智能家居综合试验

1、山东微分电子科技有限公司 智能家居综合实验1山东微分电子科技有限公司目录目录1第一章综合实验21.智能家居21.1实验目的21.2实验环境21.3实验内容21.4实验原理21.4.5.实验步骤5附录23协议介绍23通讯格式23传输编码2425第一章 综合实验1.智能家居1.1实验目的通过对智能家居案例的学习，让学生充分认识物联网在智能家居的作用，充分了解并深入掌握光照，温度，湿度等各传感器的作用。1.2实验环境1. Microsoft Visual Studio 20102. Microsoft SQL Server 20083. 微分电子实验箱或实验台以及配套的C#SDK开发包 1.3实验内

2、容通过对光照、温度、湿度、火焰、燃气、烟雾等多种传感器的利用，实时采集光照、温度、湿度、火焰、燃气、烟雾等多种传感信息，进而与窗帘、空调、灯光、风扇等多种继电器和电机实施联动控制，可以配置报警记录，产生历史记录。显示报警记录，历史记录等信息。1.4实验原理1.系统背景电子信息的日益更新，控制技术的逐步提升，社会信息化的逐步加快，促使人们的生活、工作、学习以及通讯技术的关系日益紧密，信息化的社会在改变人们生活习惯和工作方式的同时，也对我们传统住宅提出了更高的要求，环视四周，我们很容易发现，人们对家居的要求早已不再时简单的物质空间，更为关注的是一个高度安全、舒适以及美观方便的居住环境，先进的通讯设

3、施，完备高效的信息终端，自动、智能的家电，网络化的资源管理及购物方式等等。现今社会人们日益膨胀的需求使得家居智能化已然成为一种趋势。2.系统功能概述系统结构图系统功能设计智能家居系统分为两个部分：实时的数据采集，包括对各地点的环境信息监控，与电机的联动配置，网络通讯的设置；数据记录查询，历史记录查询和报警记录查讯。厨房查询：监控厨房各传感器的信息值，进行用户的手动配置，以图表形式实时显示各传感器信息。客厅查询：监控客厅各传感器的信息值，进行用户的手动配置，以图表形式实时显示各传感器信息。卧室查询：监控卧室各传感器的信息值，进行用户的手动配置，以图表的形式实时显示各传感器信息。阈值设置：对客厅、

4、卧室的光照、温度、湿度的传感器信息进行阈值配置，判断是否进行电机联动和产生报警信息，从而在主界面进行反馈。历史查询：查询客厅，卧室，厨房历史记录信息，并在界面显示。报警查询：查询客厅，卧室，厨房报警记录信息，并在界面显示。退出系统：退出整个系统。4.数据库的设计通过数据库保存光照、温度、湿度、火焰、燃气、烟雾等传感器信息的数据信息，保存各传感器数据阈值的记录和对联动信息电机的状态的值，从而有利于用户对各传感器的故障排除和记录查询，保证家居环境的安全。数据库名称：SmartHome数据库表名：历史记录查询表 dbo.HistoryData字段数据类型主键描述允许为空HistoryIDInt是历史

5、记录ID否HistoryMinValueNvarchar(30)否历史记录的最小值否HistoryMaxValueNvarchar(30)否历史记录的最大值否SensorIDNvarchar(20)否传感器ID否SensorValueNvarchar(30)否传感器采集值否SensorCollectTimeDateTime否设备采集时间否数据库表名：地点表 dbo.Place字段数据类型主键描述允许为空placeNoNvarchar(20)是地点ID否PlaceNameNvarchar(30)否地点名称否数据库表名：传感器表dbo.SensorTable字段数据类型主键描述允许为空Sensor

6、NoNvarchar(20)是传感器编号否SensorTypeIDNvarchar(30)否传感器类型否SensorPlaceNonvarChar(20)否传感器采集地点编号否数据库表名：传感器类型表dbo.SensorType字段数据类型主键描述允许为空SensorTypeIDNvarchar(20)是传感器类型ID否SensorTypeNvarchar(30)否传感器类型否数据库表名：报警数据表dbo.WarningData字段数据类型主键描述允许为空WarnIDint是报警编号否WarnSensorIDNvarchar(20)否报警传感器ID否WarnValuefloat否产生报警采集值

7、否WarnlimitMinValuefloat否报警最小值阈值否WarnlimitMaxValuefloat否报警最大值阈值否WarnTimedateTime否报警值采集时间否WarnPlaceNoNvachar(20)否传感器所在地点否WarnInfoNtext否报警信息否数据库表名：传感器配置表 dbo.SensorConfig字段数据类型主描述允许为空SensorConfigIDint是配置编号否SensorIDNvarchar(20)否配置传感器ID否SensorPlaceIDNvarchar(20)否配置传感器ID否SensorConRealyIDNvarchar(20)否相关连的继

8、电器ID否SensorCollectValueFloat 否传感器采集值否SensorlimitMinValueFloat 否配置最小值阈值信息否SensorlimitMaxValueFloat 否配置最大值阈值信息否SensorAlarmInfoNvarchar(50)否传感器报警信息状态否SensorlimitSetTimedateTime 否配置阈值当前时间否数据库表名：继电器状态表 dbo.RealyStatus字段数据类型主键描述允许为空RealyIDNvarchar(20)是继电器类型ID否RealyNameNvarchar(30)否继电器类型否RealyStatusNvarcha

9、r(10)否继电器状态是1.4.5.实验步骤第一步 ：网络参数的读取，界面效果如下：在【进入】时，由从XML文件读取的IP和Port配置，并ping IP地址，如果网络联通正常，将IP和端口号赋给各个窗体,进入【智能家居实时监控】/读取配置文件/实例化XMLDocument类 XmlDocument xmldoc = new XmlDocument(); /读取IPConfig文件 xmldoc.Load("IPConfig.xml");/读取节点 XmlNode nodeIP = xmldoc.SelectSingleNode("config/ip")

10、; XmlNode nodePort = xmldoc.SelectSingleNode("config/Port"); /判断信息正确与否，并给全部变量赋值 if (txtIP.Text = nodeIP.InnerText &&txtPort.Text=nodePort.InnerText) try /实例化ping类 Ping p = new Ping();/将所要ping的IP地址传到后台 PingReply reply = p.Send(txtIP.Text);/判断ping IP的状态 if (reply.Status = IPStatus.Su

11、ccess) MessageBox.Show("当前网络联通正常！"); else MessageBox.Show("当前网络联通异常或当前IP错误！"); 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("输入的信息有误！"); 第二步 当IP与Port配置成功后，进入到【智能家居实时监控】，显示界面效果如下：在【智能家居实时监控】中，实时监测卧室的

13、环境信息，当网络配置正常时，自动进行联动控制主要功能代码（以卧室为例）如下：/读取配置文件 XmlDocument xmldoc = new XmlDocument(); xmldoc.Load("IPConfig.xml"); XmlNode nodeNetIP = xmldoc.SelectSingleNode("config/ip"); XmlNode nodePort = xmldoc.SelectSingleNode("config/Port");/判断IP和端口号 if (NetIP = nodeNetIP.InnerTe

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

15、ightRoomlimitMaxValue >= lightRoomlimitMinValue) /显示设定的最小值 string strReadMinValue = "select SensorlimitMinValue from SensorConfig where SensorID='C0003_3'" /显示设定的最大 string strReadMaxValue = "select SensorlimitMaxValue from SensorConfig where SensorID='C0003_3'"

16、 /判断光照与阈值的关系，并进行联动操作 /判断光照值是否小于最小值，如果满足条件，打开灯光 if (int.Parse(SQLDBHelper.GetDataSet(strReadMinValue).Tables0.Rows0"SensorlimitMinValue".ToString() > lightValue) Roomlight.Visible = false; RoomlightRed.Visible = true;/判断联动电机的状态 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灯状态为“关”，自动关闭LED灯，否则就打开LED if (SQLDBHelper.GetDataSet(strRead).Tables0.Rows0"RealyStatus".ToString() = "关")

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

19、quot;, "101", "", "", "", "3", "1"); /判断光照度是否大于设定的最大值，如果满足，打开步进电机 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'" /判断步进电机的状态if (SQLDBHelper.GetDataSet(strRoomlight).Tabl

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

22、otor("" + NetIP + "", "" + Port + "", "104", "", "", "", "3", "1", 800); /如果条件都不满足，则将LED和步进电机都关闭 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); 【厨房监测环境监控】，界面效果如下：对于厨房的环境，燃气，烟雾，火焰进行实时采集和显示，手动进行联动设置，例如：电机的开启与关闭。/获取燃气值，将数据保存到数据库 try string Gas = sm.getCombustibleGas("" + NetIP + "", "" + Port + "&quo

25、t;, "7", "", "", ""); /获取燃气值 lblGas.Text = Gas1; if (lblGas.Text != null && int.Parse(Gas1) > 0) /设置picSwitch 背景 picSwitch.ImageLocation = "picture/off.png" /将燃气值添加到数据库 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" /从数据库读取信息，并绑

27、定在chart图表上 string strfindGas = "select TOP 100 SensorCollectTime,SensorValue from HistoryData where SensorID='A0001_3' order by(SensorCollectTime)desc" /声明数据类型为int的list List<int> listData = new List<int>(); /声明数据类型为string的list List<string> listDate = new List<s

28、tring>(); for (int i = 0; i < SQLDBHelper.GetDataSet(strfindGas).Tables0.Rows.Count; i+) / 从数据库读取数据，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(); /绑定厨房燃气数据 chtKitChen.Series0.Points.DataBindXY(listDate, listData); catch (Exception ex) Console.WriteLine(ex); /获取厨房火焰数据，保存在数据库 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); /在窗体载入时开启线程threadCollect = new Thread(collect);threadCollect.Start();/定义变量 bool flag = false; /对于线程的方法 public void collect() flag = true; while (flag) try string t

32、emp = sm.getTemperature("" + NetIP + "", "" + Port + "", "1", "", "", ""); lblTemp.Text = temp1; /将数据添加到历史记录表 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); /从数据库读取信息，将数据绑定到c

34、hart图表 string strfindtemp = "select TOP 100 SensorCollectTime,SensorValue from HistoryData where SensorID='B0002_1' order by(SensorCollectTime)desc" /定义数据类型为int的list List<int> listData = new List<int>(); /定义数据类型为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) /将获得数据添加到list listData.Add(int.Parse(SQLDBHelper.GetDataSet(strfindtemp).Tables0.Rowsi"SensorVal

36、ue".ToString(); listDate.Add(SQLDBHelper.GetDataSet(strfindtemp).Tables0.Rowsi"SensorCollectTime".ToString(); /通过委托传递参数this.Invoke(new Action() => lblTemp.Text = temp1;/绑定客厅温度到chart图表 chtLivingwt.Series0.Points.DataBindXY(listDate, listData); ); catch (Exception ex) Console.WriteLi

37、ne(ex); 【客厅监测环境监控】，界面效果如下：监测客厅的环境信息（这里指温度），保存到数据库，并将数据绑定到chart图表，手动进行联动电机的开启与关闭。/在窗体载入时开启线程threadCollect = new Thread(collect);threadCollect.Start();/定义变量 bool flag = false; /对于线程的方法 public void collect() flag = true; while (flag) try string temp = sm.getTemperature("" + NetIP + "&quo

38、t;, "" + Port + "", "1", "", "", ""); lblTemp.Text = temp1; /将数据添加到历史记录表 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); /从数据库读取信息，将数据绑定到chart图表 string strfindtemp = "select TOP 100 SensorCo

40、llectTime,SensorValue from HistoryData where SensorID='B0002_1' order by(SensorCollectTime)desc" /定义数据类型为int的list List<int> listData = new List<int>(); /定义数据类型为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) /将获得数据添加到list listData.Add(int.Parse(SQLDBHelper.GetDataSet(strfindtemp).Tables0.Rowsi"SensorValue".ToString(); listDate.Add(SQLDBHelper.GetDataSet(

42、strfindtemp).Tables0.Rowsi"SensorCollectTime".ToString(); /通过委托传递参数this.Invoke(new Action() => lblTemp.Text = temp1;/绑定客厅温度到chart图表 chtLivingwt.Series0.Points.DataBindXY(listDate, listData); ); catch (Exception ex) Console.WriteLine(ex); （注意：由于数据需要从数据库中读取，可能数据获取比较慢）对chart的设置主要代码：/设置温度图表

43、样式/设置chart标题 chtLivingwt.Titles.Add("客厅温湿度监控"); /实例化图表区 ChartArea ca = new ChartArea("图表区");/实例化图表序列seTemp = new Series("温度");/设置图表序列样式 seTemp.ChartType = SeriesChartType.Spline; /将温度的图表序列添加到图表区 seTemp.ChartArea = ca.Name; /图表ca添加到图表区 chtLivingwt.ChartAreas.Add(ca); /将温

44、度seTemp的图表序列添加到图表序列chtLivingwt.Series.Add(seTemp); /设置图表序列样条线的宽度chtLivingwt.Series0.BorderWidth = 2; /设置X轴主题 chtLivingwt.ChartAreas0.AxisX.Title = "时间:( /s)" /设置Y轴主题chtLivingwt.ChartAreas0.AxisY.Title = "单位:" 【卧室环境实时监控】，界面效果如下：注：代码及注释请参考“客厅环境监控”【智能家居控制区】，界面效果如下：将配置的电机，继电器的状态，是否报警

45、等信息在界面显示，同时并更改数据库数据的状态。主要代码如下(以客厅光照为例)：/设置客厅光照/窗体载入判断数据记录是否存在，如果存在，则不插入数据，否则就将数据记录插入到数据库 string sqlRead = " select count(*)as Count from SensorConfig where SensorID='B0002_3' "/如果数据不存在 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("该记录已存在！"); /判断低温报警是否被选中 string strReadWarn1 = "SELECT SensorAlarmInfo FROM SensorConfig where SensorConfigID='5'" if (SQLDBHelper.GetDataSet(strReadWarn1).Tables0.Rows0"SensorAlarmInfo".ToString() = "否") cblivinglightPolice1.Checked = fals