地上消火栓监测和报警的监控系统

摘要随着经济和城市建设的飞速发展，中国乃至全球范围内最具破坏性的灾害之一就是火灾。同时，火灾而造成的财产损失也在逐年增加。室外地上消火栓是建筑物供水系统外部安装的消防设施，消防车主要从市政供水管网或室外供水管网取水进行消防活动。由于环境冷热变化和人为破坏因素会对消火栓造成损耗甚至失效，如果不及时修复会影响消火栓的使用，耽误火灾救援的实施。因此设计一个室外地上消火栓监测和报警的监控系统是势在必行的。物联网感知技术实现对温度、水压进行检测。温度传感器：消火栓正常工作温度范围是-30℃～+85℃，不在范围内就报警。压力传感器：消火栓水压标准为0.15～0.20Mpa，不在范围内就报警。通过ZigBee技术组建无线网络完成数据的传输，利用WiFi技术完成数据上传。数据库采用MySQL实现了对数据显示、处理和管理的功能，将采集到的数据发送至MyEclipse搭建的服务器端。此系统中使用了物联网技术，并将传感器、无线网络和移动终端进行了有效的结合，使用远程监控技术，能够实时监控和分析消火栓的运行状态，以便直接，准确地获取消火栓的运行参数，分析和预测消火栓的当前运行情况，并及时而发现并警告异常的消火栓。本设计的出现将大大降低监测人员的工作量，具有较好的实用价值，应用于其他领域的消防系统也具有一定的参考价值。

关键词：物联网，消火栓，远程监控AbstractWiththerapiddevelopmentofeconomyandurbanconstruction,firehasbecomeoneofthemostdestructivedisastersinChinaandevenintheworld.Atthesametime,thepropertylosscausedbyfireisincreasingyearbyyear.Outdoorgroundhydrantisafire-fightingfacilityinstalledoutsidethebuildingwatersupplysystem.Thefiretruckmainlytakeswaterfrommunicipalwatersupplynetworkoroutdoorwatersupplynetworkforfire-fightingactivities.Duetothechangeofenvironmentandhumanfactors,thefirehydrantswillbedamagedoreveninvalid.Ifnotrepairedintime,theuseoffirehydrantswillbeaffectedandtheimplementationoffirerescuewillbedelayed.Therefore,itisimperativetodesignamonitoringsystemforoutdoorgroundhydrantmonitoringandalarm.The

Internet

of

Things

sensing

technology

enables

the

detection

of

temperature

and

water

pressure.Temperature

sensor:

Thenormalworkingtemperaturerangeoffirehydrantis-30℃~+85℃.If

it

is

not

within

the

range,it

will

alarm.Pressure

sensor:Thewaterpressurestandardoffirehydrantis0.15-0.20mpa.If

it

is

not

within

the

range,it

will

alarm.The

ZigBee

technology

is

used

to

set

up

the

wireless

network

to

complete

the

data

transmission,and

the

WiFi

technology

is

usedto

complete

the

data

upload.The

database

uses

MySQL

to

realize

the

function

of

displaying,processing

and

managing

data,

and

sends

the

collected

data

to

the

server

side

built

by

MyEclipse.This

system

combines

the

Internet

of

Things

technology

and

effectively

combines

mobile

terminals,

sensors

and

wireless

networks.

Withtheremotemonitoringtechnology,therunningstateofthefirehydrantcanbemonitoredandanalyzedinrealtime,soastoobtaintherunningparametersofthefirehydrantdirectlyandaccurately,analyzeandpredictthecurrentrunningsituationofthefirehydrant,anddiscoverandwarntheabnormalfirehydrantintime.Theemergenceofthisdesignwillgreatlyreducetheworkloadofthemonitoringpersonnel,whichhasagoodpracticalvalue,andalsohasacertainreferencevalueinotherfieldsoffireprotectionsystem.Keyword：InternetofThings,firehydrant,remotemonitoring目录TOC\o"1-3"\h\u12572第一章绪论 第一章绪论1.1需求分析主要完成以STM32开发板为控制核心的室外地上式消火栓监控系统的设计，主要功能包括检测消火栓水温和水压环境信息交给STM32开发板并将信息通过WiFi或者蓝牙等网络发送给远程的服务器。同时用户还可以通过手机查看消火栓环境信息并对预警作出反应。1.2研究背景及意义背景：室外地上消火栓是建筑物供水系统外部安装的消防设施，消防车主要从市政供水管网或室外供水管网取水进行消防活动。由于环境冷热变化和人为破坏因素会对消火栓造成损耗甚至失效，如果不及时修复会影响消火栓的使用，耽误火灾救援的实施，因此设计一个室外地上消火栓监测和报警的监控系统是势在必行的。意义：使用远程监控技术，能够实时监控和分析消火栓的运行状态，以便直接，准确地获取消火栓的运行参数，分析和预测消火栓的当前运行情况，并及时而发现并警告异常的消火栓，解决了现有消火栓监测遇到的一系列瓶颈，如安装问题、电源问题和数据传输问题等。1.3研究现状及趋势国外趋势：在海外发达地区，消防管理主要是由法律的威慑作用和公众的自我约束来进行的。但是，在发展中国家和地区，消防栓的管理和维护还有很多不足。主要是由于消防栓的管理和维护的幅度和复杂性，导致消火栓严重受损漏水，以及水的非法使用，建筑现场的盗窃等，导致了水资源的巨大浪费。国内趋势：近年来，科技的快速发展带来了分布式控制、信号传输和远程监控技术的进步。尤其是物联网技术、传感器、图像分析技术和计算机技术的完美结合，大大提高了稳定性和精度，消火栓监测技术高度发达，不仅多种产品型号齐全，功能齐全，给广大用户提供多种选择可以提供。国内的智能消火栓监控系统主要由三部分组成，分别是智能监测模块、数据传输模块和监控信息管理平台。智能监控模块由传感器、控制模块和RFID接收器组成，主要实现对数据的采集和运算、判断和控制,然后再通过GPRS模块将信号传送至监控中心,市政消火栓阀位的开度、被撞、被盗、水压、漏水、偷水等情况得以实现实时监测[2]。在发生了这样的状况时，智能监视模块通过触发数据传输模块，立即将异常信息发送到监视信息管理平台，将事前警报机构的异常信息发送给系统管理者，采取适当的措施。同时，结合监控平台报警功能，及时通知维修人员，检查消火栓异常情况，等待及时处理。实现城市消火栓高效智能管理，对保障城市消防安全具有重要的现实意义。1.4设计目标通过传感器技术，用底层传感器实现对室外地上式消火栓环境数据（温度和压力）的采集；温度传感器主要用于采集消火栓内水温，支持多点组网功能。通过WiFi技术组建无线网络完成数据的传输，实现手机端和电脑之间的数据交互。采用SpringBoot框架，将采集的数据存储到MySQL数据库中，完成基于BS结构的系统后台开发，并在jsp页面利用AJAX技术根据用户需求将数据用图表进行展示，将监测数据进行可视化处理。如果采集到的数据超过限定值，通过手机端实现远程实时监测与控制，在web端发出提示，感知层蜂鸣器报警。技术指标：压力传感器测量范围0-1.6Mpa。消火栓栓口静水压不应大于0.8MPa，出水压不能大于0.5MPa，不在规定范围则报警。温度传感器测量范围-55°C至+125℃，低于5°C进行报警。第二章系统总体设计2.1系统总体结构本设计采用物联网感知技术，运用各种传感器与报警模块来实现环境监测和报警功能。优点是监测数据准，可自动报警，无需人工检测。工作原理：传感器采集到的消火栓出水口水压和排水口温度的数值与设定的属性值对比，超过了则会给报警模块发送信息从而实现自动报警功能。传输层主要用的是开发板上的WiFi模块，感知层采集到的数据（温度、水压）会以具体数值的形式通过WiFi发送到服务器端，服务器端接收到数据后会将相应数据存储到数据库中。服务器端采用MyEclipse搭建，数据库采用的是MySQL。应用层的app采用Android开发，用户使用时需要注册并登陆app，登陆成功以后app会连接到服务器端，登陆以后界面会跳转到实时数据与历史数据界面，用户可查看服务器端记录的实时数据与历史数据。整体UI布局为线性布局（LinearLayout），app中采用了内置的SQLite数据库来存储用户的注册信息（用户名与密码）。图2-1系统总体功能框图2.2各模块功能及其实现方案2.2.1处理器模块选择一：51单片机：51单片机是学习单片机的基础。这是一个强大的CMOS8位宏处理器。该芯片包含4kbytesisp（可系统程序）闪存读取专用存储器，可改写1000次。这个装置是由ATMEL的高密度非易失性存储技术制作的。这与标准MCS-51命令系统具有80C51引线兼容性，位CPU与ispflash存储器、AT89S51广泛应用于许多并入控制应用系统。但是，因为宏处理器不支持硬件输出，所以实现其他功能的难度和成本增加了。选择二：MSP430单片机：MSP430是1996年德克萨斯仪器市场发售的16位超低功耗混合信号处理器。它拥有强大的处理能力，采用RISC结构，拥有丰富的地址指定方式（7源操作地址、4目标操作地址）。只有27个大量的内核命令和模拟命令，大量的寄存器和磁盘上的数据存储可以参加多种操作。以及有效的检查表处理指令。关于运行速度，可以实现125ns指令周期、16位数据宽度、8MHz晶体驱动125ns。1.8～3.6伏特因此，在1MHz时钟的情况下，芯片的电流约为200～400uA，时钟输出模式的最小耗电为200～400uA左右。电源电压为FFT0.1ua型，该宏处理器的消耗功率非常大。虽然很小，但是这个芯片在网络上的信息很少，初学者很难开发。是的，而且这个程序占据了大量的字节和大量的文字空间。程序看起来很简单，实际上占据了很多空间。最后，改良后的芯片价格和市场上其他功能一样，比设计不同的芯片机器贵。选择三：STM32单片机：STM32产品基于超低功耗的ARMCortex-M4处理器内核，它继承了意大利半导体的两种独特的节能技术。130nm的特殊低碳发电和优化的能源结构确保了业界顶级的节能性能。STM32继续了家庭寄存器和库函数两种开发方法的组合。同时，还拥有一流的周边设备。1956ES2位ADC、4兆位UART等。在调试模式中串行调试和JTAG接口最多有112个的I/O端口、11个定时器、13个通信接口。对于工作来说因为它自带的软件包多所以用起来很方便。同时STM32在低成本和低功耗的前提下，又能提供较高性能的运算能力，数据处理相比于51单片机有极大的提高。此外，STM32的外部接口非常丰富有利于项目的后期拓展，而且STM32单片机程序都是模块化的，接口相对简单些，工作速度也快，功能实现相比于其他单片机更加容易实现。综上所述，由于系统对通信速度，读写速度等性能方面的要求，选择STM32F103单片机作为核心板。2.2.2数据采集模块1、温度传感器温度传感器选择的是DS18B20，该传感器有3个引脚，它具有下以几个特点：①独特的单总线接口方式，实现STM32单片机与DS18B20的双向通信只需要一条线，抗干扰性强；②测温范围为-55℃到+125℃，精度为±0.5℃；③多点测温时，最多并联8个DS18B20；④工作电源为3.0到5.5VDC；⑤温度值以9到12位数字量方式串行传送；压力传感器压力电阻传感器是使用单晶硅的压力电阻效应和集成电路技术制造的传感器。这个单晶硅材料的电阻率随着力的变化而变化，通过测量电路，可以决定与力成正比的电信号的功率输出。压阻式传感器用于压力、拉力、压力差和可以转变为力的变化的其他物理量（如液位、加速度、重量、应变、流量、真空度）的测量和控制。压阻式传感器的优点：1、灵敏度高，传感器的功率输出有可能不放大直接用于测量；2、分辨率高，可以测量10-20pa的微压；3、测量元件的有效范围非常小，可以提高频率响应；4、可测量低频加速度和线加速度。压阻式传感器的缺点：压力电阻传感器的最大缺点是温度缺陷大，需要温度平衡或恒温。2.2.3无线传输模块此系统的传输模块可将感知模块感知到的各个属性信息通过WiFi传输到服务器端，并可在web端与手机应用端可实现历史数据的查看。使用WiFi技术来作为传输模块的原因是WiFi传输速度快而且可靠性高，无需布线，无线电波覆盖范围广，并且WiFi的发射功率仅为200毫瓦到1瓦之间，相比而言对人体更加安全。2.2.4应用层模块物联网系统的应用层架构主要分为两类。一类是B/S架构，另一类是C/S架构。应用层的实现方案最主流的有两种：一种是基于B/S架构的web端开发，以PC端为主；另一类是基于C/S架构的移动应用开发，主要以基于Android系统的App开发为主。两种方式都能实现应用层的功能，但考虑到系统平台的用户是消火栓监察管理人员，主要在移动端进行工作，且系统的主要功能是环境属性的数据展示，用户界面的交互体验更好。使用移动端技术，系统应用层的兼容性更高一些。2.2.5数据库模块数据库选择的是MySQL，它的特点是简单易用、免费、小巧并且性能高、安全性高。第三章系统详细设计3.1系统感知层的详细设计感知层系统一共由三个功能模块构成：采集模块（压力、温度传感器）负责采集模拟信号，并通过串口将信号传到核心板模块。STM32核心板负责处理采集模块采集到的信号，将其变为数字信号。报警模块负责在采集到异常数据时进行报警。感知层功能模块框图如图3-1所示。图3-1感知层功能模块框图3.1.1MCU核心板功能模块的电路设计设计以STM32单片机作为MCU构建核心板模块。该模块由晶振电路，复位电路，接口电路等部分组成。1、调试晶振电路数字系统在处理信号时，根据节拍处理所有数字系统，系统的各个部分也根据节拍制作，为了使电路的各部分均匀，需要“时钟信号”，产生该时钟信号的电路是晶振电路。图2-4左为8MHZ晶振的振荡电路，用于系统时钟。图3-2右为32.768KHZ晶振的振荡电路，用于实时时钟RTC。图3-2晶振电路2、调试复位电路复位电路能在意外断电，死机时，使当前的运行状态恢复到起始状态，它是片上系统必不可少的一部分，它不仅可以操作单片机的内部程序计器，而且可以将其清零，从而实现复位。复位电路的特征在于电容器的电压不会突然改变，上电后，电容器电压为零，芯片复位，然后通过10K电阻器R1将电源充电到0.3uF电容器C15，直到电容器电压上升到高电平，芯片工作，复位电路图如图3-3所示。图3-3复位电路3、调试接口电路单片机开发的时候工程师需要不断的烧写并测试的程序，JATG接口可以在开发的过程中给单片机开发人员调试程序带来很大的发便。使得开发人员不用每一次都通过串口来调试程序大大方便了开发过程。调试接口电路图如图3-4所示。图3-4调试接口电路3.1.2温度采集模块设计1、温度传感器电路设计温度传感器选择的是DS18B20，该传感器有3个引脚，它具有下以几个特点：①独特的单总线接口方式，实现STM32单片机与DS18B20的双向通信只需要一条线，抗干扰性强；②测温范围为-55℃到+125℃，精度为±0.5℃；③多点测温时，最多并联8个DS18B20；④工作电源为3.0到5.5VDC；⑤温度值以9～12位数字量方式串行传送；温度传感器的电路连接图如图3-5所示，其中引脚1接地，引脚2接单片机的PA0口，引脚3接电源。温度传感器将采集的数据发送给单片机进行处理分析，一旦发现温度达到阈值，就会发送命令触发LED灯闪烁和蜂鸣器鸣响，实现声光报警；同时触发继电器开关驱动排风扇工作[6]。当要实现多点测温的时候，可在PA0端口并联多个DS18B20温度传感器（最多8个），在PA0端口引出导线连接DS18B20的引脚2即可。图3-5温度传感器引脚连接电路图2.温度传感器软件设计DS18B20一共由6种类型的信号：应答脉冲、复位脉冲、写0、写1、读0、读1。在这六种信号里面，除了应答脉冲信号之外，其他五个都是由主机输出的同步信号，并且发送的所有字节数据都是低位在前面，高位在后面。温度传感器采集数据的软件流程图如图3-6所示。图3-6温度传感器采集数据软件流程图3.1.3压力采集模块设计1、压力传感器电路设计投入式液位变送器是一种用于测量液位的压力电阻压力传感器。测得的液体静压基于与液体高度成比例的原理，使用隔离型扩散硅敏感元件或陶瓷电容压力传感器将静压转换为电信号，经过温度补偿和线性修正，转换为标准电流信号输出。图3-7压力传感器电路图2.压力传感器软件设计上电后初始化各个设置，依次配置无线模块，执行数据采集程序，进行数据处理和存储，转发数据，液位显示，D/A转换，设置无线模块进入等待加入模式，加入成功则发送通信数据。压力传感器采集数据的软件流程图如图3-8所示。图3-8压力传感器采集数据软件流程图3.1.4报警模块的电路设计LED又称发光二极管，英文名为lightemittingdiode，它是由一种电致发光的半导体材料制成，可以直接把电转化为光。该二极管晶体具有抗震性好、节能、适用性好、回应时间短、环保、色彩绚丽、寿命长、低功耗等特点，其中可通过红绿蓝三原色混色成七色光。在本次设计中，一共使用了三个LED灯，如图3-9所示，其中一个为红色灯LED0，为系统的报警指示灯；一个绿色灯LED1，为系统正常运行的指示灯；另外一个为蓝色灯LED2，为开发板的电源指示灯。LED灯有两个引脚，分别为电源脚和接地脚。LED0和LED1的电源脚接开发板VCC（3.3V），LED0接地脚连接开发板的PA8口，当PA8输出低电平时，LED0就会亮；LED1接地脚连接开发板的PD2口，当PD2输出低电平时，LED1就会亮。图3-9LED灯电路图蜂鸣器的种类繁多，原理也各不相同。根据驱动系统的不同原理将蜂鸣器分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器，有源蜂鸣器和无源蜂鸣器的本质区别是其内部是否有振荡电路。有源蜂鸣器具有振荡电路，该电路将恒定的直流电信号转换为恒定频率的脉冲信号，形成交变磁场，并驱动振动振荡，操作的理想信号是直流电功率，通常是VCC或VDD，但有源蜂鸣器可以操作对于特定的交流电压和频率。有一个很高的要求，并不是普遍采用。对于无源蜂鸣器，理想的工作信号是波形信号，因为内部没有振荡电路。如果它通过一个DC，它对工作没有反应。为了简化本次设计并加快研究进展，本系统采用一款高电平触发的有源蜂鸣器，该蜂鸣器模块采用S8085三极管驱动；工作电压为3.3V～5V；当I/O口输入高电平时，蜂鸣器鸣响。该蜂鸣器有三个引脚，其中一个接地脚，接单片机的GND；一个I/O引脚，接单片机的PC4口；一个电源脚，接单片机的VCC，其电路连接图如图3-10所示。图3-10蜂鸣器电路图3.2系统传输层的详细设计3.2.1WIFI模块电路设计表3-1WIFI模块硬件线路连接表ESP8266引脚STM32主板连接引脚说明VCCVCC5V供电GNDGND接地线RXDPB10串口数据接收TXDPB11串口数据发送ENPB8使能引脚RSTPB9复位ESP8266WIFI模块有六个引脚，即GND，VCC，TXD，RXD，EN和RST，模块通过RXD接收处理器串口发送的数据，TXD发送数据。ESP8266的电路图如图3-11所示。图3-11ESP8266电路图3.2.2Zigbee模块电路设计ZigBee模块有VCC、TXD、RXD、GND等引脚，其中VCC接3.3v电源为其供电，GND为接地管脚，RXD接STM32的PA2，用于接收数据，TXD接PA3发送数据。ZigBee电路图如3-12所示。图3-12ZigBee电路图3.2.3通信协议1、终端节点与网关节点之间通信协议设计系统使用无线终端将终端节点与网关连接。因为ZigBee在成本、传输距离、字节开销、协议复杂度等方面具有独特的优点，所以ZigBee被选择为无线数据传输模式，ZigBee模块系统可以创建非常经济且功能性的网络节点，并产生可以具有不同的动态工作模式。终端节点主要收集传感器数据，将收集到的温度和压力值构成帧数据，调用数据传输的功能，向网关节点发送数据，网关节点进一步按照协议规范构建数据帧。终端节点与网关节点之间协议帧如表3-2。表3-2终端节点与网关节点之间通信协议帧头节点编号数据部分帧尾1字节2字节2字节2字节1字节#XX温度压力$2、网关节点与服务器之间通信协议设计网关节点使用自定义协议连接到服务器，SOCKET连接用于实现底层数据的传输，SOCKET连接用于以IO流的形式获取数据，然后将其存储在数据库中，这便于应用层对数据的各种处理和操作。通信协议表如表3-3所示。表3-3通信协议表帧头LengthPortAddressFunctionData校验帧尾帧头：“#”。Length：Port到Data的总字节数，未指定长度，因数据功能所改变。Port：端口号，设置为“8899”。Address：目标IP地址，设置为“”。Function：请求与响应的功能码。Data：温度、压力数据。校验：对前面的字段进行CRC校验。帧尾：“$”。3、协议帧的具体实现数据经过报头和尾部处理。首先，获取传感器数据，然后封装传感器收集的数据，最后将封装的数据发送到应用层。协议封装流程图如图3-13所示。图3-13协议封装流程图3.3系统应用层详细设计3.3.1应用层总体结构此系统中首先要将底层采集到的数据信息通过socket协议发送到服务器端，服务器端在接收到数据之后会将数据存到MySQL数据库中，当客户端通过Http协议向服务器端发送监测请求时服务器端再把从数据库中取出来的数据转成Json数组格式反馈给客户端用以显示。应用层总体框架如图3-14所示。图3-14应用层总体框图3.3.2系统功能结构此系统主要由五个模块组成，分别为用户管理模块、实时数据模块、服务器模块、历史记录模块和报警控制模块，接下来将逐一介绍每个模块具体功能以及实现方法。系统功能结构如图3-15所示。图3-15系统功能结构(1)用户管理：

①注册：未注册用户需点击用户注册，输入一个账号和密码来创建一个登录账号才可以登录此系统。

②登录：已注册的用户可输入账号和密码并点击登录按钮实现登录此系统。

(2)环境监测：

①查看实时数据：通过此系统可以查看感知层传入的实时数据（温度和水压）。

②查看历史数据：此系统还可以查看相关属性的历史数据。

(3)报警控制：一旦某一属性值超出了设置范围，用户可通过软件来发送报警响应。3.3.3数据库设计1、数据库概念结构设计此系统中数据库的实体构成如下：

(1)用户：用户名、密码

(2)地上式消火栓：位置、监测设备

(3)监测设备：设备ID、设备状态

(4)数据：产生位置、数据类型、数据值、产生时间

首先，这里面的一个工作人员是可以负责监控某一区域多个消火栓，也就是他们之间是一对多、多对一的关系；消火栓与其上不同检测设备所监测到的数据之间的关系是一对一的关系，因为每个消火栓所监测到的数据肯定是唯一的；再有工作人员和监测设备之间的关系是一对多、多对一的关系，因为当发生异常的时候一个工作人员是可以控制很多个监测设备的。系统全局E-R图如图3-16所示。图3-16系统全局E-R图2、数据库逻辑结构设计在该系统中，设计了用户表，设备表，历史数据表和监控区域表。用户表记录用户的各种信息，设备表记录设备类型，位置，历史数据表记录接收到的监控数据。使用用户帐号登录后，可以根据用户需求实现对历史数据的选择性查询。系统用户表用户名、密码等保存到此表中作为注册和登录时读取和写入信息时的表，设置一个自增的id作为注册用户的编号，按序下排。用户信息表，如表3-4所示。表3-4用户信息表字段名数据类型字段长度是否为空键说明user_idint11否主键用户IDuser_namevarchar20否用户名user_passvarchar20否密码设备信息表记录了传感器设备的ID、名称、状态、所处监测区域，如表3-5所示。表3-5设备信息表字段名数据类型字段长度是否为空键说明equipment_idint11否主键IDequipment_namevarchar20否传感器设备名area_namevarchar20否所处区域名称监控区域表记录了监控区域ID、区域名称，如表3-6所示。表3-6监控区域表字段名数据类型字段长度是否为空键说明area_idint11否主键区域IDarea_namevarchar20否区域名称3.3.4功能模块设计1、欢迎界面欢迎界面的UI设计是在res文件夹下的资源文件中实现，需要在layout布局文件中对欢迎界面进行设计。在欢迎界面模块中使用了相对布局（RelativeLayout），整体是垂直分布的，这其中包含的控件有ProgressBar和TextView，如图3-18所示为欢迎界面。图3-18欢迎界面与服务器数据对比后本地版本号比服务器版本号低，提示版本更新弹窗如图3-19所示。图3-19版本更新弹窗在用户安装完App后点击App将首先进入欢迎界面，此时会调用SplashActivity.java类，这个类中的initData方法会取到本地程序的版本号，并调用checkVersion方法，此方法从服务器中获取服务器中的update.json文件，并解析，得到服务器中的版本号，如果服务器版本号>本地版本号的话调用showUpdateDialog方法提示用户更新程序，若果用户选择“立即更新”则调用downloadApk方法，从服务器下载新版本，下载成功之后调用installApk方法安装新程序；若用户选择“稍后再说”则调用enterHome方法进入主页。欢迎界面流程如图3-20所示。图3-20欢迎界面流程图系统采用C/S结构，andriod端作为客户端，Tomcat作为服务器。服务器一直保持开启并等待客户端的请求，服务器端口号为8080；客户端调用SplashActivity.java类中的run方法开启一个线程，根据URL向服务器请求对应的资源，并以流的方式获取到update.json数据。下载服务器中版本号更高的Apk与获取json数据的过程相似。2、用户登录模块用户登录的UI设计是在res文件夹下的资源文件中实现，需要在layout布局文件中对登录界面设计。在该登录模块中使用了简单的线性布局（LinearLayout），整体是垂直分布的，而每一行又是TableLayout布局，这其中包含的控件有TextView、EditText、Button，同理用户注册的UI也是这样实现的在用户安装完App后点击App将进入程序载入界面，在载入界面程序会监测是否为最新版本，如果不是则会升级到最新版本。升级完成后则进入登录界面，首次需要注册账号，然后便可登录本程序。系统登录流程如图3-21所示。图3-21登录流程图在此系统中的登录注册都是通过和服务器端交互完成的，注册的时候在填写完用户名之后会触发OnFocusChange事件之后会将用户名封装成Http格式，通过http协议请求在服务器端获取，向数据库查询，最后反馈给客户端。实现流程如图3-22所示。图3-22用户登录校验流程图3、实时数据显示模块(1)UI设计页面采用VUE对页面进行的渲染，利用element提供的组件实现查询日期的选择功能。页面中监测的数据第一次加载后会不断刷新，达到实时监测的效果。(2)算法流程WEB端将传感器上传的最新环境数据提供给数据库，并在数据库中将数据进行存储。在实时监测页面时，每隔一段时间前端向服务器发出一次ajax请求，得到最新的数据。当传感器采集到的数据值超过给定阈值时，蜂鸣器发出尖锐声，前端页面同时发出警报提示工作人员。实时监测模块流程图如图3-23所示。图3-23实时监测模块流程图(3)应用接口该接口用于请求数据，前端通过轮询访问此接口，得到实时数据。实时监测接口如表3-8所示。表3-8实时监测接口名称selRealPh1(selRealTemp1、selRealDity1)说明本接口实时获取监测数据。输入无输出json字符串：监测数据4、历史数据显示模块(1)UI设计采用VUE对界面进行的渲染，利用element提供的组件实现查询日期的选择功能，通过AJAX技术向服务器发送请求实现数据查询。(2)算法流程登陆成功后选择查看历史数据，在进入相应页面后，查询日期会自动设置为当天0点到当前时间，并且查询出所有监测区域在下拉框中供用户选择。点击查询按钮后，将历史数据用echarts插件渲染。历史数据模块流程图如图3-24所示。图3-24历史数据模块流程图(3)应用接口该接口用于请求数据，此接口接收到前端入参，根据入参得到相应数据。实时监测接口如表3-9所示。表3-9历史数据查询接口名称data说明本接口历史监测数据。输入时间段，区域名称输出json字符串：监测数据系统测试4.1感知层测试4.2传输层测试4.3应用层测试应用层选用Android系统，用户打开手机app，若第一次使用可以点击注册，之后再返回登陆界面进行登录。登陆时若密码错误会有提示图4-3应用层注册与登录测试图结论相较于传统人工定期检查消火栓使用状态，该设计避免由于人的经验可能会出现偏差，而可能出现的不稳定性，不确定性，并且解决了人们的工作量，让之前人们用肉眼来监测环境和控制环境的繁琐步骤，将环境监测，报警有机的结合起来，使系统在实际应用场合更具安全性，更加人性化只需在手机上通过一个app就可以实现对环境参数的掌握，更加方便。设计产品的主要用途：系统主要用途是检测室外地上式消火栓环境参数（温度和压力）和历史数据的查看，并可根据设定的参数数值限度实现蜂鸣器报警功能，满足消防人员对室外地上式消火栓的智能化管理。设计产品的应用领域：城市的智能消防领域方面，基本满足消火栓日常监测的需求。致谢大学生活即将结束，又赶上疫情的特殊时期，在此，我要感谢我的家人对我的照顾，感谢所有教导过我的老师，感谢物联网16-4班每一位可爱的的同学，感谢他们四年来的陪伴与包容，能和他们相遇相知一起成长是段很幸福的经历。以上提到的所有人在我的大学生涯给予了我很大的帮助。本论文能够顺利完成，要特别感谢我的指导老师孙老师，感谢各位老师各位同学的关心和帮助！参考文献1