智能家居软件用户手册

目录一、设计思路 (1)二、系统架构 (1)（1）C lient Layer (1)（2）S erver Layer： (2)（3）S ensor Layer： (2)（4）E xternal Equipment（外接设备）： (3)三、通信协议说明 (3)四、文件传输与管理 (4)五、使用说明 (5)1.程序启动 (5)（1）运行server端程序 (5)（2）运行client端程序 (6)2.系统操作 (7)（1）系统登录 (7)（2）系统注销 (9)（3）系统退出 (9)3.数据监控 (9)（1）启动监控 (15)（2）监控操作 (16)（3）报警操作 (18)（4）通道数据 (19)（5）报警数据 (20)（6）云端数据 (22)（7）窗口管理 (22)六、结语 (27)基于嵌入式的智能家居系统软件手册一、设计思路随着智能家居产业的兴起，小型化服务器、多功能数据监测与控制系统，已经成为智能家居系统发展的一种趋势，建立集服务、控制、监控、报警于一身的低成本智能家居系统，将在未来的市场中占有巨大的优势。

基于此，系统设计阶段，即第三轮代码编写阶段，软件架构便明确的设计为，基于嵌入式系统的、利用TCP通信作为接口的Server/Client模式。

Server程序作为嵌入式系统内长期运行的服务程序，无需面板显示功能，因此Server程序设计为无面板的黑盒；Client程序作为用户程序，通过LAN或Internet链接到Server，对服务器进行访问、设置等等，展现智能家居系统的全部功能。

对于Server而言，其本身除提供Client端的数据访问外，还应具有传感器数据采集等等功能，通过“链接”在Server端的传感器，实时的监控家居环境。

对于家庭环境，基于无线网络的监控系统，将大大的提高系统的安装灵活性。

因此Server与Sensor之间的通信，将主要通过无线网络来完成。

在Server于Sensor的通信中，由于Server无需实时的采集全部Sensor的数据，只需定时获取相关信息，因此在这一个层面的通信中，Sensor将作为“服务器Server”，而Server将作为“客户端Client”，Server主动的链接Sensor获取数据，而在获取数据后断开与Sensor的链接，这样便可实现Server对多个Sensor的定时监控。

除了传统的传感器数据采集，近些年视频监控与图像识别，在各个领域内的应用越来越广泛。

如若智能家居系统与视频监控相结合，既能满足对家庭环境的远程视频查看，又能利用图像识别功能，在儿童监护、老人防摔、家庭防盗、人脸识别等等方面发挥更大的作用。

因此将视频监控系统集成与系统内，也是系统设计较早便考虑的方面。

二、系统架构根据设计思路，系统架构由“三个层次”以及“外接设备”构成，我们将这三个层次分别命名为：Client Layer、Server Layer、Sensor Layer。

（1）Client Layer由客户端程序构成，运行于一台独立的PC，其与Server Layer通过LAN或Internet进行通信，实现命令的发送和数据的读取；（2） Server Layer ：由服务器软件及myRIO 部分功能构成，程序分别运行于一台PC 和myRIO ，两个程序间的数据通信以“共享变量”来实现。

这里额外要说的是，设计的初衷是将Server Layer 的全部程序运行于myRIO 中，这样便实现了真正的嵌入式，但是与NI 工程师沟通后，得到目前myRIO 不支持数据库功能的结论，因此不得不将myRIO 与PC 混合使用，来实现数据的存储。

在实际的使用中，Server 内部的通信将在内存中直接完成，可以舍弃全部共享变量；（3） Sensor Layer ：由Sensor 程序构成，其运行于myRIO 内，其与Server Layer 通过无线网络的TCP 或UDP 进行通信，将采集到的传感器数据，通过网络发送给Server Layer 。

在实际的使用中，可以用无线通信模块及数据采集模块代替myRIO ，以降低采购成本；结构图ServerClient 1PC Sensor 1 myRIOSensor 2 myRIO Sensor 3 myRIO Sensor 4myRIO Client 2 PCClient 3 PCmyRIO PC Interface Interface ExternalEquipmentExternalEquipment（4）External Equipment（外接设备）：直接连接于Server Layer或通过网络连接于Server Layer的设备，包括摄像头、麦克风等等设备，可实时的采集家庭内的数据或发出报警信息，并通过LAN或Internet与Client Layer连接，实现数据的远程传输。

三、通信协议对于三层数据传输的架构，针对性的制定了2套不同的通信协议，分别用于Client Layer 与Server Layer间的通信，以及Server Layer与Sensor Layer之间的通信，我们这里分别命名为User Protocol和Sensor Protocol。

（1）User Protocol该协议用于Client Layer与Server Layer间的通信，Server Layer作为服务器，监听特定的端口，Client Layer作为客户端，链接Server Layer，建立连接后，实现数据的通信。

当需要断开链接时，Client Layer发送断开命令，Server Layer将链接断开。

该协议共分为5大部分，利用了三个不同的端口进行不同数据的通信。

基本按照第三轮至第五轮的顺序，依次添加了不同部分的协议，这也是基于通信协议的优势，只要协议制定合理，其扩展能力很强，可以满足各种不同功能的需要。

三个端口中，Port 1主要用于常规命令的发送和反馈信息的回复，可以实现小规模数据的通信；Port 2主要针对Monitor模块中的实时数据查看功能，当监测的窗口较多时，数据通信量较大，单独利用一个端口实现数据的传输，可以提高系统的反应速度；Port 3主要针对视频传输数据，其目的与Port 2相同，减少Port 1的数据通信量。

（2）Sensor Protocol该协议用于Server Layer与Sensor Layer之间的通信，包括UDP协议和TCP协议两个部分，其中对于TCP通信，Sensor Layer为服务器，Server Layer为客户端，实现Server Layer 对多个Sensor的数据采集。

UDP协议主要用于Sensor的探测，利用UDP可以跨网段传输的特性，在未设置IP地址的前提下便可将网络内的Sensor信息监测到，增加系统配置配置的灵活性。

在添加设备时可以利用该功能自动查找可用的Sensor，方便系统设置。

TCP协议主要用于Sensor数据的获取，该协议为各个Sensor的通用协议，这样便可方便Server的数据采集。

四、数据管理所有的数据都存储在Server中，这样无论Client端在何处登录，都可以读取到同样的数据。

对于图像、音乐等较大的文件数据，以文件的形式在指定文件夹内进行存储，对于传感器采集的数据，则在数据库中进行管理。

软件的架构设计应该以数据的流向作为轴线，进行功能的设计和代码的编写，因此本系统将Server作为数据的核心，Client与Sensor的数据都以Server为基准进行上传和下载。

软件针对不同的模块，引入了面向对象编程，将属性与数据结构匹配，提高了程序的扩展性，同时与数据结合更加紧密。

五、使用说明程序需要安装LabVIEW2014开发环境，myRIO开发包，wsncloud云端服务器插件，Access2007数据库驱动。

运行项目Stage05_ZhangChao.lvproj项目文件，弹出如下对话框，依次运行myRIO.vi、Server.vi、Client.vi。

1.程序启动（1）运行myRIO程序首先打开NI-myRIO-1900设备下的myRIO.vi，运行该程序，首先要部署共享变量，如下图所示：启动成功后，程序运行如下图所示：myRIO程序其中stop按钮用于退出myRIO程序，该按钮实际只在调试中有效，实际运行时程序部署到myRIO中，按钮失去作用；Clients connected表示myRIO中的sensor服务器当前连接的客户端个数。

当server从sensor采集数据时，该控件显示不为0，当server采集结束后，该控件变为0。

（2）运行server程序打开server虚拟文件夹下的server.vi，运行服务器程序，由于server与myRIO之间要通过共享变量进行数据通信，因此程序首先部署共享变量，如下图所示：。

程序运行后如下图所示。

server程序其中stop按钮用于停止server程序，vision alarm按钮用于控制视频报警的开启和关闭，Clients connected表示Server中的服务器当前连接的Client个数。

（3）运行Client程序打开Client虚拟文件夹下的Client.vi，运行客户端程序，程序运行后如下图所示。

2.系统操作（1）系统登录点击菜单File-Login，如下图所示：或者将鼠标移动至界面的底端，在弹出的按钮框中点击login按钮，如下图所示：弹出Login对话框，输入IP地址，Name默认ZhangChao，通过该账号可登陆系统，用户也可以在setting中新建账号，将在后面详细介绍，如下图：点击ok按钮，进入password界面输入密码，默认密码为5600。

点击“#”确认输入内容，并将账号和密码发送至服务器，与服务器数据库内的账号信息进行比对；点击“*”清空输入内容。

当鼠标悬停在“#”与“*”会有功能提示。

同样，将鼠标移动至界面底端，会弹出按钮对话框，点击logout断开与服务器的连接，点击exit按钮，退出程序；登录成功播放unlock提示音，登录失败播放error提示音，并显示相应的提示信息；登录成功后密码按键将变为禁用状态，菜单栏将增加operation菜单栏，用户可以继续进一步的操作；同时File菜单内的Login菜单由启用状态变为禁用状态，Logout、Home菜单由禁用状态变为启用状态。

登录失败登录成功home界面及operation菜单栏Logout菜单栏变化登录成功后，home界面上由6个按钮组成，其与Operation菜单的功能是一一对应的，（2）系统注销点击菜单栏File-Logout，或在home、password界面上将鼠标移动至底端，点击弹出按钮对话框中的logout按钮，可在任意情况下断开与服务器的连接，并返回主界面，该功能可以方便可以连接不同的服务器，查看不同的资源。