【基于QT的智能安防系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)12000字（論文）】

目錄第1章引言1.1開發(fā)和設(shè)計的背景如今，大眾逐漸了解到了健身的重要性與好處，更是掀起了全民健身的熱潮。廣大民眾也深刻意識到參加體育活動不僅可以豐富拓展生活，也能滿足提高自己的生活質(zhì)量和健康水平的硬性需求[1]。近些年，越來越多的人們開始注重自身的健康問題，“強身健體”的意識在民眾心中變得尤為重要。因此，相關(guān)體育產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，社會上出現(xiàn)了更多的專業(yè)的運動場所為大家提供一個良好的運動環(huán)境。游泳適宜廣泛不同年齡群體參與，并且增強心肺，塑造體型的效果尤為明顯，所以游泳是廣受大眾熱愛的運動項目之一。如今的游泳館不僅提供了游泳場地，還有很多配套設(shè)施和區(qū)域為泳客提供方便。但是隨著選擇去游泳館運動的人數(shù)增加，游泳館的工作人員也承擔了更高強度的日常工作，致使工作人員出現(xiàn)疏漏或游泳館安全隱患爆發(fā)的可能性增加，該種情況會對人身安全以及財產(chǎn)安全造成較大的威脅。公共場所的正常運轉(zhuǎn)，是以保障人們的安全為前提的。如何防患火災(zāi)、監(jiān)測場所的安全情況以及對突發(fā)緊急事件的處理措施是公共場所的管理系統(tǒng)設(shè)計時需要密切關(guān)注的問題[2]。所以，游泳館管理人員應(yīng)該積極面對，仔細考慮以改善游泳館高負荷運轉(zhuǎn)的現(xiàn)狀。1.2目的及意義游泳館的游客數(shù)量增多，不確定因素就會增加，如：泳客不遵守規(guī)定使用明火等。工作人員的工作負擔增加，難免會有百密一疏的時候，若是不慎發(fā)生火災(zāi)，不僅會對場館內(nèi)的財產(chǎn)，而且會對人員造成非常大的傷害[3]。游泳館安防系統(tǒng)為了防止游泳館的安全隱患發(fā)生，時刻監(jiān)測場館內(nèi)的可燃氣體濃度和火焰，若是監(jiān)測到異常情況，會第一時間發(fā)出警報，提醒游泳館的工作人員和泳客盡快撤離，并記錄異常情況和時間。第二方面，游泳館安防系統(tǒng)可以幫助工作人員方便地控制更衣室、淋浴間等場所的燈光和風扇地控制；泳池的水溫以及場館地室溫也可以根據(jù)游泳館工作人員的設(shè)定自動調(diào)整，以最大程度減少工作人員的瑣碎工作，使得工作人員有充沛的精力保證泳客的安全，減少游泳館內(nèi)的對財產(chǎn)和人身安全的威脅。在設(shè)計該系統(tǒng)的過程中，我了解了一套系統(tǒng)從無到有的形成過程。從最開始的想法萌發(fā)到開始編寫代碼，每次為了解決遇到的問題，查閱資料都讓我學習到了更多的知識，讓我的思維更加開闊。老師的幫助和與同學的討論也讓我體驗到了更加真實的開發(fā)過程。在設(shè)計過程中讓自己有了不斷地進步，而且我對自己有了更清楚地認識，使得這個系統(tǒng)的完成有意義。1.3論文結(jié)構(gòu)安排論文主要完成以下部分：第一章為引言，主要介紹了游泳館安防系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計的背景，該系統(tǒng)設(shè)計的目的以及意義，并對相關(guān)基本的理論與概念做出簡要分析。第二章主要介紹該系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境、所需要使用的技術(shù)以及開發(fā)工具。第三章為該系統(tǒng)從三個方面進行了可行性分析，并且根據(jù)項目背景以及目的進行需求分析。第四章為游泳館安防系統(tǒng)設(shè)計，這一章節(jié)從結(jié)構(gòu)與功能兩方面介紹了系統(tǒng)設(shè)計。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了模塊圖并加以說明。系統(tǒng)功能的設(shè)計這一部分，展示了游泳館安防系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程圖，并將九個功能模塊進行描述和解釋。第五章描述了系統(tǒng)架構(gòu)的實現(xiàn)，展示各個功能的實現(xiàn)方法和效果。第六章基于第五章實現(xiàn)的各個功能根據(jù)測試用例對系統(tǒng)進行了測試，展示了測試結(jié)果。第七章對系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)的過程以及本文進行總結(jié)，并且分析該系統(tǒng)的不足之處，便于今后的改進。論文最后一部分是致謝和參考文獻。第2章相關(guān)技術(shù)與工具第2章相關(guān)技術(shù)與工具2.1關(guān)鍵技術(shù)2.1.1ZigBee無線通訊技術(shù)ZigBee無線通訊技術(shù)，具有工作在三個常見頻段上以及傳輸距離可以控制在75米內(nèi)的特點，所以它是一種適合于在傳輸范圍小以及傳輸速率低的電子元器件之間的一種新興的無線通訊技術(shù)[4]。ZigBee本質(zhì)上是一種速率較低的雙向無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，擁有低功耗、低成本、快速、可靠以及安全等突出優(yōu)勢。ZigBee在實現(xiàn)近距離傳輸?shù)耐瑫r，可以極為明顯的降低消耗。同時，ZigBee擁有休眠狀態(tài)，使得ZigBee的耗電量保持在極低的水平，配備兩節(jié)五號電池的ZigBee設(shè)備可持續(xù)使用超過半年的時間，并且ZigBee的具有非?？焖偾袚Q工作狀態(tài)的能力，一般進入工作狀態(tài)的時間不超過15ms。另一方面，ZigBee可采用網(wǎng)狀等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[5]，所以ZigBee非常適用于智能控制、工業(yè)、公共安全等要求低功耗和需要可靠傳輸?shù)膱鼍昂皖I(lǐng)域。2.1.2Socket網(wǎng)絡(luò)通信Socket是一種物聯(lián)網(wǎng)通信中非常常見的一種通信方式。它是一個存在于抽象層中的編程接口，應(yīng)用層能夠調(diào)用來達到實現(xiàn)進程通信的功能[6]。換言之，通過Socket，我們便可以使用TCP/IP協(xié)議。2.1.3傳感技術(shù)傳感技術(shù)是利用傳感器感知周圍事物與環(huán)境獲取各種信息，再將模擬信號通過特定方法轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，傳給處理器，最終得到符合人類思維的數(shù)據(jù)[7]。2.2開發(fā)工具2.2.1QtQt是一個使用C++語言的設(shè)計開發(fā)圖形用戶界面應(yīng)用程序的框架，可以供開發(fā)者在不同平臺上使用，能夠更好滿足開發(fā)者的不同需求。Qt設(shè)計圖形用戶界面有多種方式，其一是直接通過UI界面使用內(nèi)部提供的組件，其二是通過代碼實現(xiàn)用戶界面的設(shè)計以及功能的設(shè)計。Qt不僅具有良好的封裝機制，同時其信號與槽的機制可以完成對象與對象之間的聯(lián)系。一個信號可以被槽函數(shù)接受并完成槽函數(shù)內(nèi)的事件，一個信號可以與多個槽函數(shù)對應(yīng)，這使得Qt為開發(fā)者帶來了極大的便利[8]。2.2.2VMwareWorkstationVMwareWorkstation軟件可以幫助電腦用戶實現(xiàn)在一臺電腦中運行不同系統(tǒng)的功能，其每一個窗口都可以加載一臺不同的虛擬機供用戶使用。VMwareWorkstation功能全面，操作界面簡單明了，非常適合計算機領(lǐng)域的用戶進行開發(fā)和測試等工作。2.3開發(fā)環(huán)境游泳館安防系統(tǒng)是在VMwareWorkstation中使用Ubuntu12.03版本的Linux系統(tǒng)開發(fā)的。Linux不僅是一個免費開源，而且支持使用者們自由傳播，其支持多線程的特點使它成為了廣受歡迎的操作系統(tǒng)[9]。Linux不僅僅穩(wěn)定，最大的特點是它開源軟件，隨著互聯(lián)網(wǎng)不斷發(fā)展，Linux得到了來自全世界計算機愛好者以及專業(yè)人員的支持，使其在個人電腦以及嵌入式系統(tǒng)上都有很大的發(fā)展[10]。其次，Linux的核心防火墻組件性能高效，能夠保證系統(tǒng)的安全，非?？煽?。系統(tǒng)的開發(fā)以ZigBee無線通訊技術(shù)的芯片作為節(jié)點，處理器為Exynos4412的開發(fā)板作為終端。PC中裝有MicrosoftWindows7操作系統(tǒng)，借助VMwareWorkstation使用Ubuntu10，安裝Linux系統(tǒng)和交叉編譯環(huán)境。在Linux系統(tǒng)中使用Qt對系統(tǒng)界面進行開發(fā)，并移植于開發(fā)板中。第3章可行性研究與需求分析3.1可行性研究3.1.1市場可行性體育行業(yè)在我國處于蓬勃發(fā)展的狀態(tài)，不僅僅因為人們對體育項目的了解增多，也歸因于人們的心中，健身的意識更加強烈，通過運動來保持健康的觀念在大眾心中逐漸形成。近些年，游泳健身的好處，如：鍛煉心肺功能，提高體能，打造好看的形體等被民眾所了解，人們對游泳健身的需求和熱情不斷升高。夏季時，參與游泳運動的青少年以及兒童在其群體中占據(jù)了很大的比例。由此可見，游泳運動非常受兒童與年輕人的喜愛[11]。我們從另一種角度考慮，兒童是祖國的花朵、祖國的未來；年輕人所處的年齡階段正是事業(yè)剛開始發(fā)展，正在承擔很大的家庭責任與社會責任的一個群體。這兩個年齡階段的人在我們的國家都扮演者非常重要，不可或缺的角色。所以保障這兩個年齡群體的人們在運動時的安全是非常重要的。雖然如今的游泳館不論從環(huán)境，設(shè)施，保障措施還是人員配備都變得更加完善。但是游泳館畢竟是一個公共場所，泳客的數(shù)量增加會帶來更多的不安全因素和難以發(fā)現(xiàn)的安全隱患。另一個方面，游泳館配備的風扇，熱水器的數(shù)量較多，使得發(fā)生火災(zāi)的安全隱患增加。因此，時刻監(jiān)測游泳館內(nèi)的安全情況是非常必要的。游泳館工作人員的存在不僅僅是為了維持場館的正常運營，也是為了從各個方面做好工作以保障泳客的安全。救生員需要時刻關(guān)注泳池的情況，當有溺水情況發(fā)生時，需要立即反應(yīng)并且有能力維持場面秩序[12]；前臺工作人員應(yīng)當禁止有心臟病等疾病的泳客入場，禁止泳客食用酒精飲料等。工作人員的存在意義重大，因為他們的每一項工作都和泳客的生命安全息息相關(guān)。游泳館的工作人員的工作非常繁忙，且要求很高，不容有差錯。所以，為了保證游泳館內(nèi)的工作人員有充沛的精力高標準地完成重要工作，應(yīng)當在其他方面減少工作人員工作內(nèi)容的瑣碎，如更衣室、淋浴間地燈光、風扇以及空調(diào)的開關(guān)，或水溫的控制。游泳館安防系統(tǒng)可以讓工作人員很方便地控制，節(jié)省了時間。綜上所述，游泳館安防系統(tǒng)可以解決市場上游泳館的工作人員高負荷運轉(zhuǎn)的問題，可以有效減輕工作人員的工作強度，并幫助工作人員監(jiān)測游泳場館內(nèi)的安全情況。所以，游泳館安防系統(tǒng)在市場上可行。3.1.2技術(shù)可行性隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，配合著傳感技術(shù)和ZigBee無線通訊技術(shù)，專業(yè)人員在各個領(lǐng)域和很多公共區(qū)域都已經(jīng)實現(xiàn)了利用數(shù)據(jù)可視化提高生活便利性、安全性等[13]。游泳館安防系統(tǒng)使用Qt進行開發(fā)，語言使用的是C++，可以看作是一種C++的延伸，因為Qt的類都通過C++編寫。同時，Qt也繼承了C++的很多優(yōu)點。首先，Qt的可移植性使其能夠在很多不同的平臺中正常運行。同樣，良好的移植性也說明使用Qt中編寫的程序，甚至不用做太多修改就可以在其他系統(tǒng)中運行。其次，Qt具有面向?qū)ο蟮奶匦訹14]。所以Qt中有很多已經(jīng)封裝好的方法可以直接調(diào)用，使得程序的模塊化程度很高，有很好的重用性，對于開發(fā)編寫代碼的人員非常的友好和方便。最后，Qt中有一個非常好用的對象間通信的方法，信號和槽。這種方法有一個基本的特點，一個信號可以連接到多個槽；多個不同的信號也可以連接到同一個槽。這種方法的應(yīng)用有非常多，例如：程序里頁面的跳轉(zhuǎn)，不僅可以保留上次頁面的狀態(tài)，還可以節(jié)省資源，保證頁面跳轉(zhuǎn)速度處于一個較高的水平等。另一方面，系統(tǒng)所使用的ZigBee無線通訊技術(shù)是一種非常省電的技術(shù)。因為很短的工作周期，且具有休眠模式，同時接受與發(fā)送信息的功耗較低，所以可以保證一塊電池可以工作很長的時間。綜上所述，游泳館安防系統(tǒng)技術(shù)上具有可行性。3.1.3經(jīng)濟可行性隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，應(yīng)用在生活和各行各業(yè)的嵌入式產(chǎn)品已經(jīng)不可枚舉，很多產(chǎn)品和技術(shù)的價格也十分合理[15]。其次，游泳館安防系統(tǒng)只需要一個終端便可實現(xiàn)保障人身、財務(wù)安全并且能夠在一定程度減少人力耗費，因此該系統(tǒng)在經(jīng)濟上具有一定可行性。3.2需求分析3.2.1需求描述游泳館安防系統(tǒng)可以監(jiān)測場館內(nèi)的安全情況，如：有無火焰和可燃氣體。若有異常情況，能夠及時采取相關(guān)措施，如：發(fā)出警報等。第二方面，遇到緊急情況，管理員可以利用系統(tǒng)立即發(fā)送緊急求助信息。第三方面，管理員可以通過系統(tǒng)控制各個場景的燈光，風扇以及空調(diào)的運作，可以設(shè)定數(shù)值讓室內(nèi)溫度和泳池水溫自行調(diào)整。3.2.2功能需求游泳館安防系統(tǒng)的功能需求主要分為三個模塊，分別是自動控制模塊、安防檢測模塊和緊急求助模塊。為了確保該系統(tǒng)的安全性，工作人員需要使用自己的賬戶進行登錄。登陸成功后，便可以開始相關(guān)操作。驗收標準：只有輸入正確的賬戶和密碼方可進入系統(tǒng)。如圖3.1所示，自動控制模塊分為三部分：水溫控制、溫度控制以及燈光調(diào)節(jié)。圖3.1自動控制模塊用例圖水溫控制的功能主要是調(diào)節(jié)泳池里的水溫。游泳場館的工作人員進入水溫控制的界面后，可以根據(jù)按鈕來調(diào)節(jié)預(yù)設(shè)水溫的值，調(diào)溫設(shè)備會根據(jù)工作人員預(yù)設(shè)的值自行調(diào)整以將泳池的水溫維持在預(yù)設(shè)的水溫。溫度控制的功能主要是調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度。游泳場館的工作人員進入到溫度控制的界面后，可以根據(jù)按鈕來調(diào)節(jié)預(yù)設(shè)的室溫值，調(diào)溫設(shè)備會根據(jù)預(yù)設(shè)值來調(diào)節(jié)游泳場館的室內(nèi)溫度，以達到將室內(nèi)溫度維持在預(yù)設(shè)值的功能。水溫控制和溫度控制的驗收標準：溫濕度傳感器可以實時準確測得當前水溫和室溫，調(diào)溫設(shè)備能及時根據(jù)預(yù)設(shè)值進行調(diào)整。燈光調(diào)節(jié)的功能主要為了控制游泳場館里幾個場景的燈光。工作人員進入到燈光調(diào)節(jié)的界面后，可以選擇更衣室、淋浴間以及泳池三個場景。界面有開燈和關(guān)燈的按鈕，可以通過此按鈕來控制燈光。另外，該系統(tǒng)還可以通過開關(guān)按鈕來控制更衣室和淋浴間的風扇和空調(diào)設(shè)備。驗收標準：通過開關(guān)按鈕操作燈光、風扇以及空調(diào)設(shè)備，響應(yīng)時間不超過2s。泳池燈光共分為三級。工作人員可以通過按鈕手動調(diào)節(jié)燈光的三種亮度。也可以選擇智能調(diào)光的模式，進入到該模式后，光敏傳感器會根據(jù)當前檢測到的光敏值自行調(diào)整泳池的燈光。驗收標準：在智能調(diào)光模式下，若光線太暗，燈光亮度會自動地加大，若光線太強，燈光的亮度會自動降低。游泳館安防系統(tǒng)地第二個主要模塊是安防檢測，如圖3.2所示，該模塊分為四個部分：可燃氣體監(jiān)測、火焰監(jiān)測、報警記錄以及紅外監(jiān)測。圖3.2安防檢測模塊用例圖可燃氣體監(jiān)測的功能可以實時地監(jiān)測游泳場館內(nèi)的可燃氣體情況。若有超標會在系統(tǒng)界面提醒，并自動打開風扇幫助將可燃氣體從室內(nèi)排出。驗收標準：若可燃氣體傳感器監(jiān)測到可燃氣體并超過危險值，能夠及時反饋，并自動地打開風扇，響應(yīng)時間不超過2s。火焰監(jiān)測的功能可以實時監(jiān)測游泳館內(nèi)是否有明火。若是監(jiān)測到有強烈火焰，會自動地立即發(fā)出警報，并在系統(tǒng)界面上提示，讓群眾盡快撤離。驗收標準：若火焰?zhèn)鞲衅鞅O(jiān)測到明火并超過了危險值，可以立即發(fā)出警報，響應(yīng)時間不超過2s。報警記錄的功能可以記錄監(jiān)測到的異常情況，如：可燃氣體超標、有明火發(fā)生的時間，供工作人員的后續(xù)工作使用。驗收標準：報警記錄功能能夠準確及時記錄異常情況的類別和時間。此模塊的最后一個功能是紅外監(jiān)測。游泳場館的工作人員在即將閉館的時間內(nèi)進入到該功能界面后，可以選中紅外開關(guān)，此時紅外監(jiān)測打開。若場館內(nèi)還有人員未離開，系統(tǒng)界面會顯示，以提示工作人員盡快清場。清場后，工作人員在進行完日常的消殺工作后，可以點擊添加記錄將進行消殺工作的時間，點擊保存記錄可以將記錄保存到文件系統(tǒng)以便供日后工作需要時查看和使用。驗收標準：紅外傳感器可以及時檢測到人體，并在1s內(nèi)在系統(tǒng)界面做出提示反饋。記錄的時間標準為年-月-日，時-分-秒。該系統(tǒng)的第三個主要模塊是緊急求助。如圖3.3所示。圖3.3緊急求助模塊用例圖若游泳場館發(fā)生了緊急情況，工作人員可進入到該界面。該功能模擬游泳館安防系統(tǒng)的客戶端向游泳館所在地附近的消防隊系統(tǒng)發(fā)送求助信息的功能。若發(fā)生火災(zāi)或可燃氣體超標的情況，工作人員可分別點擊可燃氣體超標和火災(zāi)兩個按鈕立即發(fā)送求助信息。若有其他情況，工作人員也可以在編輯欄里編輯具體的求助信息發(fā)送。該界面還有一個系統(tǒng)測試的按鈕，工作人員可以定期地點擊該按鈕發(fā)送測試信息以確認系統(tǒng)的通信處于良好的狀態(tài)。3.2.3非功能需求系統(tǒng)應(yīng)能夠滿足穩(wěn)定性、安全性和可靠性等方面的要求，具體需求如下：（1）精度：時間形式為HH:MM,可精確到秒。（2）安全性需求：只有正確的賬號和密碼方可登陸系統(tǒng)。（3）易用性需求：系統(tǒng)具有清晰明了的區(qū)域劃分，字體清晰，界面布局基本符合工作人員的操作習慣。第4章游泳館安防系統(tǒng)設(shè)計第4章游泳館安防系統(tǒng)設(shè)計4.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計游泳館安防系統(tǒng)分別由硬件和軟件兩個部分組成，如圖4.1所示：圖4.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計硬件部分包括使用SamsungExynos4412處理器的開發(fā)板、傳感器以及PC。軟件部分包括Qt開發(fā)的系統(tǒng)界面，ZigBee無線通訊技術(shù)以及Linux系統(tǒng)。4.2系統(tǒng)功能設(shè)計4.2.1登錄模塊的設(shè)計游泳館安防系統(tǒng)主要面向游泳場館的工作人員，所以需要工作人員輸入正確的賬戶和密碼才能進入系統(tǒng)。4.2.2溫度控制模塊的設(shè)計溫度控制模塊主要目的是為了方便工作人員可以更加方便地控制游泳場館內(nèi)的室溫。業(yè)務(wù)流程如圖4.2所示：圖4.2溫度控制流程圖游泳館工作人員進入自動控制模塊，點擊溫度控制按鈕進入功能界面，界面上可以顯示由溫濕度傳感器測得的當前的室內(nèi)溫度和濕度。工作人員可以通過按鈕調(diào)節(jié)預(yù)設(shè)溫度，若是預(yù)設(shè)溫度小于當前室內(nèi)溫度，繼電器會打開，并且系統(tǒng)界面上會出現(xiàn)黃色的暖風標識；若是預(yù)設(shè)溫度大于當前室內(nèi)溫度，繼電器會打開，并且系統(tǒng)界面上會出現(xiàn)藍色的冷風標識。4.2.3水溫控制模塊的設(shè)計水溫控制模塊主要是為了工作人員可以更方便地控制游泳池的水溫。業(yè)務(wù)流程如圖4.3所示：圖4.3水溫控制流程圖游泳場館工作人員進入自動控制模塊，點擊水溫控制按鈕進入功能界面，界面上會顯示由溫濕度傳感器檢測到的水溫。工作人員通過按鈕調(diào)節(jié)預(yù)設(shè)水溫，若是預(yù)設(shè)水溫小于當前水溫，繼電器打開，系統(tǒng)界面上顯示黃色加熱標識；若是預(yù)設(shè)水溫大于當前水溫，繼電器打開，系統(tǒng)界面上顯示白色降溫標識。4.2.4燈光調(diào)節(jié)模塊的設(shè)計燈光調(diào)節(jié)模塊是為了工作人員可以及時對游泳場館的各個場景的燈光進行控制，業(yè)務(wù)流程如圖4.4所示：圖4.4燈光調(diào)節(jié)流程圖游泳場館工作人員進入自動控制模塊，點擊燈光調(diào)節(jié)按鈕進入功能界面，選擇要控制的場所更衣室或者游泳池后，點擊按鈕對燈光、排氣扇和空調(diào)進行開和關(guān)的控制。工作人員選擇游泳池后，界面上顯示當前由光敏傳感器檢測到的光敏值。工作人員可以選擇智能調(diào)光模式，若沒有進入智能調(diào)光模式可以通過按鈕調(diào)節(jié)游泳池的燈光；若進入了智能調(diào)光模式，燈光會根據(jù)光敏值自動調(diào)整。若光敏值太大，光照太強，燈光會適當降低亮度；若光敏值太小，光線太弱，燈光會適當增加亮度。4.2.5大門控制模塊的設(shè)計大門控制模塊是方便游泳場館的工作人員在營業(yè)之前做好準備工作后以及每日閉館后能更方便地控制游泳場館的大門，業(yè)務(wù)流程如圖4.5所示：圖4.5大門控制流程圖游泳場館工作人員點擊界面的大門圖標，可以進入該功能界面。工作人員可以通過點擊開門以及關(guān)門按鈕控制游泳場館大門的開關(guān)。4.2.6可燃氣體模塊的設(shè)計可燃氣體模塊為了實時監(jiān)測游泳場館內(nèi)的可燃氣體含量，在出現(xiàn)異常情況時能夠及時作出反應(yīng)。通過可燃氣體傳感器測得的實時可燃氣體濃度，將數(shù)值顯示在系統(tǒng)界面上，若數(shù)值超過預(yù)設(shè)的臨界值，系統(tǒng)自動將排氣扇打開并且系統(tǒng)界面出現(xiàn)提示；若不超過則不打開排氣扇，系統(tǒng)界面沒有提示。4.2.7火焰監(jiān)測模塊的設(shè)計火焰檢測模塊為了保障游泳場館內(nèi)的財產(chǎn)以及人身安全，實時監(jiān)測場館內(nèi)的明火情況。通過火焰?zhèn)鞲衅鳒y得的實時火焰濃度，將數(shù)值顯示在系統(tǒng)界面上，若數(shù)值超過預(yù)設(shè)的臨界值，系統(tǒng)將自動立即發(fā)出警報，界面出現(xiàn)警報提示；若數(shù)值未超過危險臨界值，系統(tǒng)不會發(fā)出警報，界面沒有提示。4.2.8報警記錄模塊的設(shè)計報警記錄模塊是為了記錄游泳場館內(nèi)發(fā)生過的異常情況，如可燃氣體濃度超標，火焰太大，業(yè)務(wù)流程如圖4.6所示：圖4.6報警記錄流程圖游泳場館的工作人員進入安防檢測模塊，點擊報警記錄按鈕進入到功能界面。若游泳場館內(nèi)發(fā)生過異常情況，將會有記錄顯示在界面上，若沒有異常情況發(fā)生，則不會有記錄。4.2.9紅外監(jiān)測模塊的設(shè)計紅外監(jiān)測模塊是為了游泳場館臨近閉館時，更方便地讓游泳場館地工作人員知道場館內(nèi)有無人員逗留，方便工作人員進行后續(xù)工作，業(yè)務(wù)流程如圖4.7所示：圖4.7紅外監(jiān)測流程圖游泳場館工作人員進入到安防檢測模塊，點擊紅外監(jiān)測按鈕進入到功能界面。場館臨近閉館時，工作人員可以點擊按鈕，打開紅外監(jiān)測傳感器。若紅外監(jiān)測傳感器檢測到場館內(nèi)有人員逗留，系統(tǒng)界面會出現(xiàn)提示，工作人員可以及時清場。等清場后，工作人員可以進行后續(xù)消殺工作，完成后增加一條工作記錄，并將工作記錄保存到文件系統(tǒng)。4.2.10緊急求助模塊的設(shè)計緊急求助模塊是給游泳場館遇到緊急情況時，提供一個能夠及時地發(fā)送求助信息的方法，業(yè)務(wù)流程如圖4.8所示：圖4.8緊急求助流程圖當場館內(nèi)發(fā)生緊急情況時，游泳場館功能界面。根據(jù)情況發(fā)送對應(yīng)的就緊急求助信息。若是有其他需要求助的事情，可以在編輯欄里編輯具體的求助信息并發(fā)送。工作人員也可以通過系統(tǒng)測試按鈕確認該功能處于良好的狀態(tài)。第5章游泳館安防系統(tǒng)實現(xiàn)第5章游泳館安防系統(tǒng)實現(xiàn)5.1系統(tǒng)架構(gòu)的實現(xiàn)通過Qt制作系統(tǒng)界面，將主界面分為三個模塊。第一個自動控制模塊，包含溫度控制、水溫控制以及燈光控制三個功能，點擊按鈕就可進入相應(yīng)的功能界面；第二個安防檢測模塊，包含可燃氣體、火焰監(jiān)測、報警記錄以及紅外檢測；第三個注意事項模塊有管理員和救生員的安全規(guī)范守則。主界面上還有大門控制功能界面和緊急求助功能界面的按鈕。最后，主界面會接受所有的數(shù)據(jù)，通過信號與槽的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送給各個子界面。主界面實現(xiàn)效果如圖5.1、圖5.2、圖5.3所示。圖5.1自動控制模塊圖5.2安防檢測模塊圖5.3注意事項模塊5.2登錄模塊的實現(xiàn)登錄模塊通過Qt設(shè)計的方法，判斷工作人員輸入的賬戶和密碼，只有輸入正確方可登錄系統(tǒng)。具體實現(xiàn)效果如圖5.4所示。圖5.4登錄模塊5.3溫度控制模塊的實現(xiàn)溫度控制模塊采用了溫濕度傳感器和繼電器。傳感器將數(shù)據(jù)通過ZigBee技術(shù)發(fā)送到協(xié)調(diào)器上[13]，協(xié)調(diào)器再把數(shù)據(jù)發(fā)送到開發(fā)所使用的開發(fā)板,最終通過設(shè)計的界面顯示出來。將溫濕度傳感器檢測到的數(shù)據(jù)與系統(tǒng)界面設(shè)定的預(yù)設(shè)溫度進行比較，若預(yù)設(shè)溫度小于當前溫度，出現(xiàn)黃色的暖風標識，并且繼電器打開；若預(yù)設(shè)溫度大于當前溫度，則系統(tǒng)界面顯示藍色冷風標識，繼電器打開；若預(yù)設(shè)溫度和當前溫度數(shù)值相等，則繼電器關(guān)閉。實現(xiàn)效果如圖5.5所示。圖5.5溫度控制圖5.6溫濕度顯示代碼如圖5.6所示，程序在接收到設(shè)備信息后，會先判斷此設(shè)備為溫濕度傳感器，發(fā)來了有關(guān)溫度和濕度的數(shù)據(jù)[14]。程序?qū)囟群蜐穸葦?shù)據(jù)分離開并分別存儲在兩個變量中，并將變量放進不同的兩個標簽達到顯示溫度和濕度數(shù)值的功能。圖5.7溫度比較代碼如圖5.7所示，該函數(shù)進行預(yù)設(shè)值與實時數(shù)值比較的工作。若相等，會發(fā)送關(guān)閉繼電器的信號到主界面中，主界面接收信號將繼電器關(guān)閉。若不同，會發(fā)送打開繼電器的信號，主界面接收到信號以將繼電器打開。5.4水溫控制模塊的實現(xiàn)水溫控制模塊采用了溫濕度傳感器和繼電器。將溫濕度傳感器檢測到的數(shù)據(jù)與系統(tǒng)界面設(shè)定的預(yù)設(shè)溫度進行比較，若預(yù)設(shè)水溫小于當前水溫，出現(xiàn)黃色升溫標識，并且繼電器打開；若預(yù)設(shè)水溫大于當前水溫，則系統(tǒng)界面顯示白色降溫標識，繼電器打開；若預(yù)設(shè)溫度和當前溫度數(shù)值相等，則繼電器關(guān)閉。實現(xiàn)效果如圖5.8所示。圖5.8水溫控制5.5燈光調(diào)節(jié)模塊的實現(xiàn)燈光調(diào)節(jié)模塊用到了光敏傳感器、繼電器以及風扇。再更衣室和淋浴間兩個場景中，可以點擊開關(guān)排氣扇以及開關(guān)空調(diào)的按鈕控制繼電器與風扇的開關(guān)，并且Qt實現(xiàn)的系統(tǒng)界面會有提示。實現(xiàn)效果如圖5.9、5.10所示。圖5.9更衣室圖5.10淋浴間在游泳池場景中，用到了光敏傳感器。系統(tǒng)將光敏傳感器測得的光敏值通過同樣的方法最終顯示在系統(tǒng)界面。界面上可以選擇智能調(diào)光模式，在智能調(diào)光模式下，若光敏值太強，燈光會自動適當降低亮度；若光敏值太弱，燈光會自動適當增加亮度。若沒有選中智能調(diào)光模式，光敏值的大小不會改變燈光強度，實現(xiàn)效果如圖5.11所示。圖5.11游泳池圖5.12光敏傳感器代碼如圖5.12所示。程序接收到設(shè)備信息后，首先判斷此設(shè)備為光敏傳感器。設(shè)置一個參數(shù)來存儲光敏AD值，并將其顯示在gmz標簽上。并通過if語句判斷，若光敏值小于200則將燈光亮度調(diào)到最大；若光敏值大于2000，則適當減小燈光的亮度。5.6大門控制模塊的實現(xiàn)大門控制模塊采用了繼電器。在由Qt設(shè)計的系統(tǒng)界面上，由開門和關(guān)門兩個按鈕。點擊開門按鈕，系統(tǒng)界面會出現(xiàn)門已開的提示，并且繼電器打開。點擊關(guān)門按鈕，系統(tǒng)界面的提示消失，并且繼電器關(guān)閉。實現(xiàn)效果如圖5.13所示。圖5.13大門控制5.7可燃氣體模塊的實現(xiàn)可燃氣體模塊采用了可燃氣體傳感器以及風扇。系統(tǒng)界面上設(shè)置了一個異常臨界值，通過實現(xiàn)的方將可燃氣體傳感器監(jiān)測到的數(shù)值與異常臨界值進行比較[15]。若測得的數(shù)值超過異常臨界值，系統(tǒng)界面會出現(xiàn)警告提示，并且風扇打開，若測得的數(shù)值降低到異常臨界值一下，警報解除，風扇自動關(guān)閉，實現(xiàn)效果如圖5.14所示。圖5.14可燃氣體如圖5.15所示，程序接收到設(shè)備信息后，會首先判斷為該傳感器是可燃氣體傳感器。取出傳感器檢測的數(shù)值并放在標簽上顯示。其次，會將該值與預(yù)設(shè)臨界值500作比較，若超過500說明空氣中有大量的可燃氣體，發(fā)送打開風扇的信號給主界面，主界面收到信號后將風扇打開，與此同時在界面上出現(xiàn)提示，最后向報警記錄發(fā)送信號，報警記錄功能會記錄此次異常情況。若數(shù)值降低至500一下，則函數(shù)會向主界面發(fā)送一個關(guān)閉風扇的信號，主界面接受信號后將風扇關(guān)閉，同時界面上的警報提示也會解除。圖5.15可燃氣體傳感器代碼5.8火焰監(jiān)測模塊的實現(xiàn)火焰監(jiān)測模塊采用了火焰?zhèn)鞲衅饕约胺澍Q器。通過將系統(tǒng)界面上設(shè)置了一個異常臨界值與節(jié)點監(jiān)測到的數(shù)值進行比較。若測得的數(shù)值超過異常臨界值，系統(tǒng)界面會出現(xiàn)警告提示，并且蜂鳴器鳴叫發(fā)出警報，若測得的數(shù)值降低到異常臨界值一下，警報解除，實現(xiàn)效果如圖5.16所示。圖5.16火焰監(jiān)測如圖5.17所示。程序獲取設(shè)備信息后判斷該傳感器為火焰?zhèn)鞲衅?，并將接收到的?shù)值顯示在界面上的標簽上，將該數(shù)值與預(yù)先設(shè)定的臨界值進行比較，若數(shù)值大于700則發(fā)送打開蜂鳴器的信號給主界面，主界面接收到信號后打開蜂鳴器實現(xiàn)警報的功能。與此同時，界面上出現(xiàn)警報提示，最后發(fā)送信號給報警記錄功能，報警記錄功能記錄此次異常情況。若數(shù)值降低至700一下，函數(shù)發(fā)送關(guān)閉蜂鳴器的信號給主界面，主界面接收到信號后將蜂鳴器關(guān)閉，同時界面上的警報提示解除。圖5.17火焰?zhèn)鞲衅鞔a5.9報警記錄模塊的實現(xiàn)報警記錄實現(xiàn)了記錄火焰監(jiān)測模塊和可燃氣體模塊監(jiān)測到的異常情況的功能。Qt設(shè)計的方法，若可燃氣體模塊以及火焰監(jiān)測模塊監(jiān)測到的數(shù)值超過異常值，致使風扇和蜂鳴器打開，會自動發(fā)送信號給報警記錄模塊，報警記錄模塊會記錄異常情況以及發(fā)生的時間，實現(xiàn)效果如圖5.18所示。圖5.18報警記錄5.10紅外監(jiān)測模塊的實現(xiàn)紅外監(jiān)測模塊采用了紅外傳感器。在由Qt設(shè)計的系統(tǒng)界面上，可以控制紅外監(jiān)測傳感器節(jié)點的開關(guān)。若游泳場館進入到了閉館時間，工作人員選中閉館時間下方的復選框，紅外傳感器開始工作，若檢測到附近有人員，系統(tǒng)出現(xiàn)提示，此時工作人員可進行清場，讓不相關(guān)人員盡快離場以方便后續(xù)工作。工作人員完成日常消殺清潔工作后，不僅可以添加工作記錄。并且可以將工作記錄保存到文件中，實現(xiàn)效果如圖5.19所示。圖5.19紅外監(jiān)測圖5.20紅外傳感器代碼如圖5.20所示。程序在接收到設(shè)備信息后，判斷該傳感器為人體紅外傳感器，并獲取人體紅外傳感器發(fā)送的判斷是否檢測到附近有人的數(shù)值。該數(shù)值有49和48代表兩種情況。若傳感器發(fā)送的數(shù)值為48，則代表沒有檢測到人，若發(fā)送的數(shù)值為49，則代表檢測到附近有人。若有人，界面會出現(xiàn)有人員未離場的提示。圖5.21保存文件代碼如圖5.21所示。該函數(shù)利用QFile類的讀寫方法，將在文本框上添加的工作記錄按照一條一列的方式保存在目標文件中，當保存成功后，會出現(xiàn)保存成功的消息框提示。5.11緊急求助模塊的實現(xiàn)緊急求助模塊利用socket通信方式，實現(xiàn)終端與客戶端的通信。在由Qt設(shè)計的系統(tǒng)界面上，點擊可燃氣體超標或火災(zāi)求助按鈕可以發(fā)送對應(yīng)求助信息，也可以在編輯欄里編輯其他具體的求助信息并發(fā)送。實現(xiàn)效果如圖5.22所示。圖5.22緊急求助模塊圖5.23發(fā)送求助信息代碼如圖5.23所示，點擊可燃氣體超標的按鈕后，函數(shù)會利用QTime和QDateTime兩個類記錄當前的時間，并配合字符串，將報警的類型和時間添加到文本框中，函數(shù)檢測文本框中是否有求助信息，若有則會將字符串轉(zhuǎn)換成Utf-8的格式發(fā)送到服務(wù)端中。第6章系統(tǒng)測試第6章系統(tǒng)測試6.1系統(tǒng)測試用例游泳館安防系統(tǒng)的測試用例見表6.1。表6.1測試用例用例編號用例標題測試內(nèi)容測試步驟預(yù)期結(jié)果1登錄模塊測試正確賬戶和密碼是否可以正常登錄輸入錯誤的信息輸入正確的信息只有正確信息能夠登陸2水溫控制以及溫度控制模塊測試預(yù)設(shè)溫度和當前溫度不同時繼電器能否做出相應(yīng)操作1.打開溫濕度傳感器2.調(diào)節(jié)預(yù)設(shè)溫度預(yù)設(shè)溫度和當前溫度不同時繼電器可以做出相應(yīng)操作3智能調(diào)光模式測試光敏值不同時燈光亮度能否自動改變打開光敏傳感器用強光照射光敏傳感器遮蓋光敏傳感器光敏值的改變泳池燈光亮度會自動改變4大門控制模塊測試能否正常開關(guān)繼電器點擊開門按鈕點擊關(guān)門按鈕繼電器會根據(jù)開關(guān)按鈕打開和關(guān)閉5可燃氣體模塊測試可燃氣體濃度過高能否做出相應(yīng)操作打開可燃氣體傳感器制造可燃氣體可燃氣體濃度過高時，風扇打開并且界面出現(xiàn)提示6火焰監(jiān)測模塊測試出現(xiàn)強烈火焰時是否報警打開火焰?zhèn)鞲衅髦圃烀骰甬敵霈F(xiàn)強烈火焰時蜂鳴器鳴叫并且系統(tǒng)界面出現(xiàn)警告7報警記錄模塊測試監(jiān)測到異常情況能否自動生成記錄制造強烈火焰制造大量可燃氣體發(fā)生異常情況時會自動生成記錄8紅外監(jiān)測模塊測試周圍有人時能否出現(xiàn)提示打開人體紅外傳感器在傳感器附近經(jīng)過周圍有人時系統(tǒng)界面會出現(xiàn)提示9緊急求助模塊測試能否發(fā)送對應(yīng)求助信息點擊可燃氣體超標求助按鈕點擊火災(zāi)求助按鈕發(fā)送其他具體求助信息系統(tǒng)能夠發(fā)送對應(yīng)求助信息6.2測試方法游泳館安防系統(tǒng)的測試主要通過測試系統(tǒng)界面能否實時顯示由各個傳感器節(jié)點通過ZigBee無線通訊技術(shù)傳來的數(shù)據(jù)，并且能夠通過寫好的方法做出相應(yīng)的操作，來測試每個模塊是否達到預(yù)期效果。6.3測試結(jié)果游泳館安防系統(tǒng)測試具體測試結(jié)果如下表6.2。表6.2游泳館安防系統(tǒng)測試結(jié)果測試項目測試結(jié)果登錄模塊測試通過水溫控制以及溫度控制模塊測試通過智能調(diào)光模式測試通過大門控制模塊測試通過可燃氣體模塊測試通過火焰監(jiān)測模塊測試通過報警記錄模塊測試通過紅外監(jiān)測模塊測試通過緊急求助模塊測試通過第7章總結(jié)和展望第7章總結(jié)和展望7.1總結(jié)本課題對如今游泳館工作人員所使用的系統(tǒng)的不足之處進行初步分析，設(shè)計了擁有自動控制以及安防檢測兩方面功能的游泳館安防系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成ZigBee無線通訊技術(shù)、傳感技術(shù)以及Qt界面開發(fā)技術(shù)于一身，具有低成本、可靠性以及操作簡單特點的自動控制系統(tǒng)。以保障人身財產(chǎn)安全為目的，對游泳館安防系統(tǒng)進行了設(shè)計，并且對該系統(tǒng)開發(fā)所使用的軟硬件以及相關(guān)技術(shù)做了介紹。該系統(tǒng)完成了自動控制和安防檢測兩方面的設(shè)計，實現(xiàn)了對游泳館各場景的安全情況進行監(jiān)測的功能。本文主要研究內(nèi)容和總結(jié)如下：（1）前期對游泳運動在社會中的受歡迎程度進行初步了解，探討了如今游泳館的現(xiàn)狀及其研究背景、目的和意義，引出本課題的研究內(nèi)容和方向。（2）從多方面對系統(tǒng)進行了可行性的分析以及需求分析，確定了該系統(tǒng)設(shè)計的基本框架。（3）對游泳館安防系統(tǒng)進行設(shè)計與開發(fā)，完成了系統(tǒng)的功能設(shè)計以及界面設(shè)計。（4）對游泳館安防系統(tǒng)進行全功能測試，并測得結(jié)果能夠滿足設(shè)計要求。7.2展望本文所探討的基于ZigBee的游泳館安防系統(tǒng)基本實現(xiàn)了預(yù)先設(shè)計的功能，但由于個人能力以及經(jīng)驗的設(shè)計，該系統(tǒng)仍存在不足和不成熟之處，有很大的進