一、实验目的

1. 了解家居安防监控系统的设计原理。

2. 了解家居安防监控系统的底层开发框架。

3. 掌握家居安防监控系统的 Android 应用与 Web 应用开发设计。

二、实验内容

1. 系统设计分析

1.1 项目背景

随着信息技术的发展和人们居住条件的提高，人们的安全防范意识日益空前地加强，如何建立一个 高效完善的家居安防监控系统成为了人们需求的一部分。家庭安防应有二重含义，一是指生命安全，二 指财产安全。家居安防监控系统是一个多传感器的采集反馈与控制系统，通过采集燃气、火焰、人体红外、振动传感器数据来监测状态，如果出现异常则打开报警器。

1.2 功能分析

家居安防监控系统实时采集燃气、火焰、人体红外、振动传感器状态并将采集状态主动推送到云平台，再凭借 Android 移动客户端和 web 端在获得这些状态。如果监测状态异常，声光报警传感器打开，从而实现家居安防监控系统的设计。

家居安防监控系统功能设计分两个大模块：安防设备控制管理、系统设置。

家居安防监控系统功能模块：通过燃气、火焰、人体红外、振动传感器状态采集状态推送到云平台。 如有异常，控制 RGB 灯、蜂鸣器打开报警。

系统设置功能模块：服务器 ID、IDKey、服务器地址参数设置与连接；传感器 MAC 地址获取与设置；系统软件版本查询与显示。

2. 系统底层开发框架

2.1 开发框架

智云平台提供硬件 HAL 层开发框架，支持 ZigBee、BLE、Wi-Fi、LoRa、NB-IoT、LTE、Cat1 等无线协议。其中应用接口在 sensor.c 文件中实现，包括：传感器初始化、控制设备的操作、传感器数据的采集、报警信息的实时响应等，以 CC2530 ZigBee 软件栈为例，函数列表如下所示。

3. 移动端应用设计

3.1 智云接口

针 对 Android 移动应用程序开发 ， 智云平台提供应用接口库 ： libWsnDroid-20230206.jar （app\libs\libWsnDroid-20230206.j

4. Web 端应用设计

4.1 智云接口

针对 Web 应用开发，智云平台提供 JavaScript 接口库（js\WSN 文件夹），用户直接调用相应的接口即可完成简单 Web 应用的开发。

具体接口介绍可参考实验 4 智云 Web 应用接口。

4.2 工程框架

Web 应用默认显示运营首页，首页上设计有设备联动设置模块、模式切换设置模块、火焰状态显示模块、燃气状态显示模块、人体红外状态显示模块和振动状态显示模块这六个模块实现家居安防监控系统，如图所示。

三、实验步骤

1. 实验部署

本实验基于 xLab 实验平台来构建一套家居安防监控系统，需要准备以下设备（可通过硬件物元仿真平台软件创建虚拟的硬件，也可以使用 xLab 实验平台真实的硬件）：

1）控制类节点（Sensor-B）：控制类传感器包括风扇、步进电机、蜂鸣器、LED、RGB、继电器。

2）安防类节点（Sensor-C）：安防类传感器包括火焰、光栅、燃气、人体红外、触摸、振动、霍尔。

2. 原型搭建

本实验参考实验 1 的原型仿真步骤来搭建原型，也可参考《物联网无线通信技术》课程选择实际的硬件进行原型部署。

2.1 创建项目

1）填写项目名称“物联网综合设计”，用户 ID、用户密钥和服务器地址。

2）添加项目中需要使用的传感器 Sensor-A、Sensor-B、Sensor-C、Sensor-D、Sensor-EL、Sensor-EH。

3）项目配置完成之后，点击“立即创建”按钮，即可创建“物联网综合设计”虚拟仿真项目。

2.2 运行项目

1）在“项目管理”菜单中找到新建的“物联网综合设计”，单击进入项目。

2）等待传感器列表加载完成，点击右上角的“启动”按钮，启动项目。

3）根据本实验的要求开启 Sensor-B 和 Sensor-C，大约 15S 后传感器数据开始上传并更新。

传感器打开成功：

3. 应用体验

3.1 Android 应用程序运行

1）Android Studio 模拟器

用 Android Studio 软件打开本实验目录下的工程“Homesecurity-as”，然后在模拟器上运行。

打开主界面显示如下:

这时系统设备的右上角状态显示为“离线”，需要通过“更多信息”界面设置服务器 ID 与 IDkey 连 接智云服务器。这里使用智云 ID 与 IDkey 进行连接，需同智云服务配置工具中使用配置一致。

传感器节点 MAC 设置，手动输入对应无线节点的 MAC 信息，并保存。

连接服务器成功后切换到系统主界面可看到设备状态更新为“在线”,可以在界面选择切换模式：

1. 布防模式：开启全部传感器

在布防模式下，可以在设备联动勾选设备，如果出现异常，设备图标会变成红色，并且会报警

1. 撤防模式：禁用全部传感器

2）Android 手机

Apk 文件是在 Android studio 软件中生成的，可以直接使用实验代码中的Homesecurity.apk，也可以 自己去生成。

点 击 build->Build Bnndles /APK(s)->build APKs ，生成的 Apk 文件存放路径如下：

app\build\outputs\apk\debug\Homesecurity.apk。

将本实验目录下的“Homesecurity.apk”下载到手机，之后在文件管理中找到需要安装的 apk 文件。 然后点击进去，进入 apk 文件界面授权相关权限后点击“继续安装”即可。

打开主界面显示如下:

参考“1）Android Studio 模拟器”设置服务器 ID、IDkey 以及传感器节点，之后观察设备更新状态。

注意：运行完毕，最好将硬件物元仿真平台和 Android 应用程序的数据全部清除，以免影响后续Web 应用程序运行结果。

3.2 Web 应用程序运行

家居安防监控系统的 Web 端应用无需安装，打开本实验目录下的工程“HomeSecurity-web”，将其中的 index.html 文件在 Chrome 浏览器上运行显示。

主界面显示如下:

这时系统设备的右上角状态显示为“离线”，需要通过“更多信息”界面设置服务器 ID 与 IDkey 连接智云服务器。这里使用智云 ID 与 IDkey 进行连接，需同智云服务配置工具中使用配置一致（使用远程服务模式）。

传感器节点 MAC 设置，手动输入对应无线节点的 MAC 信息，并保存。

连接服务器成功后切换到系统主界面可看到设备状态更新为“在线”,设备在线后可以在设备联动勾选设备，如果出现异常，设备图标会变成红色，并且会报警：

还可以设置模式切换：

1. 布防模式：开启全部传感器

1. 撤防模式：禁用全部传感器