智能家居赛项试题A卷

“2015年全国职业院校技能大赛”中职组“企想”杯智能家居安装维护竞赛

A卷

2015 年6月

赛题说明

1.注意事项

（1）请按照以下比赛环境，检查比赛中使用硬件设备、连接线、工具、材料和软件等是否齐全，计算机设备是否能正常使用；并在设备确认单(含附

表1,2,3)上签字。

（2）禁止携带和使用移动存储设备、计算器、通信工具及参考资料。

（3）操作过程中，需要及时保存设备配置。比赛过程中，不要对任何设备添加密码。

（4）比赛中禁止改变软件原始存放位置。

（5）比赛中禁止触碰、拆卸带有警示标记的设备、线缆、插座。

（6）仔细阅读比赛试卷，分析需求，按照试卷要求，进行设备配置和调试。

（7）比赛完成后，不得切断所有电源，需保持所有设备处于工作状态。

（8）比赛完成后，比赛设备、比赛软件和比赛试卷请保留在座位上，禁止带出考场外。

2.比赛软件环境

（1）物理机

操作系统：Windows 7（32位）

开发环境：Microsoft Visual Studio 2010

智能家居开发库、开发文档、配置文件模板

样板间控制软件

（2）虚拟机

操作系统：Windows 7（32位）

.NET框架：.NET Framework 4.0

3.赛题说明

（1）本次比赛的赛题由三部分组成，考核内容相互独立，单独评分。

（2）第一部分为智能家居设备安装调试以及应用配置，第二部分为智能家居嵌入式网关应用配置，第三部分为智能家居应用软件配置。

（3）比赛时间总计180分钟，参赛选手可自由分配任务及时间。

（4）参赛选手需仔细阅读试题，按照试题要求填写答案或提交竞赛成果。

赛题

某企业集团是一家从事高科技产品研发、生产和销售的大型企业，鉴于物联网技术的飞速发展，且应用越来越丰富，公司决定进军民用市场空间巨大的智能家居行业。经过几年的研发，公司已有一批较成熟的产品，现公司需要在物联网产品与应用发布会上进行现场展示，要求你作为安装维护工程师来实现智能家居相关设备的安装和配置，确保达到良好的产品与应用的展示效果。

第一部分智能家居设备安装调试以及应用配置

本部分要求完成节点板配置，网络拓扑图和设备连线图的绘制，智能家居设备的安装、连线以及软件调试，实现如下样品间电器布局图的效果。

说明：样板间里所有涉及220V强电部分都已经安装完毕，选手仅需针对弱电接线，节点板配置表和所需的Visio素材都存放在“素材”文件夹中。

图1-1 样板间电器布局图

1.节点板配置

请正确配置节点板的板号、板类型和传感器类型。

2.绘制网络拓扑图和设备连线图

（1）使用Visio软件绘制网络拓扑图。

（2）使用Visio软件绘制设备连线图。

（3）完成后的网络拓扑图和设备连线图分别以“网络拓扑图X.vsd”和“设备连线图X.vsd”的文件名存入“竞赛结果(样板间)”文件夹中。

3.设备安装

按照样板间电器布局图（图1-1）将表1-1中的设备安装在指定位置并固定，完成设备供电。

表1-1 设备列表

4.设备连线

按照样板间电器布局图1-1，将以下设备安装置指定位置并固定，完成设备供电，并进行设备连通线及调试。

（1）根据LED射灯接线图完成电源线连接、控制信号线分别连接到控制终端P1/P3。

（2）根据报警灯接线图完成电源线连接、控制信号线连接到控制终端P1。

（3）根据电动窗帘接线图完成控制信号线连接到控制终端。

（4）根据门禁系统接线图完成电源线连接、控制信号线连接到控制终端P1接口，实现继电器和密码(要求密码设置成8888)两种控制开门方式。

（5）根据烟雾报警器接线图完成电源线连接、控制信号线连接。

（6）根据换气扇接线图完成控制信号线连接。

（7）正确安装红外遥控系统和环境监测系统，并调试。

5.软件调试

(1)设备安装完成后，将协调器和A8相连。

(2)在A8上采用默认登录后，对节点板信息进行配置，实现相关执行设备的控制

和信息采集。

附：基础知识测试部分

（1）智能家居控制系统英文名称是 ScS 。

（2）ZigBee协议使用一个16位的 MAC地址来标识一个网络。

（3）物联网从理论上分为三层，从上至下依次为应用层、网络层、感知层。

（4）分别将12个节点的短地址填写出来、、、_、、、、、

_、、、。

（5）A8网关与协调器之间是串行方式进行通讯。

（6）门禁控制系统有 GND 、 12V 、 5V 供电电压。

（7）门禁卡的工作能源来自哪里？

（参考选项： A.磁场感应电流 B.纽扣电池 C.锂电池 D.不需要提供电源）

（8）在同一个无线传感网中下列选项表达正确的是什么？

（参考选项：A. MAC可以相同 B. 通道号可以不相同 C. PANID可以不相同 D. PANID，通道号都必须相同）

（9）在两个不同的Zigbee网络中，MAC地址不同是否会对Zigbee网络传输产生影响？并说明理由。

（10）SHT10温度湿度采集是采用 Zigbee网络方式与CPU进行通讯。

第二部分智能家居嵌入式网关应用配置

本部分要求完成智能家居网关与协调器、节点板的连接，绘制网络拓扑图，实现界面、采集数据、实现对智能家居设备的控制和模拟应用配置，并进行NFS 网络文件系统挂载和网关移植。

智能网关应用设备清单:

电脑1 USB转串口1 USB公母头串口连接线1协调器1节点板3射频顶板4棒状天线4电源线4 6410开发板（带电源和液晶屏）1 USB下载线1网线1

SD(4G)卡1 SD卡读卡器1物联网实训操作台（基础实验应用模块）1

1.设备连接

首先完成智能家居网关与协调器的连接，之后完成以下设备与节点板的连接。

(1)完成窗帘模块（步进电机）、蜂鸣器(板载)、求助按钮、烟雾传感器、射灯(继

电器)与节点板1的连接。

(2)完成光照传感器、风扇模块(直流电机)、人体红外模块与节点板2的连接。

(3)完成温湿度传感器、空调模块（数码管）、灯光模块（LED）与节点板3的连接。

(4)按照设备连接关系完成节点板的配置。

2.绘制拓扑图

根据连线操作中的描述用Visio工具画出对应关系的拓扑图,将其结果保存至“网关拓扑图X.vsd”，并存于“桌面\竞赛结果”文件夹中。

3.SD卡的制作

将Superboot烧写到SD卡中，烧写SD卡所需要资料放置于“桌面\竞赛结果

(网关)\竞赛材料”文件夹中。

4.Uboot的烧写

将Uboot烧写到网关中，烧写Uboot所需要的资料放置于“桌面\竞赛结果(网关)\竞赛材料”文件夹中。

5.内核的烧写

将内核烧写到网关中，烧写内核所需要的资料放置于Win7系统上的“桌面\竞赛结果(网关)\竞赛材料”文件夹中。

6.界面实现

依照如下的界面效果图完成界面的编写，要求能够体现如下控制效果。

程序启动时显示界面如图2-1：

界面效果图2-1

界面设计要求：

所有窗体中的字体为wenquanyi，14号，加粗，倾斜。

如图2-1所示，在界面中添加文本框用于输入用户名及登录密码，要求输入密码时，密码显示为“*”；点击登录按钮进下一个界面如图2-3，点击退出按钮则退出程序；若账号，密码输入错误则弹出一个提示框如图2-2，点击yes则清空之前的输入内容。（账号为skill+工位号,如1号工位则帐号为skill01，若11号工位则帐号为skill11，密码123）

界面效果图2-2

界面效果图2-3

点击登录后进入下个界面时进度条自动从0加载到100，进度条每次加一，并且在进度条值为10,20……100时用一个label显示文字信息，并将字体设为红色(进度条读取速度要适中)。显示内容如下：

10 正在加载串口配置...........

20 串口配置加载完成...........

30 正在加载界面配置...........

50 界面配置加载完成...........

60 正在初始化界面..........

80 界面初始化完成..........

100 进入系统中...........

当进度条为100时自动进入智能家居的进入界面。如图2-4

界面效果图2-4

点击智能家居按钮进入控制主界面如图2-5，点击退出按钮则退出程序。

界面效果图2-5

在主界面中，右上角显示当前时间，且1秒钟刷新一次，有一个返回按钮用于回到上一个界面即图2-4，并能完成下面的智能家居模拟应用。

点击图2-5中的条件设定，弹跳出如图2-6所示的窗口，点击图2-6中的确定按钮完成界面中自定义参数的设定，点击取消则退出设置界面。

界面效果图2-6

7.数据采集

完成串口参数配置、实现数据采集及实时显示。

（1）完成温度参数的采集，并将温度值实时显示。

（2）完成湿度参数的采集，并将湿度值实时显示。

（3）完成光照度参数的采集，并将光照值实时显示。

（4）完成烟雾参数的采集，并将烟雾值实时显示。

（5）完成人体感应状态的采集，并将状态实时显示。

(6) 完成求助按钮的采集，并将状态实时显示。

（7）将数据采集界面截屏并以a.png名字保存至“桌面\竞赛结果(网关)”文件夹中。

8.控制功能实现

（1）蜂鸣器控制功能

通过点击界面中报警灯区域控制蜂鸣器的开启和关闭且完成界面中报警灯状态切换。要求:当报警灯为绿灯的时候蜂鸣器开启，报警灯为红灯的时候蜂鸣器关闭。

（2）窗帘模块控制功能

通过点击界面中窗帘区域实现控制窗帘模块的开启和关闭，并且同时实现完成界面中窗帘的开启和关闭，要求:界面中的窗帘开时开启房间窗帘(即：电机逆时针转动一周)，窗帘关时关闭房间窗帘(即：电机顺时针转动一周)。

（3）房间灯光控制功能

通过点击界面中灯区域控制灯光模块的开启和关闭且完成界面中灯状态的切换。要求:如图2-5所示，灯1、灯2、灯3、灯4对应着灯光模块从右至左的1、2、3、4个灯且各灯控制互不影响。

（4）风扇控制

点击“风扇开”按钮，直流电机转动，并显示“风扇关”；点击“风扇关”，直流电机停，显示为“风扇开”。

（5）射灯控制

点击“射灯开”按钮，射灯开启，并显示“射灯关”；点击“射灯关”，射灯关闭，显示为“射灯开”。

9.智能家居模式应用配置

实现智能家居应用中的四种模式，分别是日间模式、夜间模式、安防模式和求助模式。具体要求如下：

（1）当联动制动被勾选时，能进行联动；当联动制动未勾选时，不能进行联动，combox状态为不能使用并且当前模式显示为自定义模式，能进行自定义操作；在退出联动模式后关闭所有器件。

（2）在联动模式中，所有模式有两种进入方式，一种是设置时间根据时间进入对应的模式，第二种是可以直接选择combox中选项进入对应的模式。

（3）当空调开关按钮为“开”时，点击该按钮，按钮切换为“关”，同时将空调控制设置为开启状态，此时才能对空调进行联动控制；反之空调开关按钮显示为“开”，将空调控制设置为关闭状态，空调不能进行联动控制。

(4）日间模式

保持温度、湿度、光照、烟雾、人体感应传感器、求助按钮参数能够实时采集并显示在界面的对应区域中。

设置时间介于8：00-18：00区间或者选中日间模式时，进入日间模式；当前模式显示为“日间模式”；执行关闭房间灯光，开启房间窗帘(即：电机顺时针转动一周)，完成真实器件动作的同时更新相应功能模块在界面对应区域中的状态。

当室温高于28℃时设置空调为20℃（即数码管显示当前20）；但温度低于18℃是设置空调温度为28℃（即数码管显示28）；当温度处于18℃-28℃时关闭空调（即数码管显示0）。

当光照度大于100Lux时，闭合房间窗帘(即：电机逆时针转动一周)；反之开启房间窗帘(即：电机顺时针转动一周)。

完成真实器件动作的同时更新相应功能模块在界面对应区域中的状态。

（5）夜间模式

保持温度、湿度、光照、烟雾、人体感应传感器、求助按钮参数能够实时采集并显示在界面的对应区域中且将温度值的整数部分实时的显示在数码管上。

设置时间，当时间介于18：01-24：00区间或者选中夜间模式时，进入夜间模式；当前模式显示为“夜间模式”；执行开启房间灯光、闭合窗帘(即：电机逆时针转动一周)，完成真实器件动作的同时更新相应功能模块在界面对应区域中的状态。

（6）安防模式

保持温度、湿度、光照、烟雾、人体感应传感器、求助按钮参数能够实时采集并显示在界面的对应区域中且将湿度值的整数部分实时的显示在数码管上。

设置时间，当时间介于0：01-7：59区间或者选中安防模式时，进入安防模式；当前模式显示为“安防模式”；执行关闭房间灯，闭合窗帘(即：电机逆时针转动一周)。当人体红外检测到有人时，则开启蜂鸣器报警、开启射灯模块、开启房间灯；否则关闭蜂鸣器报警、关闭射灯模块、关闭房间灯，完成真实器件动作的同时更新相应功能模块在界面对应区域中的状态。

（7）求助模式

保持温度、湿度、光照、烟雾、人体感应传感器、求助按钮参数能够实时采集并显示在界面的对应区域中。

当求助按钮按下时，开启蜂鸣器报警、开启房间灯（使LED灯处于闪烁状态)；否则关闭蜂鸣器报警、关闭房间灯，完成真实器件动作的同时更新相应功能模块在界面对应区域中的状态。

（8）自定义模式

保持温度、湿度、光照、烟雾、人体感应传感器、求助按钮参数能够实时采集并显示在界面的对应区域中。

点击条件设定，通过图2-6设定自定义模式的条件，要求同时满足三个条件，执行自定义模式的动作。

分别将需要开启的电器勾选，并点击“自定义模式启动”按钮后，更新相应功能模块在界面对应区域中的状态，“自定义模式启动”按钮切换为“自定义模式关闭”。

当自定义模式启动时，日间模式、夜间模式和安防模式不启动。

点击“自定义模式关闭”按钮，停止自定义模式的条件触发，“自定义模式关闭”按钮切换为“自定义模式启动”。

10.NFS网络文件系统的挂载

（1）将网关的根目录挂载到虚拟机/mnt下，列出网关根目录，并将结果截屏以b.png名字保存至“桌面\竞赛结果(网关)”文件夹中。

（2）完成NFS网络文件系统挂载的配置，并将结果(即输入的命令和正确的字符数)截屏以c.png名字保存至“桌面\竞赛结果(网关)”文件夹中。

（3）列出网关根目录，并将结果截屏以d.png名字保存至“桌面\竞赛结果(网关)”文件夹中。

（4）修改网关的系统时间为当前时间，并写入RTC。

11.网关移植

将第9题中实现的智能家居模拟应用全部移植到网关上，并检查是否能够正常运行。

第三部分智能家居应用软件配置

本部分要求完成设备连接、网络拓扑图的绘制、上机位开发界面设计、实现界面逻辑流程与软件模块。

智能家居模拟应用模块设备清单:

电脑

USB转串口线

智能书架读卡器

电子标签15693

智能书架天线

协调器

节点板

射频顶板

棒状天线

人体感应传感器模块

干簧管按键模块

USB摄像头

可燃气体传感器模块

烟雾传感器模块

温湿度传感器模块

光照传感器模块

LED灯组模块

数码管模块

电源线

1.设备连接

(1)PC机与协调器用USB转串口线连接；

(2)PC机与智能书架读卡器用另一根USB串口线连接；

(3)将LED灯组、数码管（模拟空调）、温湿度传感器、可燃气体传感器、人体感

应传感器、烟雾传感器、光照度传感器、干簧管按键根据对应的接口名称插在模块对应的位置上，并确认连接正确；

(4)依次打开“协调器→节点板A →节点板B →节点板C”的电源开关，给

其供电，看到上述3块节点板联网状态指示灯为红色常亮时，表明设备组网成功，可以进行后续操作。

2.绘制拓扑图

根据连线操作中的描述用Visio工具画出对应关系的拓扑图，完成后的图纸放置在“桌面\竞赛结果（上位机）”文件夹中。

3.上位机开发界面设计

参赛者在Visual Studio 2010集成开发环境下，使用C#开发语言，完成一套上位机软件的开发，软件界面请按照界面示意图要求进行设计，不得随意更改，如选手没有按要求进行定义和摆放造成的后果自负。

软件功能控制请使用Bizideal系列开发包（BIControlManager.dll，BIData.dll，BIProtocols.dll，已附在与该文件相同目录中）提供的方法完成下列模块功能开发。开发完成后将所有工程文件存放到桌面上的“竞赛材料（上位机）”文件夹中。

4.功能模块实现要求

利用智能家居实训台上提供的器件和功能，参照下图界面，实现下列各项功能。

界面效果图3-1

窗体及其上控件表格（控件名称可不按照表格中命名）：

表3-1 窗体

表3-2 MDI父窗体MDIParentForm控件

表3-3 阈值配置窗体frmPanel控件

表3-4 智能家居子窗体frmSmartHome控件