物聯(lián)網(wǎng)定位與監(jiān)測(cè)實(shí)訓(xùn)

1、蘇 州 市 職 業(yè) 大 學(xué)實(shí)習(xí)（實(shí)訓(xùn)）報(bào)告 名稱(chēng) 物聯(lián)網(wǎng)定位與監(jiān)測(cè)實(shí)訓(xùn) 2015年 6 月 23 日至 2015 年 6 月 26 日共 1 周院 系 計(jì)算機(jī)工程學(xué)院 班 級(jí) 13物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)1班 姓 名 陳 威 院 長(zhǎng) 李金祥 系 主 任 劉昭斌 指導(dǎo)教師 劉昭斌、李璐 實(shí)訓(xùn)1：森林火險(xiǎn)監(jiān)測(cè)（一）-收數(shù)、配置接入服務(wù)器信息一、 實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)森林火險(xiǎn)監(jiān)測(cè)（一）-收數(shù)、配置接入服務(wù)器信息二、三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容說(shuō)明一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握森林火險(xiǎn)監(jiān)測(cè)的收數(shù)、配置接入服務(wù)器信息。2、掌握傳感節(jié)點(diǎn)（森林火險(xiǎn)監(jiān)測(cè)）的WSN建立、收數(shù)及其作用。3、 掌握J(rèn)DK、MYSQL、 Navica的安裝、配置、連接和數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)

2、入。4、 理解森林火險(xiǎn)監(jiān)測(cè)應(yīng)用程序的環(huán)境配置與應(yīng)用工程的開(kāi)發(fā)過(guò)程。二 實(shí)驗(yàn)原理1、硬件平臺(tái)目前系統(tǒng)以Telosb節(jié)點(diǎn)為主，配備多種傳感器和CC2420通訊模塊。CC2420是一款低功耗芯片。CC2420工作在2.4GHz的頻道上，是一款完全符合IEEE 802.15.4協(xié)議規(guī)范的芯片。相比CC1000，其最大的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸率大大提高，達(dá)到250Kbps。此外，CC2420是基于包的通信芯片，即CC2420能自動(dòng)判斷數(shù)據(jù)包的開(kāi)始和結(jié)束，因此其傳輸和接收是以一個(gè)數(shù)據(jù)包為單位的。這樣能極大簡(jiǎn)化上層鏈路層協(xié)議的開(kāi)發(fā)，并提高處理效率。后臺(tái)服務(wù)器使用PC機(jī)，推薦配置為50G硬盤(pán)以上的硬盤(pán)空間，1G以上R

3、AM以及VGA以上的顯示器。森林火險(xiǎn)監(jiān)測(cè)軟件的操作系統(tǒng)是目前比較主流的Window7或Vista。推薦使用Window7系統(tǒng)。軟件的運(yùn)行環(huán)境需要安裝.net framework 4.0及其以上版本，1G以上的RAM及512MB以上的顯存。2、收數(shù)、配置接入服務(wù)器信息在TinyOS中每一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的操作都是分相的。在阻塞系統(tǒng)中，當(dāng)一個(gè)調(diào)用長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的操作時(shí)，只有操作完成時(shí)調(diào)用才會(huì)返回；而在分相系統(tǒng)中，調(diào)用會(huì)立即返回，當(dāng)操作完成會(huì)發(fā)出callback。三 實(shí)驗(yàn)環(huán)境森林火險(xiǎn)監(jiān)測(cè)軟件使用的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)是Visual Studio 2010(以下簡(jiǎn)稱(chēng)VS)，VS是一個(gè)有多個(gè)版本、兼容各種開(kāi)發(fā)語(yǔ)言(C、

4、C+、C#、VB等)、和各種主流數(shù)據(jù)庫(kù)(SQL Server、IBM、DB2、Oracle)的可擴(kuò)展開(kāi)發(fā)平臺(tái)。森林火險(xiǎn)監(jiān)測(cè)軟件軟件開(kāi)發(fā)語(yǔ)言是C#，使用的數(shù)據(jù)庫(kù)為MySql，使用Expression Blend4輔助設(shè)計(jì)界面。四、 程序源代碼using System.Windows;using System.Windows.Controls;using System.Windows.Threading;using System.Windows.Media.Animation;using FireMonitoring.Class;using MenuItem = System.Windows.Fo

5、rms.MenuItem;using MessageBox = Xceed.Wpf.Toolkit.MessageBox;using System.Windows.Media;using System.Diagnostics;using System.Linq;using System.Data;namespace FireMonitoring / <summary> / MainWindow.xaml 的交互邏輯 / </summary> public partial class MainWindow : Window public MainWindow() Init

6、ializeComponent(); _frontStoryboard = MyGrid.Resources"FrontClick" asStoryboard; _backStoryboard = MyGrid.Resources"BackClick" as Storyboard; Mystate.SetEnable += () => Configuration.btn_DataSave.IsEnabled =Mystate.btnDetection.Content.ToString() = "啟動(dòng)監(jiān)測(cè)" ? true : fa

7、lse; ; 五、 實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題，觀察到的結(jié)果1、森林火險(xiǎn)監(jiān)測(cè)軟件共有森林當(dāng)前狀態(tài)、節(jié)點(diǎn)管理和設(shè)置三個(gè)選擇卡，下面將介紹軟件的主要功能和流程圖。節(jié)點(diǎn)的添加和刪除，添加時(shí)先監(jiān)測(cè)輸入的節(jié)點(diǎn)編號(hào)是否正確，在去實(shí)體類(lèi)中監(jiān)測(cè)輸入的節(jié)點(diǎn)編號(hào)是否存在，最后在實(shí)例化一個(gè)節(jié)點(diǎn)，并綁定右擊菜單添加到部署圖中。流程圖如下（圖2.5所示）。刪除時(shí)，先提示是否刪除，確定后刪除數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)，成功后刪除界面上的節(jié)點(diǎn)。流程圖如下2、修改節(jié)點(diǎn)位置與保存位置，先由鼠標(biāo)單擊節(jié)點(diǎn)并拖動(dòng)改變位置，保存位置時(shí)計(jì)算節(jié)點(diǎn)當(dāng)前位置坐標(biāo)，并更新數(shù)據(jù)庫(kù)，固定節(jié)點(diǎn)。流程圖如下3、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)置當(dāng)打開(kāi)軟件并單擊頂部的設(shè)置選項(xiàng)卡，就會(huì)看到數(shù)據(jù)

8、庫(kù)設(shè)置的界面了（如圖1所示），軟件會(huì)自動(dòng)讀取前一次正確配置的并顯示在界面上（注意，這邊連接的是Mysql數(shù)據(jù)庫(kù)，使用其他數(shù)據(jù)庫(kù)信息將無(wú)法連接）。圖 1在界面上直接修改要連接的服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)、用戶(hù)名和密碼（無(wú)法看到具體值）。然后在單擊下面的測(cè)試連接按鈕來(lái)測(cè)試一下是否能連接上，如果設(shè)置正確，將會(huì)提示連接成功。當(dāng)然也可以直接單擊保存設(shè)置，因?yàn)樵诒４嬷昂笈_(tái)也會(huì)先測(cè)試一下，如果連接不上將提示連接失敗。如果成功保存，軟件將立即更換數(shù)據(jù)源為最新設(shè)置的數(shù)據(jù)庫(kù)連接。圖 24、節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)分析節(jié)點(diǎn)右擊菜單中還有一個(gè)功能沒(méi)有介紹，就是數(shù)據(jù)分析。通過(guò)單擊數(shù)據(jù)分析菜單進(jìn)入界面，進(jìn)入界面后會(huì)加載節(jié)點(diǎn)的信息并顯示。在右邊可以

9、看出節(jié)點(diǎn)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。左邊的統(tǒng)計(jì)容器中數(shù)據(jù)和右邊節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)都是動(dòng)態(tài)的，會(huì)間隔一段時(shí)間然后更新數(shù)據(jù)。圖中的每一條曲線(xiàn)表示節(jié)點(diǎn)的一項(xiàng)數(shù)據(jù)。下面的綠色滑動(dòng)按鈕可以切換數(shù)據(jù)項(xiàng)的顯示，從而方便觀察一項(xiàng)數(shù)據(jù)，例如只查看溫度。單擊返回主界面返回到顯示節(jié)點(diǎn)的界面。1）節(jié)點(diǎn)分布圖 32）節(jié)點(diǎn)管理圖 43）節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)分析圖 5六、 實(shí)驗(yàn)總結(jié)實(shí)驗(yàn)中主要是掌握森林防火的收數(shù)以及節(jié)點(diǎn)布置的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)環(huán)境的搭建也是重中之重。在操作中VS實(shí)驗(yàn)環(huán)境可以兼容多種語(yǔ)言和數(shù)據(jù)的可開(kāi)發(fā)的擴(kuò)展平臺(tái)。實(shí)訓(xùn)2：校園微環(huán)境監(jiān)測(cè)軟件（一）-節(jié)點(diǎn)程序燒錄、數(shù)據(jù)分析一、 實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)校園微環(huán)境監(jiān)測(cè)軟件（一）-節(jié)點(diǎn)程序燒錄、數(shù)據(jù)分析二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容說(shuō)明一

10、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解TinyOS消息緩沖抽象message_t。2、掌握用于抽象底層通信服務(wù)的基本通信接口名稱(chēng)及它們所實(shí)現(xiàn)的功能。3、 掌握活動(dòng)消息（AM）接口。4、 掌握基本通信組件。5、 理解BlinkToRadio程序代碼，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的無(wú)線(xiàn)通信。二 實(shí)驗(yàn)原理1、message_t：TinyOS的消息緩沖TinyOS提供了許多接口去抽象底層通信服務(wù)，所有的這些接口以及許多提供這些接口的組件使用共同的消息緩沖抽象：message_t（底層通信數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)），用nesC結(jié)構(gòu)體實(shí)現(xiàn)。2、通信接口與組件Ø 基本通信接口：（1）Packet：提供對(duì)message_t的基本訪(fǎng)問(wèn)（2）Send：提供

11、與地址無(wú)關(guān)的發(fā)送接口（3）Receive：提供基本消息的接收接口（4）PacketAcknowledgements：為每個(gè)包的請(qǐng)求確認(rèn)提供機(jī)制（5）RadioTimeStaming：提供時(shí)間戳Ø 活動(dòng)消息接口（1）AM層次實(shí)現(xiàn)了對(duì)radio的多路訪(fǎng)問(wèn)。“AM tpye”涉及到多路復(fù)用的領(lǐng)域。（2）支持AM服務(wù)的接口：a. AMPacket：提供基本的AM訪(fǎng)問(wèn)b. AMSend：提供基本的AM發(fā)送接口（3）一個(gè)節(jié)點(diǎn)的AM地址可以在初始化的時(shí)候設(shè)置：make install.n or meke reinstall.nØ 通信組件：許多組件實(shí)現(xiàn)了基本通信接口與AM接口（1）AMR

12、eceiverC - Provides: Receive, Packet, and AMPacket. （2）AMSenderC-Provides: AMSend, Packet, AMPacket, RacketAcknowledgements as Acks. （3）AMSnooperC - Provides Receive, Packet, and AMPacket. （4）AMSnoopingReceiverC - Provides Receive, Packet, and AMPacket. （5）ActiveMessageAddressC 提供用來(lái)得到或設(shè)置節(jié)點(diǎn)AM地址的命令（少用

13、）三 實(shí)驗(yàn)環(huán)境1、JDK1.6 for windows2、Cygwin with TinyOS 2.x3、UltraEdit / EditPlus三、程序源代碼#ifndef BLINKTORADIO_H#define BLINKTORADIO_Henum AM_BLINKTORADIO=6,TIMER_PERIOD_MILLI = 250;Typedef nx_struct BlinkToRadioMsgNx_uint16_t nodeid;Nx_uint16_t counter;BlinkToRadioMsg;#endif#include <Timer.h>#include &

14、quot;BlinkToRadio.h" configuration BlinkToRadioAppC implementation components MainC; components LedsC; components BlinkToRadioC as App; components new TimerMilliC() as Timer0;components ActiveMessageC; components new AMSenderC(AM_BLINKTORADIO); components new AMReceiverC(AM_BLINKTORADIO);App.Bo

15、ot -> MainC; App.Leds -> LedsC; App.Timer0 -> Timer0; App.Packet -> AMSenderC; App.AMPacket -> AMSenderC; App.AMControl -> ActiveMessageC; App.AMSend -> AMSenderC; App.Receive -> AMReceiverC;COMPONENT=BlinkToRadioAppCCFLAGS += -DCC2420_DEF_CHANNEL=13CFLAGS += -DCC2420_DEF_RFP

16、OWER=5CFLAGS += -DENABLE_PRCFLAGS += -I$(TOSDIR)/lib/printfCFLAGS += -DTOSH_DATA_LENGTH=128include $(MAKERULES)typedef nx_struct BlinkToRadioMsg nx_uint16_t nodeid; nx_uint16_t counter; BlinkToRadioMsg;四、實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題，觀察到的結(jié)果1、重新實(shí)現(xiàn)Blink（1）進(jìn)入tmp文件夾并創(chuàng)建文件夾，取名BlinkToRadio，進(jìn)入這個(gè)文件夾。cd /tmpmkdir BlinkToRadi

17、ocd BlinkToRadio（2）新建模塊文件BlinkToRadio.nc 編寫(xiě)頭文件pr.h圖 6（3）TIMER_PERIOD_MILLI的值被定義頭文件BlinkToRadio.h中（4）編寫(xiě)配件BlinkToRadioApp.nc，連接提供和使用各接口的組件（5）最后創(chuàng)建Makefile文件圖 72、定義消息結(jié)構(gòu)typedef nx_struct BlinkToRadioMsg nx_uint16_t nodeid; nx_uint16_t counter; BlinkToRadioMsg;3、發(fā)送數(shù)據(jù)包（1）找出相應(yīng)的接口和組件，使我們能夠控制收發(fā)器（radio）并對(duì)messa

18、ge_t進(jìn)行操作。我們使用AMSend接口來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)包，Packet和AMPacket接口進(jìn)入message_t抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型。這些接口都用組件AMSendC來(lái)提供，雖然它們也可以由ActiveMessageC來(lái)提供，但是AMSendC提供了虛擬抽象（virtualized abstraction）。因?yàn)槭瞻l(fā)器是一個(gè)公共資源，不同的組件都可以使用，所以需要將它虛擬化以避免不同組件間的相互干擾（后面課程會(huì)講）。同時(shí)，我們使用由組件ActiveMessageC提供的SplitControl來(lái)開(kāi)啟和關(guān)閉收發(fā)器。（2）更新BlinkToRadio.nc中的module板塊代碼，用uses語(yǔ)句添加上述接口

19、。注意，這里SplitControl被重命名為AMControl，通過(guò)as關(guān)鍵字。（3）聲明新變量，并初始化。在定時(shí)器開(kāi)始之前，首先要徹底開(kāi)啟收發(fā)器。圖 8（4）把本應(yīng)用程序所用到的接口與提供該接口的組件連接起來(lái)。4、接受數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)包接受過(guò)稱(chēng)的步驟與發(fā)送過(guò)程類(lèi)似。（1）找到提供訪(fǎng)問(wèn)收發(fā)器并可以操作message_t類(lèi)型的接受和組件。通過(guò)查找，我們使用Receive接口來(lái)接受數(shù)據(jù)包。（2）更新BlinkToRadio.nc中的module板塊代碼，添加Receive接口。（3）聲明新變量，并初始化。這里不需要添加任何新的變量。（4）添加程序邏輯。數(shù)據(jù)接受是一個(gè)基于事件驅(qū)動(dòng)的過(guò)稱(chēng)，所以不需要添加任

20、何命令。（5）實(shí)現(xiàn)所有用到的接口中所包含的事件（events）。receive事件首先需要確認(rèn)所接受到的數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度是否符合之前定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度。定義一個(gè)指針指向收到的數(shù)據(jù)包的payload部分，然后，將數(shù)據(jù)包中的counter值顯示在節(jié)點(diǎn)的燈上。（6）更新配件中implementation板塊中的代碼，添加相應(yīng)的組件。（7）把本應(yīng)用程序所用到的接口與提供該接口的組件連接起來(lái)。五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)在Linux下配置文件，并將程序燒錄到節(jié)點(diǎn)里方便下面sick節(jié)點(diǎn)收數(shù)的完成。實(shí)訓(xùn)3：校園微環(huán)境監(jiān)測(cè)軟件（二）-收數(shù)、配置接入服務(wù)器信息一、 實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)校園微環(huán)境監(jiān)測(cè)軟件（二）-收數(shù)、配置接入服務(wù)器信息二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)

21、容說(shuō)明1、了解校園微環(huán)境監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)與PC通信的數(shù)據(jù)包。2、掌握PC如何從網(wǎng)絡(luò)中收集數(shù)據(jù)，如何向節(jié)點(diǎn)發(fā)送命令。3、 掌握BaseStation程序和net.tinyos.tools.Listen，讀出串口信息。4、 掌握MIG的使用，并能運(yùn)用它來(lái)生成消息結(jié)構(gòu)的Java、Python或C接口。5、掌握mysql客戶(hù)端工具-Navicat for mysql使用。三 實(shí)驗(yàn)環(huán)境1、JDK1.6 for windows2、Cygwin with TinyOS 2.x3、UltraEdit / EditPlus三、程序源代碼using System;using System.Collections.Gene

22、ric;using System.Data;using System.Linq;using System.Text;using MySql.Data.MySqlClient;namespace FireMonitoring.Class / <summary> / 提供數(shù)據(jù)處理靜態(tài)方法的類(lèi) / </summary> class MySqlData public static MySqlConnection mycon = new MySqlConnection(FireMonitoring.Properties.Settings.Default.MysqlCon); st

23、atic DataTable TempDt; static MySqlDataAdapter Sda; public static SensingData LinqData = new SensingData(mycon); / <summary> / 執(zhí)行查詢(xún)的Mysql語(yǔ)句,并返回結(jié)果的DataTable / </summary> / <param name="SqlStr"></param> / <returns></returns> public static DataTable Query(s

24、tring SqlStr) Sda = new MySqlDataAdapter(SqlStr, mycon); TempDt = new DataTable(); try Sda.Fill(TempDt); catch (Exception) throw; return TempDt; / <summary> / 返回連接是否可以打開(kāi) / </summary> internal static bool IsConnect get try return LinqData.DatabaseExists(); catch (Exception) return false;

25、throw; finally mycon.Close(); internal static bool NodeInfoSumbit() try LinqData.SubmitChanges(); return true; catch (Exception) return false; 四、實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題，觀察到的結(jié)果1、環(huán)境要求 JDK 下載首先安裝JDK最新版本JDK1.6或JDK1.7，DK1.6 安裝我們以安裝JDK1.6版本為例來(lái)介紹JDK的安裝過(guò)程。按照向?qū)б徊揭徊竭M(jìn)行。在安裝時(shí)需記住安裝的路徑，在配置環(huán)境變量時(shí)將會(huì)用到這個(gè)安裝路徑。默認(rèn)安裝路徑是C:Program Fi

26、les配置環(huán)境變量使用JDK一共需要配置三個(gè)環(huán)境變量：JAVA_HOME、classpath和path;這里就配置JAVA_HOME和path就夠了。2.客戶(hù)端工具-Navicat 應(yīng)用1.安裝mysql2.導(dǎo)入數(shù)據(jù)圖 9五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)實(shí)驗(yàn)主要是安裝數(shù)據(jù)庫(kù)SQL，數(shù)據(jù)的導(dǎo)入以及查看數(shù)據(jù)的內(nèi)容就簡(jiǎn)單得多了。在安裝中數(shù)據(jù)庫(kù)必須一次成功，如果失敗，則必須將安裝文件徹底清除否則數(shù)據(jù)庫(kù)就會(huì)運(yùn)行失敗。實(shí)訓(xùn)4：校園微環(huán)境監(jiān)測(cè)軟件（三）-數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)接入一、 實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)校園微環(huán)境監(jiān)測(cè)軟件（三）-數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)接入二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容說(shuō)明一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解如何運(yùn)用節(jié)點(diǎn)上的傳感器采集數(shù)據(jù)。2、掌握客戶(hù)端工具-Navicat fo

27、r mysql使用程序，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。3、 利用PC與MYSQL之間的通信工具，把采集到的數(shù)據(jù)顯示出來(lái)。二 實(shí)驗(yàn)原理1、 基本介紹三 實(shí)驗(yàn)環(huán)境1、JDK1.6 for windows2、Cygwin with TinyOS 2.x3、UltraEdit / EditPlus三、程序源代碼configuration SenseAppCimplementation components SenseC, MainC, LedsC, new TimerMilliC(); components new DemoSensorC() as Sensor; SenseC.Boot -> MainC; SenseC.Leds -> LedsC; SenseC.Timer -> TimerMilliC; SenseC.Read -&