物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

總體要求1.1實(shí)現(xiàn)目標(biāo)隨著高校數(shù)目的不斷增加以及高校的擴(kuò)建，一所高校中教學(xué)樓的數(shù)目越來(lái)越多，導(dǎo)致用電設(shè)備難以管理，有諸多情況是學(xué)生都離開(kāi)了教室，教室里的風(fēng)扇,燈等用電開(kāi)關(guān)設(shè)備無(wú)人關(guān)閉，造成用資源浪費(fèi)。即使是發(fā)某間教室的燈等設(shè)備依然開(kāi)著，但是仍然需要耗費(fèi)相當(dāng)多的人力去關(guān)閉這些設(shè)備，給樓層管理員帶來(lái)相當(dāng)多的麻煩。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)坐在電腦面前查看每個(gè)教室的設(shè)備是否關(guān)閉，同時(shí)可以遠(yuǎn)程控制他們的開(kāi)關(guān)，帶來(lái)極大的便利。高校擴(kuò)招的加速，學(xué)生人數(shù)的增加與教室等高?，F(xiàn)有固定資源的緊缺之間的矛盾日益突顯?，F(xiàn)有的教室資源都是人工管理的，在開(kāi)學(xué)之初固定的安排好教室作為上課之用，學(xué)期中間如有變動(dòng)或臨時(shí)使用，改動(dòng)十分困難，而學(xué)生為了自習(xí)的需要，無(wú)法方便靈活的查找到教室資源的使用情況，效率很低。這套系統(tǒng)通過(guò)各種傳感器技術(shù)對(duì)教室的使用情況、設(shè)備狀態(tài)、人數(shù)等進(jìn)行采集，并對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，把結(jié)果輸出到計(jì)算機(jī)和手機(jī)等終端上，讓教師或?qū)W生能隨時(shí)隨地地查閱教室的使用情況，為工作和學(xué)習(xí)創(chuàng)造方便快捷有利的條件，提高了教室使用的效率。宿舍環(huán)境以及安全同樣是當(dāng)今高校關(guān)注的一個(gè)焦點(diǎn)，智能家居可以發(fā)同樣的智慧宿舍也可以帶來(lái)很大的方便，本系統(tǒng)對(duì)宿舍溫濕度采集，當(dāng)溫度過(guò)低或過(guò)高可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的開(kāi)關(guān)，濕度數(shù)據(jù)同樣可以用來(lái)反饋調(diào)節(jié)加濕器，讓宿舍環(huán)境更加舒適。安裝了煙霧傳感器，實(shí)時(shí)對(duì)宿舍環(huán)境監(jiān)控，一旦發(fā)生火情，迅速傳達(dá)到宿舍管理員，做到及時(shí)報(bào)警。1.2系統(tǒng)功能需求隨著現(xiàn)代高校教學(xué)活動(dòng)節(jié)奏的加快，效率已經(jīng)成為首要考慮因素，基于物聯(lián)網(wǎng)的教室管理系統(tǒng)和宿舍管理系統(tǒng)必將成為學(xué)校管理員、教師以及同學(xué)們不可缺少的一套必備工具，為此，本小組選擇了這一課題進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，并初見(jiàn)成效。本智慧校園管理系統(tǒng)針對(duì)現(xiàn)實(shí)中存在的各種問(wèn)題，制定了部分解決方案。具體實(shí)現(xiàn)目標(biāo)如下:現(xiàn)實(shí)問(wèn)題相應(yīng)功能設(shè)計(jì)校園官方信息和日常新聞得不到及時(shí)發(fā)布與更新管理員可以隨時(shí)發(fā)布校園新聞，用戶可以查看校園實(shí)時(shí)資訊。教室用電設(shè)備做不到人無(wú)既關(guān)，用電浪費(fèi)安裝人數(shù)檢測(cè)模塊，所有學(xué)生走出教室，用電設(shè)備自動(dòng)關(guān)閉。樓層管理員也可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)端或手機(jī)端遠(yuǎn)程關(guān)閉。同學(xué)自習(xí)一座難求，不知該教室是否上課，適合學(xué)習(xí)人數(shù)檢測(cè)模塊通過(guò)通信技術(shù)把數(shù)據(jù)傳到網(wǎng)頁(yè)端或手機(jī)端從而供學(xué)生查詢空教室。宿舍學(xué)生集體外出，大型貴重物品無(wú)法攜帶，宿舍安全保障欠缺宿舍防盜功能的設(shè)計(jì)（在宿舍無(wú)人時(shí)，若有非法人員進(jìn)入，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警）宿舍是人員的聚集地，火災(zāi)隱患嚴(yán)重宿舍防火系統(tǒng)能及時(shí)對(duì)易燃煙霧辨別，若有易燃煙霧則系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警1.3系統(tǒng)總體架構(gòu)1.4開(kāi)發(fā)平臺(tái)和開(kāi)發(fā)工具（1）硬件部分使用IARWorkbench開(kāi)發(fā)工具，開(kāi)發(fā)板采用了ZIGBEE,CC2530芯片,傳感器模塊、附屬設(shè)備、示波器等調(diào)試工具。

（2）WEB開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)基于ASP.NET，采用HTML5、CSS3、JavaScript等技術(shù)，開(kāi)發(fā)環(huán)境采用VS2012。（3）APP開(kāi)發(fā)及運(yùn)行基于windows和android環(huán)境，Windows開(kāi)發(fā)工具采用eclipse，SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)，TCP通信等技術(shù)。

（4）采用了示波器等調(diào)試工具。需求分析用戶與Zigbee終端設(shè)備用戶與Zigbee終端設(shè)備用例圖用例描述：用例：打開(kāi)設(shè)備參與者：用戶前置條件：用戶開(kāi)始使用Zigbee設(shè)備行為序列：用戶打開(kāi)設(shè)備Zigbee開(kāi)關(guān)設(shè)備打開(kāi)成功異常：設(shè)備對(duì)開(kāi)關(guān)開(kāi)啟未響應(yīng)后置條件：設(shè)備成功開(kāi)啟，設(shè)備初始化用例：關(guān)閉設(shè)備參與者：用戶前置條件：用戶停止使用Zigbee設(shè)備行為序列：用戶關(guān)閉設(shè)備Zigbee開(kāi)關(guān)設(shè)備關(guān)閉成功異常：設(shè)備對(duì)開(kāi)關(guān)關(guān)閉未響應(yīng)后置條件：none用例：設(shè)備初始化用例描述:設(shè)備初始化溫濕度傳感器、煙霧傳感器、紅外傳感器、光敏傳感器等前置條件：用戶打開(kāi)Zigbee終端設(shè)備并成功上電行為序列 Zigbee終端設(shè)備上電，并開(kāi)始初始化傳感器工作。溫濕度傳感器、煙霧傳感器、紅外傳感器開(kāi)始初始化工作異常：（1）無(wú)法檢測(cè)到傳感器設(shè)備應(yīng)答。 （2）傳感器反映時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。取消：用戶關(guān)閉設(shè)備2.2Zigbee終端與傳感器模塊Zigbee終端與傳感器模塊用例描述：用例：數(shù)據(jù)傳輸參與者：zigbee開(kāi)發(fā)板前置條件：用戶開(kāi)始使用設(shè)備行為序列：設(shè)備初始化系統(tǒng)系統(tǒng)初始化紅外傳感器和溫濕度傳感器光敏電阻獲取光強(qiáng)信息溫濕度傳感器獲取溫度和濕度信息（5）zigbee終端接受數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器中，然后存儲(chǔ)數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫(kù)取消：用戶關(guān)閉Zigbee開(kāi)發(fā)板，系統(tǒng)關(guān)閉，停止采集后置條件：Zigbee終端設(shè)備接受Zigbee節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，通過(guò)wifi將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器中。2.3用戶與web端、手機(jī)APP端用例描述：用例：查看數(shù)據(jù)用例描述：用戶通過(guò)使用web端和APP端查看信息以及發(fā)送控制命令參與者：用戶前置條件：手機(jī)APP和web網(wǎng)站正常運(yùn)行行為序列：用戶打開(kāi)手機(jī)APP或者web網(wǎng)站根據(jù)選擇相應(yīng)的教室或宿舍查詢到宿舍或教室溫濕度、異常氣體狀態(tài)查詢到當(dāng)前電燈、空調(diào)的工作狀態(tài)異常：沒(méi)有獲取到相應(yīng)的宿舍或教室的溫濕度等信息長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有獲取到設(shè)備工作狀態(tài)取消：用戶關(guān)閉APP或web網(wǎng)站用例：控制設(shè)備用例描述：用戶通過(guò)手機(jī)APP和web網(wǎng)站遠(yuǎn)程發(fā)送控制命令，遠(yuǎn)程控制指定宿舍或教室電燈和空調(diào)的工作狀態(tài)參與者：用戶前置條件：手機(jī)APP和web網(wǎng)站正常工作行為序列：用戶選擇控制教室或宿舍的用電設(shè)備打開(kāi)控制設(shè)備列表從手機(jī)APP或web上選擇相應(yīng)的空調(diào)或電燈等設(shè)備選擇打開(kāi)或關(guān)閉按鈕調(diào)節(jié)空調(diào)的溫度以及工作模式關(guān)閉設(shè)備或退出APP和web網(wǎng)站異常：選擇打開(kāi)或關(guān)閉按鈕，按鈕沒(méi)有改變手機(jī)APP或web端選擇設(shè)備開(kāi)關(guān)按鈕，空調(diào)和電燈沒(méi)有改變工作狀態(tài)2.4服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫(kù)交互對(duì)象分析標(biāo)識(shí)對(duì)象屬性屬性是被命名的類的特性，其描述了該特性的實(shí)例（即對(duì)象）可以取值的范圍。雖然屬性通常是名詞，但它是用以描述或說(shuō)明其他實(shí)體的，本身無(wú)法獨(dú)立存在。屬性通常只具有基本結(jié)構(gòu)，除了get()和set()之外沒(méi)有其他的自發(fā)操作。屬性用于反映對(duì)象的結(jié)構(gòu)特征，是對(duì)象的數(shù)據(jù)部分。本系統(tǒng)中Web端、手機(jī)端、服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)象屬性如下圖所示，其中包含相同的屬性：光強(qiáng)、溫度、濕度、紅外數(shù)據(jù)、煙霧密度數(shù)據(jù)等。還有系統(tǒng)中傳感器的對(duì)象屬性如下圖所示，不同的傳感器有不同的屬性建立類模型狀態(tài)模型交互模型用戶和Zigbee端用戶和智能手機(jī)端用戶與Web端系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)包圖ZigBee終端包：負(fù)責(zé)根據(jù)各種傳感器感知相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算并傳給服務(wù)器。Wed端包：負(fù)責(zé)連接服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫(kù)，從中取出數(shù)據(jù)并展示在手機(jī)屏幕上。手機(jī)端：負(fù)責(zé)連接服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫(kù)，從中取出數(shù)據(jù)并展示在手機(jī)屏幕上。服務(wù)器包：負(fù)責(zé)接收Z(yǔ)igBee的數(shù)據(jù)，連接并存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)；負(fù)責(zé)接收Web端和手機(jī)端的請(qǐng)求，讀取數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)發(fā)送給Web和手機(jī)用于展示。數(shù)據(jù)庫(kù)包：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與處理。4.2系統(tǒng)類圖系統(tǒng)類圖：ZigBee開(kāi)發(fā)板類：功能：檢測(cè)室內(nèi)狀況，計(jì)算并傳輸數(shù)據(jù)方法：Initializationofsystem()功能：初始化ZigBee以及各種傳感器輸入：none輸出：noneCalculationoflight（）功能：通過(guò)光敏傳感器計(jì)算光強(qiáng)輸入：none輸出：light_intensityCalculationoftemperature（）功能：通過(guò)溫濕度傳感器計(jì)算溫度輸入：none輸出：temperatureCalculationofhumidity（）功能：通過(guò)溫濕度傳感器計(jì)算濕度輸入：none輸出：室內(nèi)濕度情況Calculationofinfrared（）功能：通過(guò)紅外傳感器計(jì)算紅外數(shù)據(jù)輸入：none輸出：室內(nèi)紅外狀況Calculationofsmoke（）功能：通過(guò)煙霧傳感器計(jì)算煙霧密度輸入：none輸出：室內(nèi)空氣狀況Collect（）功能：通過(guò)傳感器采集數(shù)據(jù)，輸入：light_intensity,humidity,temperature,infrared,smoke輸出：light_intensity,humidity,temperature,infrared,smokeWeb類和手機(jī)類：功能：數(shù)據(jù)的展示方法：連connectserver（）功能：連接服務(wù)器輸入：none輸出：noneReceivedata（）功能：接收服務(wù)器發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)輸入：none輸出：light_intensity,humidity,temperature,infrared,smokeDisplay（）功能：展示數(shù)據(jù)輸入：light_intensity,humidity,temperature,infrared,smoke輸出：light_intensity,humidity,temperature,infrared,smoke服務(wù)器類：功能：向數(shù)據(jù)庫(kù)中存入數(shù)據(jù)或者從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取數(shù)據(jù)并傳輸方法：Connectdatabase（）功能：連接數(shù)據(jù)庫(kù)輸入：none輸出：noneReceivedata（）功能：接收數(shù)據(jù)輸入：light_intensity,humidity,temperature,infrared,smoke輸出：none4. senddatafromdatabase（）功能：讀取數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)輸入：none輸出：light_intensity,humidity,temperature,infrared,smoke5. senddatatodatabase（）功能：發(fā)送從數(shù)據(jù)庫(kù)取出的數(shù)據(jù)輸入：light_intensity,humidity,temperature,infrared,smoke輸出：light_intensity,humidity,temperature,infrared,smoke數(shù)據(jù)庫(kù)類：功能：數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與發(fā)送方法：1. savedata（）功能：接收服務(wù)器發(fā)送的數(shù)據(jù)輸入：light_intensity,humidity,temperatu