriteLine(ex); /獲取廚房火焰數(shù)據(jù)，保存在數(shù)據(jù)庫 try string flame = sm.getFire("" + NetIP + "", "" + Port + "", "156", "", "",

30、 ""); if (flame1 = "1") lblflame.Text = "有" lblflame.ForeColor = Color.Red; string strSqlflame = "insert into HistoryData (HistoryMinValue,HistoryMaxValue,SensorID,SensorValue,SensorCollectTime)values('0','100','A0001_2','火焰：有','

31、" + DateTime.Parse(time) + "')" SQLDBHelper.ExecuteNonQuery(strSqlflame); catch (Exception ex) Console.WriteLine(ex); /在窗體載入時開啟線程threadCollect = new Thread(collect);threadCollect.Start();/定義變量 bool flag = false; /對于線程的方法 public void collect() flag = true; while (flag) try string t

32、emp = sm.getTemperature("" + NetIP + "", "" + Port + "", "1", "", "", ""); lblTemp.Text = temp1; /將數(shù)據(jù)添加到歷史記錄表 string strSqlTemp = "insert into HistoryData(HistoryMinValue,HistoryMaxValue,SensorID,SensorValue,SensorC

33、ollectTime) values('" + FrmMain.templimitMinValue + "','" + FrmMain.templimitMaxValue + "','B0002_1','" + lblTemp.Text + "','" + DateTime.Parse(time) + "')" SQLDBHelper.ExecuteNonQuery(strSqlTemp); /從數(shù)據(jù)庫讀取信息，將數(shù)據(jù)綁定到c

34、hart圖表 string strfindtemp = "select TOP 100 SensorCollectTime,SensorValue from HistoryData where SensorID='B0002_1' order by(SensorCollectTime)desc" /定義數(shù)據(jù)類型為int的list List<int> listData = new List<int>(); /定義數(shù)據(jù)類型為string的list List<string> listDate = new List<stri

35、ng>(); for (int i = 0; i < SQLDBHelper.GetDataSet(strfindtemp).Tables0.Rows.Count; i+) if (int.Parse(SQLDBHelper.GetDataSet(strfindtemp).Tables0.Rowsi"SensorValue".ToString() > 0) /將獲得數(shù)據(jù)添加到list listData.Add(int.Parse(SQLDBHelper.GetDataSet(strfindtemp).Tables0.Rowsi"SensorVal

36、ue".ToString(); listDate.Add(SQLDBHelper.GetDataSet(strfindtemp).Tables0.Rowsi"SensorCollectTime".ToString(); /通過委托傳遞參數(shù)this.Invoke(new Action() => lblTemp.Text = temp1;/綁定客廳溫度到chart圖表 chtLivingwt.Series0.Points.DataBindXY(listDate, listData); ); catch (Exception ex) Console.WriteLi

37、ne(ex); 【客廳監(jiān)測環(huán)境監(jiān)控】，界面效果如下：監(jiān)測客廳的環(huán)境信息（這里指溫度），保存到數(shù)據(jù)庫，并將數(shù)據(jù)綁定到chart圖表，手動進行聯(lián)動電機的開啟與關(guān)閉。/在窗體載入時開啟線程threadCollect = new Thread(collect);threadCollect.Start();/定義變量 bool flag = false; /對于線程的方法 public void collect() flag = true; while (flag) try string temp = sm.getTemperature("" + NetIP + "&quo

38、t;, "" + Port + "", "1", "", "", ""); lblTemp.Text = temp1; /將數(shù)據(jù)添加到歷史記錄表 string strSqlTemp = "insert into HistoryData(HistoryMinValue,HistoryMaxValue,SensorID,SensorValue,SensorCollectTime) values('" + FrmMain.templimitMinValu

39、e + "','" + FrmMain.templimitMaxValue + "','B0002_1','" + lblTemp.Text + "','" + DateTime.Parse(time) + "')" SQLDBHelper.ExecuteNonQuery(strSqlTemp); /從數(shù)據(jù)庫讀取信息，將數(shù)據(jù)綁定到chart圖表 string strfindtemp = "select TOP 100 SensorCo

40、llectTime,SensorValue from HistoryData where SensorID='B0002_1' order by(SensorCollectTime)desc" /定義數(shù)據(jù)類型為int的list List<int> listData = new List<int>(); /定義數(shù)據(jù)類型為string的list List<string> listDate = new List<string>(); for (int i = 0; i < SQLDBHelper.GetDataSet(s

41、trfindtemp).Tables0.Rows.Count; i+) if (int.Parse(SQLDBHelper.GetDataSet(strfindtemp).Tables0.Rowsi"SensorValue".ToString() > 0) /將獲得數(shù)據(jù)添加到list listData.Add(int.Parse(SQLDBHelper.GetDataSet(strfindtemp).Tables0.Rowsi"SensorValue".ToString(); listDate.Add(SQLDBHelper.GetDataSet(

42、strfindtemp).Tables0.Rowsi"SensorCollectTime".ToString(); /通過委托傳遞參數(shù)this.Invoke(new Action() => lblTemp.Text = temp1;/綁定客廳溫度到chart圖表 chtLivingwt.Series0.Points.DataBindXY(listDate, listData); ); catch (Exception ex) Console.WriteLine(ex); （注意：由于數(shù)據(jù)需要從數(shù)據(jù)庫中讀取，可能數(shù)據(jù)獲取比較慢）對chart的設(shè)置主要代碼：/設(shè)置溫度圖表

43、樣式/設(shè)置chart標題 chtLivingwt.Titles.Add("客廳溫濕度監(jiān)控"); /實例化圖表區(qū) ChartArea ca = new ChartArea("圖表區(qū)");/實例化圖表序列seTemp = new Series("溫度");/設(shè)置圖表序列樣式 seTemp.ChartType = SeriesChartType.Spline; /將溫度的圖表序列添加到圖表區(qū) seTemp.ChartArea = ca.Name; /圖表ca添加到圖表區(qū) chtLivingwt.ChartAreas.Add(ca); /將溫

44、度seTemp的圖表序列添加到圖表序列chtLivingwt.Series.Add(seTemp); /設(shè)置圖表序列樣條線的寬度chtLivingwt.Series0.BorderWidth = 2; /設(shè)置X軸主題 chtLivingwt.ChartAreas0.AxisX.Title = "時間:( /s)" /設(shè)置Y軸主題chtLivingwt.ChartAreas0.AxisY.Title = "單位:" 【臥室環(huán)境實時監(jiān)控】，界面效果如下：注：代碼及注釋請參考“客廳環(huán)境監(jiān)控”【智能家居控制區(qū)】，界面效果如下：將配置的電機，繼電器的狀態(tài)，是否報警

45、等信息在界面顯示，同時并更改數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的狀態(tài)。主要代碼如下(以客廳光照為例)：/設(shè)置客廳光照/窗體載入判斷數(shù)據(jù)記錄是否存在，如果存在，則不插入數(shù)據(jù)，否則就將數(shù)據(jù)記錄插入到數(shù)據(jù)庫 string sqlRead = " select count(*)as Count from SensorConfig where SensorID='B0002_3' "/如果數(shù)據(jù)不存在 if (int.Parse(SQLDBHelper.GetDataSet(sqlRead).Tables0.Rows0"Count".ToString() <= 1)

46、string time = DateTime.Now.ToLocalTime().ToString(); string strSqlIns = "insert into SensorConfig values('5','B0002_3','B10002','S0001','" + txtLivinglight.Text + "','" + txtlivinglightMinVa.Text + "','" + txtlivinglig

47、htMaxVa.Text + "','否','" + time + "')" SQLDBHelper.ExecuteNonQuery(strSqlIns); string strSqlSec = "insert into SensorConfig values('6','B0002_3','B10002','S0003','" + txtLivinglight.Text + "','" +

48、 txtlivinglightMinVa.Text + "','" + txtlivinglightMaxVa.Text + "','否','" + time + "')" SQLDBHelper.ExecuteNonQuery(strSqlSec); else Console.WriteLine("該記錄已存在！"); /判斷低溫報警是否被選中 string strReadWarn1 = "SELECT SensorAlarmInfo FROM SensorConfig where SensorConfigID='5'" if (SQLDBHelper.GetDataSet(strReadWarn1).Tables0.Rows0"SensorAlarmInfo".ToString() = "否") cblivinglightPolice1.Checked = fals