基于物聯(lián)網(wǎng)的實時公用事業(yè)使用監(jiān)控系統(tǒng)

描述

開始使用 Netduino

Netduino 是一個使用 .NET Micro Framework 的開源電子平臺。使用 Netduino，微控制器編程的世界觸手可及。Netduino 旨在支持個人項目和復(fù)雜的商業(yè)活動。在本節(jié)中，我們將在您的計算機(jī)上設(shè)置 Netduino 開發(fā)環(huán)境并構(gòu)建您的第一個 Netduino 應(yīng)用程序。本指南由 Secret Labs LLC 編寫。借助 Netduino 和您的想象力，您可以創(chuàng)建出色的電子項目。

開發(fā)環(huán)境

視窗

• Visual Studio 2015 - 注意，社區(qū)版是免費的，但如果您還沒有帳戶，則需要創(chuàng)建一個帳戶。

• .NET 微框架 (.NETMF) v4.3.2 - QFE2 SDK

• .NETMF 插件用于：

• 視覺工作室 2015

• 視覺工作室 2013

• Netduino SDK

安裝這些免費工具后，您就可以創(chuàng)建您的第一個 Netduino 應(yīng)用程序了。

拆箱

在第一次啟動 Visual Studio 2015 之前，解壓縮您的 Netduino。附上它的粘腳。拿一根 Micro USB 線，將 Netduino 插入您的計算機(jī)。Netduino 驅(qū)動程序應(yīng)該已經(jīng)與 Netduino SDK 一起自動安裝。如果您遇到任何問題，也可以從我們的網(wǎng)站下載。

許多現(xiàn)代手機(jī)使用 Micro USB 電纜進(jìn)行充電。如果您的 Netduino 沒有配備 Micro USB 數(shù)據(jù)線，您可以從手機(jī)中借用一根。

創(chuàng)造

啟動 Visual Studio 2015。安裝程序應(yīng)該已經(jīng)在您的開始菜單（程序）中為此程序創(chuàng)建了一個文件夾和快捷方式。Visual Studio 編程環(huán)境應(yīng)該啟動。讓我們創(chuàng)建我們的第一個項目。

單擊“新項目...”鏈接。如果沒有可見鏈接，請轉(zhuǎn)到“文件”菜單并選擇“新建”>“項目...”

應(yīng)該會彈出新項目窗口。Visual Studio 顯示一組已安裝的模板。我們要從左側(cè)的列表中選擇“ Visual C# >.NetMicro Framework ”。然后從右側(cè)的列表中選擇“ Netduino Application ”。為您的項目命名，然后按 OK。

代碼

現(xiàn)在，我們將編寫 Netduino 應(yīng)用程序的代碼。對于第一個項目，我們將閃爍 Netduino 的可編程（藍(lán)色）LED。

在屏幕右側(cè)，解決方案資源管理器顯示您的項目文件。Program.cs 包含項目的啟動代碼。我們將打開它并編寫六行左右的代碼。雙擊 Program.cs（或右鍵單擊并選擇打開）。

在窗口的主要部分，我們現(xiàn)在正在編輯 Program.cs。單擊文本“//在此處編寫代碼”下方的行。這是我們編寫代碼的地方。

現(xiàn)在，鍵入以下內(nèi)容：

OutputPort led = new OutputPort(Pins.ONBOARD_LED, false);

第一行代碼創(chuàng)建了一個 OutputPort。OutputPort 讓我們可以控制 Netduino 上引腳的電壓電平（或者在本例中為藍(lán)色 LED 的電壓）。Pins.ONBOARD_LED 是速記，它告訴 Netduino 我們要控制微控制器的哪個“引腳”，第二個參數(shù) (false) 將 LED 置于 OFF (false) 的初始狀態(tài)。

現(xiàn)在，我們將反復(fù)閃爍 LED 燈。創(chuàng)建一個永遠(yuǎn)重復(fù)的動作的直接方法是將它放在一個永不結(jié)束的循環(huán)中。將以下代碼添加到您的項目中。

while (true)
{
}

關(guān)鍵字 while 告訴微控制器在滿足特定條件時循環(huán)執(zhí)行某些操作。這個條件放在括號中。在我們的例子中，我們使用條件為真。由于條件為“真”時滿足條件，因此將其傳遞為“真”意味著循環(huán)將永遠(yuǎn)重復(fù)。

現(xiàn)在，我們將創(chuàng)建閃爍的 LED 代碼。在兩組花括號之間，插入以下四行代碼：

led.Write(true); // turn on the LED
Thread.Sleep(250); // sleep for 250ms
led.Write(false); // turn off the LED
Thread.Sleep(250); // sleep for 250ms

您的最終程序應(yīng)如下所示：

public static void Main()
{
    // write your code here
    OutputPort led = new OutputPort(Pins.ONBOARD_LED, false);
    while (true)
    {
        led.Write(true); // turn on the LED
        Thread.Sleep(250); // sleep for 250ms
        led.Write(false); // turn off the LED
        Thread.Sleep(250); // sleep for 250ms
    }
}

跑

現(xiàn)在，我們將您的 Netduino 應(yīng)用程序部署到 Netduino 并觀察它的運行。默認(rèn)情況下，Visual Studio 在模擬器中運行項目。這允許軟件開發(fā)人員在構(gòu)建實際硬件之前為新硬件產(chǎn)品創(chuàng)建和測試編程邏輯。我們不會將模擬器用于我們的目的，因此我們會讓 Visual Studio 知道我們有它應(yīng)該使用的物理硬件。

單擊項目菜單并選擇項目的屬性（通常是項目菜單中的最后一項）。出現(xiàn)項目屬性時，單擊左側(cè)的“.NET Micro Framework”類別。

現(xiàn)在我們將部署目標(biāo)從 Emulator 更改為 Netduino。將 Transport 從“Emulator”更改為“USB”，然后確保 Device 選擇框顯示您的 Netduino。如果沒有，請拔下并重新連接您的 Netduino。

現(xiàn)在，我們將運行該項目。當(dāng)我們運行項目時，您的代碼會部署到 Netduino，然后自動啟動。我們現(xiàn)在只看程序運行，但是當(dāng)您開始構(gòu)建復(fù)雜的 Netduino 應(yīng)用程序時，您可能想要探索高級功能：在運行 Netduino 應(yīng)用程序時，您可以調(diào)試、設(shè)置斷點、單步執(zhí)行代碼、分析變量的值等.

要運行您的項目，請按屏幕頂部工具欄中的“開始調(diào)試”按鈕。它看起來像音樂播放器上的播放按鈕。您也可以改為按 F5。

Visual Studio 現(xiàn)在會將您的第一個 Netduino 應(yīng)用程序部署到 Netduino 硬件。幾秒鐘后，您將看到藍(lán)色 LED 每半秒閃爍一次。

慶祝

您現(xiàn)在已經(jīng)創(chuàng)建、部署并運行了您的第一個 Netduino 項目。您可以為您的計算機(jī)拔下 Netduino，并向他人展示您的成功。當(dāng)您運行該程序時，它被寫入 Netduino 的微控制器芯片中……因此，再次運行該程序所需要做的就是通過 MicroUSB 電纜或使用電源適配器（使用電源筒插孔）將其插入。

您可以重寫您的 Netduino 應(yīng)用程序。每當(dāng)部署新的 Netduino 應(yīng)用程序時，Visual Studio 將自動停止您當(dāng)前的 Netduino 應(yīng)用程序。

概括

這個項目的主要思想是，建立一個儀表板來監(jiān)控公用事業(yè)的使用情況，如水、氣、電。該系統(tǒng)對預(yù)付費用戶很有幫助，因為預(yù)付費用戶需要在使用前購買積分。用戶很難定期檢查使用情況并跟蹤剩余積分。如果剩余積分為零，預(yù)付費公用事業(yè)系統(tǒng)會自動切斷線路。該項目通過定期監(jiān)控使用情況來幫助用戶防止切斷情況。如果積分不足，系統(tǒng)還會向用戶提供基于短信的推送通知（這部分留待以后的工作）。后付費用戶也可以從這個系統(tǒng)中受益。后付費用戶能夠知道使用量，這有助于超額賬單。公用事業(yè)公司使用該系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控他們的電表，這有助于準(zhǔn)備后付帳單。可以根據(jù)用戶/公司的需要添加其他功能。

你需要的東西

• Netduino 3 以太網(wǎng)版本。

• 電流傳感器。

• 水和氣體流量傳感器。

• 安卓設(shè)備

• 網(wǎng)絡(luò)連接

• 跳線。

• CAT5 電纜。

• 烙鐵。

• 安卓應(yīng)用開發(fā)平臺。

• 物聯(lián)網(wǎng)云平臺（這里使用的是thinger.io）。

• 視覺工作室 2015。

• 便攜式電池或電源。

電路原理圖

電路圖如下：

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水和氣體流量傳感器具有三個引腳。

• 紅線（用于 VCC）。

• 黑線為 GND。

• 黃線信號。將信號線分別與netduino D3和D4針連接用于GAS和水傳感器。SeeedStudio中提供了有關(guān)這些傳感器的更多詳細(xì)信息。請參考他們的維基頁面。

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電路圖顯示；電流傳感器如何用于確定負(fù)載。

物聯(lián)網(wǎng)云

此處使用 Thinger.io 物聯(lián)網(wǎng)云平臺構(gòu)建項目。將設(shè)備與 thinger.io 連接必須有一個帳戶。請參閱thinger.io文檔部分，了解有關(guān)設(shè)備連接和其他方面的更多詳細(xì)信息。

移動應(yīng)用

還開發(fā)了用于遠(yuǎn)程監(jiān)控公用事業(yè)使用情況的移動應(yīng)用程序。該應(yīng)用程序與物聯(lián)網(wǎng)云直接連接，并將每個儀表的實時信息可視化。有關(guān)更多詳細(xì)信息，請參閱演示部分。一個開源的android應(yīng)用程序開發(fā)平臺用于開發(fā)應(yīng)用程序。APK 文件在我的 git 存儲庫中可用

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