基于組態(tài)軟件的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　摘要：隨著國(guó)家的快速發(fā)展，我國(guó)的科技水平在不斷的提高，人們對(duì)生活質(zhì)量要求也越來(lái)越高，舒適、高效、安全、智能化和現(xiàn)代化的家居需求促進(jìn)了智能家居的誕生。智能家居是融合了自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)為一體的智能化、網(wǎng)絡(luò)化的家居控制系統(tǒng)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外的智能家居也在不斷發(fā)展，如e-Home數(shù)字家園和ALdeluxe智能家居系統(tǒng)等。本文主要講述了一些在物聯(lián)網(wǎng)為背景，以MCGS組態(tài)軟件為主體，研究以智能家居控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控為目的，對(duì)上位機(jī)的組態(tài)軟件控制的設(shè)計(jì)方向和方法。

　　關(guān)鍵字：智能家居;MCGS組態(tài)軟件;物聯(lián)網(wǎng)

　　1.前言

　　隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民對(duì)自己生活質(zhì)量的需求日益增高，普通的衣食住行等基本生活需求已經(jīng)不能滿(mǎn)足人們，近年來(lái)，人們對(duì)安全、高效、舒適、美觀、智能化以及自動(dòng)化的家居需求也越來(lái)越大，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等的快速發(fā)展，推近了家居智能化的進(jìn)程，智能家居實(shí)現(xiàn)人們能掌握、操作家居的功能，比如，夏天溫度過(guò)高，空調(diào)會(huì)自動(dòng)開(kāi)始降溫;早上起來(lái)時(shí)，窗簾會(huì)在設(shè)定好的固定時(shí)間拉開(kāi)。過(guò)去人民對(duì)這種智能化的家居環(huán)境充滿(mǎn)了遐想，現(xiàn)在已經(jīng)能把遐想轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，遍及智能交通、環(huán)境保護(hù)、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等。

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　　2.物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概述

　　1999年，美國(guó)麻省理工學(xué)院的Auto—ID實(shí)驗(yàn)室首次提出了物聯(lián)網(wǎng)這一概念。經(jīng)過(guò)幾年來(lái)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)被稱(chēng)為在計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后的第三次信息產(chǎn)業(yè)浪潮，是各個(gè)國(guó)家所重點(diǎn)研究、發(fā)展的具有戰(zhàn)略性的行業(yè)。在這種擁有巨大市場(chǎng)需求的技術(shù)行業(yè)下，物聯(lián)網(wǎng)在各個(gè)領(lǐng)域都有所運(yùn)用。

　　在學(xué)術(shù)界并沒(méi)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)有具體統(tǒng)一的概念，目前國(guó)際上普遍認(rèn)為按照約定的協(xié)議，利用射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)以及激光掃描器等信息傳感設(shè)備進(jìn)行“物-網(wǎng)”連接，即物品與互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息交換和通信，從而達(dá)到智能化定位、識(shí)別、跟蹤、監(jiān)控和管理的目的。

　　物聯(lián)網(wǎng)具有三個(gè)特征。一是全面感知，就是利用我們所知道的射頻識(shí)別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、傳感器、二維碼等，來(lái)獲取物品的各種信息;二是可靠傳遞，是指通過(guò)各種電信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)融合，對(duì)接收到的感知信息進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程傳送，實(shí)現(xiàn)信息的交互和共享;三是智能處理，是指利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、模糊識(shí)別等各種智能計(jì)算技術(shù)，對(duì)隨時(shí)接受到的海量數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析處理，獲取對(duì)物理世界的各種信息，從而實(shí)現(xiàn)智能化的決策和控制。物聯(lián)網(wǎng)的大體架構(gòu)從低到高可以分為三個(gè)層次:感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層。各個(gè)層次所具有的功能也不同。

　　在最近幾年來(lái)看，擁有采集、處理、分析數(shù)據(jù)信息能力的物聯(lián)網(wǎng)，具有非常好的發(fā)展空間和市場(chǎng)，上到對(duì)城市狀態(tài)的掌握和控制，下到家庭使用智能化家居，道路監(jiān)控、管理路燈、井蓋的市政設(shè)施，用高清視頻監(jiān)控記錄停車(chē)計(jì)費(fèi)，還有工業(yè)中對(duì)環(huán)境的不斷監(jiān)控管理，智慧化城市建設(shè)，不僅使得物理網(wǎng)擁有了使用的平臺(tái)，同時(shí)出現(xiàn)了大量的用戶(hù)需求，各種應(yīng)用也讓消費(fèi)者們擁有更好的服務(wù)，提高并豐富人們的生活需求和質(zhì)量。在生產(chǎn)領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)也擁有更大的價(jià)值，當(dāng)然，也能為企業(yè)獲取更大的價(jià)值，使得人們?cè)谏�產(chǎn)這方面會(huì)更加節(jié)能、環(huán)保、安全、高效。不僅促進(jìn)了市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，還加快城市建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)更高水平的發(fā)展。

　　3.智能家居監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

　　運(yùn)用上位機(jī)控制設(shè)備這是必然的，在上位機(jī)所在界面可以監(jiān)控并控制底層設(shè)備，這是我們首先要能實(shí)現(xiàn)的一步。

　　利用組態(tài)軟件MCGS開(kāi)發(fā)、制作工程，過(guò)程一般如下：

　　統(tǒng)計(jì)所需變量，即實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù);

　　設(shè)計(jì)、構(gòu)件圖形界面以及建立圖形的動(dòng)畫(huà)連接，即用戶(hù)窗口;

　　定義設(shè)備，即設(shè)備窗口;

　　設(shè)定運(yùn)行時(shí)的策略要求，即運(yùn)行策略窗口;

　　對(duì)整個(gè)工程進(jìn)行完善，設(shè)置主要控制界面，即主控窗口。

　　雖說(shuō)是這樣五步寫(xiě)下來(lái)，但是實(shí)際制作工程并不需要這么死板的跟著步驟來(lái)，一般是這五個(gè)步驟會(huì)穿插交互完成的，但還是要注意以下幾點(diǎn)：

　　數(shù)據(jù)要求，對(duì)要實(shí)現(xiàn)的工程目的必須記錄所需的所有數(shù)據(jù)，不能出現(xiàn)多數(shù)據(jù)或者少數(shù)據(jù)，要對(duì)應(yīng)工程目的進(jìn)行創(chuàng)建數(shù)據(jù);

　　圖形要求，使用MCGS時(shí)，以其完善的圖形功能，必須要使圖形盡量與物理世界的物體要一致，并且要能準(zhǔn)確的對(duì)應(yīng)工程所需數(shù)據(jù);

　　運(yùn)行策略和動(dòng)畫(huà)連接，這一點(diǎn)是不可出錯(cuò)的，只有這點(diǎn)完成才能使得數(shù)據(jù)變化能準(zhǔn)確的表示在圖形之上，這才算是工程的完成。

　　3.1圖形界面的建立

　　在組態(tài)工程中，確認(rèn)工程目的后，需要在用戶(hù)窗口進(jìn)行圖形的繪制，只有繪制出圖形后，才能關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的組態(tài)工程。圖形的建立，應(yīng)該是比較優(yōu)先進(jìn)行的。

　　首先要新建工程，工程創(chuàng)建后會(huì)自動(dòng)生成在MCGS軟件下的“Work”文件夾中，若我們要更改工程名，可以直接對(duì)其進(jìn)行更改。

　　接下來(lái)進(jìn)行如下步驟：

　　創(chuàng)建窗口

　　在“用戶(hù)窗口”中新建窗口，并將其命名為“智能家居監(jiān)控系統(tǒng)”，再將窗口屬性中“窗口位置”設(shè)置為“最大化顯示”

　　2)進(jìn)行圖形的繪制

　　在基本設(shè)定完成后，點(diǎn)擊確定，窗口的建立就完成了，接下來(lái)要進(jìn)行圖形的建立，先點(diǎn)擊“智能家居監(jiān)控系統(tǒng)”打開(kāi)該窗口，然后點(diǎn)擊上方的工具箱，利用工具箱中的工具進(jìn)行圖形的繪制。先選擇工具箱中“標(biāo)簽”進(jìn)行文字設(shè)定，可以自由更改字體，然后選擇工具箱中“插入元件”插入開(kāi)關(guān)以及指示燈，用工具箱中的“輸入框”來(lái)作為“溫度”和“濕度”的顯示，用“下拉框”來(lái)確認(rèn)系統(tǒng)的控制方式，在最后設(shè)定一個(gè)按鈕來(lái)退出這個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)。

　　3.2實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

　　實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)作為工程的核心以及數(shù)據(jù)處理中心，數(shù)據(jù)的建立一定要完整，將所需的變量全添加進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)中。在MCGS通用版中，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中本來(lái)就存在四個(gè)內(nèi)建數(shù)據(jù)：“InputETime”、“InputSTime”、“InputUser1”、“InputUser2”，這四個(gè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)自帶的，不可更改和操作。新增對(duì)象只需點(diǎn)擊“新增對(duì)象”的按鈕，然后進(jìn)行設(shè)置，比如我要設(shè)置臥室溫度，那么要將“對(duì)象類(lèi)型”更改為數(shù)值型，然后更改對(duì)象名稱(chēng)，由于溫度要有小數(shù)點(diǎn)后兩位，所以“小數(shù)位”也要改為“1”，“工程單位”改為“攝氏度”，“對(duì)象初值”不進(jìn)行更改，數(shù)值區(qū)間改為-55到85，注釋克以注釋為“臥室溫度”，這樣可以比較簡(jiǎn)潔的監(jiān)看。存盤(pán)屬性則改為存盤(pán)且存盤(pán)周期為300秒，存盤(pán)的時(shí)間設(shè)置則改為只保存當(dāng)前24小時(shí)的數(shù)據(jù)。報(bào)警設(shè)置則設(shè)置“下限報(bào)警”為-5，“上限報(bào)警”為40。這樣，一個(gè)變量的基本設(shè)置就完成了。

　　3.3圖形的動(dòng)畫(huà)連接

　　就算有了圖形和數(shù)據(jù)，若不進(jìn)行動(dòng)畫(huà)的連接，依然算不上成功，只有將這兩者結(jié)合，讓數(shù)據(jù)與相關(guān)的圖形進(jìn)行連接，產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的效果，只要將數(shù)據(jù)的變化能顯示在圖形的變化就算成功了。這次我們依舊以臥室溫度為例，根據(jù)要求，溫度要顯示在相對(duì)應(yīng)的位置上顯示，所以之前位置上的“輸入框”要關(guān)聯(lián)臥室溫度，然后讓空調(diào)在臥室溫度大于35或小于0攝氏度時(shí)，啟動(dòng)空調(diào)，當(dāng)臥室溫度大于40或小于-10度時(shí)，將啟動(dòng)報(bào)警，這就是關(guān)于臥室溫度的所有動(dòng)畫(huà)連接。

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