基于組態軟件的智能家居系統的設計

　　摘要：隨著國家的快速發展，我國的科技水平在不斷的提高，人們對生活質量要求也越來越高，舒適、高效、安全、智能化和現代化的家居需求促進了智能家居的誕生。智能家居是融合了自動化技術、計算機技術和通信技術為一體的智能化、網絡化的家居控制系統。近年來，國內外的智能家居也在不斷發展，如e-Home數字家園和ALdeluxe智能家居系統等。本文主要講述了一些在物聯網為背景，以MCGS組態軟件為主體，研究以智能家居控制系統的遠程監控為目的，對上位機的組態軟件控制的設計方向和方法。

　　關鍵字：智能家居;MCGS組態軟件;物聯網

　　1.前言

　　隨著全球經濟的快速發展，人民對自己生活質量的需求日益增高，普通的衣食住行等基本生活需求已經不能滿足人們，近年來，人們對安全、高效、舒適、美觀、智能化以及自動化的家居需求也越來越大，由于計算機技術、物聯網技術、自動化技術等的快速發展，推近了家居智能化的進程，智能家居實現人們能掌握、操作家居的功能，比如，夏天溫度過高，空調會自動開始降溫;早上起來時，窗簾會在設定好的固定時間拉開。過去人民對這種智能化的家居環境充滿了遐想，現在已經能把遐想轉化為現實。物聯網應用領域非常廣泛，遍及智能交通、環境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業監測、環境監測等。

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　　2.物聯網發展概述

　　1999年，美國麻省理工學院的Auto—ID實驗室首次提出了物聯網這一概念。經過幾年來的不斷發展，物聯網被稱為在計算機、互聯網與移動通信網之后的第三次信息產業浪潮，是各個國家所重點研究、發展的具有戰略性的行業。在這種擁有巨大市場需求的技術行業下，物聯網在各個領域都有所運用。

　　在學術界并沒對物聯網有具體統一的概念，目前國際上普遍認為按照約定的協議，利用射頻識別(RFID)技術、紅外感應器、全球定位系統以及激光掃描器等信息傳感設備進行“物-網”連接，即物品與互聯網，實現信息交換和通信，從而達到智能化定位、識別、跟蹤、監控和管理的目的。

　　物聯網具有三個特征。一是全面感知，就是利用我們所知道的射頻識別技術、全球定位系統、傳感器、二維碼等，來獲取物品的各種信息;二是可靠傳遞，是指通過各種電信網絡和互聯網融合，對接收到的感知信息進行實時遠程傳送，實現信息的交互和共享;三是智能處理，是指利用云計算、大數據、模糊識別等各種智能計算技術，對隨時接受到的海量數據和信息進行分析處理，獲取對物理世界的各種信息，從而實現智能化的決策和控制。物聯網的大體架構從低到高可以分為三個層次:感知層、網絡層、應用層。各個層次所具有的功能也不同。

　　在最近幾年來看，擁有采集、處理、分析數據信息能力的物聯網，具有非常好的發展空間和市場，上到對城市狀態的掌握和控制，下到家庭使用智能化家居，道路監控、管理路燈、井蓋的市政設施，用高清視頻監控記錄停車計費，還有工業中對環境的不斷監控管理，智慧化城市建設，不僅使得物理網擁有了使用的平臺，同時出現了大量的用戶需求，各種應用也讓消費者們擁有更好的服務，提高并豐富人們的生活需求和質量。在生產領域，物聯網也擁有更大的價值，當然，也能為企業獲取更大的價值，使得人們在生產這方面會更加節能、環保、安全、高效。不僅促進了市場經濟的發展，還加快城市建設，實現了物聯網更高水平的發展。

　　3.智能家居監控系統的實現

　　運用上位機控制設備這是必然的，在上位機所在界面可以監控并控制底層設備，這是我們首先要能實現的一步。

　　利用組態軟件MCGS開發、制作工程，過程一般如下：

　　統計所需變量，即實時數據庫;

　　設計、構件圖形界面以及建立圖形的動畫連接，即用戶窗口;

　　定義設備，即設備窗口;

　　設定運行時的策略要求，即運行策略窗口;

　　對整個工程進行完善，設置主要控制界面，即主控窗口。

　　雖說是這樣五步寫下來，但是實際制作工程并不需要這么死板的跟著步驟來，一般是這五個步驟會穿插交互完成的，但還是要注意以下幾點：

　　數據要求，對要實現的工程目的必須記錄所需的所有數據，不能出現多數據或者少數據，要對應工程目的進行創建數據;

　　圖形要求，使用MCGS時，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，并且要能準確的對應工程所需數據;

　　運行策略和動畫連接，這一點是不可出錯的，只有這點完成才能使得數據變化能準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

　　在組態工程中，確認工程目的后，需要在用戶窗口進行圖形的繪制，只有繪制出圖形后，才能關聯數據，進行相對應的組態工程。圖形的建立，應該是比較優先進行的。

　　首先要新建工程，工程創建后會自動生成在MCGS軟件下的“Work”文件夾中，若我們要更改工程名，可以直接對其進行更改。

　　接下來進行如下步驟：

　　創建窗口

　　在“用戶窗口”中新建窗口，并將其命名為“智能家居監控系統”，再將窗口屬性中“窗口位置”設置為“最大化顯示”

　　2)進行圖形的繪制

　　在基本設定完成后，點擊確定，窗口的建立就完成了，接下來要進行圖形的建立，先點擊“智能家居監控系統”打開該窗口，然后點擊上方的工具箱，利用工具箱中的工具進行圖形的繪制。先選擇工具箱中“標簽”進行文字設定，可以自由更改字體，然后選擇工具箱中“插入元件”插入開關以及指示燈，用工具箱中的“輸入框”來作為“溫度”和“濕度”的顯示，用“下拉框”來確認系統的控制方式，在最后設定一個按鈕來退出這個監控系統。

　　3.2實時數據庫的建立

　　實時數據庫作為工程的核心以及數據處理中心，數據的建立一定要完整，將所需的變量全添加進數據庫中。在MCGS通用版中，實時數據庫中本來就存在四個內建數據：“InputETime”、“InputSTime”、“InputUser1”、“InputUser2”，這四個數據系統自帶的，不可更改和操作。新增對象只需點擊“新增對象”的按鈕，然后進行設置，比如我要設置臥室溫度，那么要將“對象類型”更改為數值型，然后更改對象名稱，由于溫度要有小數點后兩位，所以“小數位”也要改為“1”，“工程單位”改為“攝氏度”，“對象初值”不進行更改，數值區間改為-55到85，注釋克以注釋為“臥室溫度”，這樣可以比較簡潔的監看。存盤屬性則改為存盤且存盤周期為300秒，存盤的時間設置則改為只保存當前24小時的數據。報警設置則設置“下限報警”為-5，“上限報警”為40。這樣，一個變量的基本設置就完成了。

　　3.3圖形的動畫連接

　　就算有了圖形和數據，若不進行動畫的連接，依然算不上成功，只有將這兩者結合，讓數據與相關的圖形進行連接，產生相對應的效果，只要將數據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，根據要求，溫度要顯示在相對應的位置上顯示，所以之前位置上的“輸入框”要關聯臥室溫度，然后讓空調在臥室溫度大于35或小于0攝氏度時，啟動空調，當臥室溫度大于40或小于-10度時，將啟動報警，這就是關于臥室溫度的所有動畫連接。

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