HEMS-tcp_ip_assignment

以Socket作为服务器与传感器通讯手段的家庭能源管理系统

特性

• 以Socket作为服务器与传感器通讯手段
• 多传感器支持
• 友好的Web用户界面
• 可以控制每一个传感器的开关面板
• 清晰的实时动态数据分析大屏幕

警告

• 程序说崩就崩，我没有做任何与鲁棒性有关的考虑与设计。
• 哪怕程序正常跑起来了也不能说明是神明在保佑。我是坚定的唯物主义者。
• 别动代码，除非您知道自己在干什么。
• 以上三条纯属娱乐。不过程序确实挺粗糙的就对了。

项目组成

这个项目由以下三个大模块组成：

1. 后端通信模块
2. 数据处理中间件
3. WEB服务器与相应前端

根据课设要求，现在主要介绍后端通信模块。

后端通信模块

SocketServer.py

模块作用

SocketServer.py为通信模块的服务器端，负责接收传感器数据。

模块实现

服务器端采用了socketserver库，该库封装了socket模块，使得每个拨入的连接将被传入一个新的线程处理，从而实现多传感器通信的功能。

socket模块

socket模块运作模式如下：

1. 定义连接，端口族等（这些功能已经被封装，将在编程时默认调用）
2. 将程序绑定至指定端口
3. 监听进入阻塞状态
4. 当呼叫传入时，切换为accept状态
5. 接受数据，填充缓冲区
6. 循环程序，再次填充缓冲区，输出数据

SocketClient.py

模块作用

SocketServer.py为通信模块的传感器端，负责模拟发送传感器数据。

模块详情

模块允许创建多个线程来模拟多个传感器同时呼入的情况。

协议文档

发送

一个传感器应当发送这样的 json :

{
  "type": "data",
  "id": 1,
  "sn": "DNPLK11FNK",
  "power": "1200",
  "state": "on",
  "time": 1639451655.1565
}

• type：定义了数据类型，目前仅定义了“data”。
• id：传感器id，为整形类型
• sn：传感器序列号
• power：传感器检测到的功率
• state：传感器目前的状态
  • on：表示传感器处于开启状态
  • suspend：表示传感器正忙，处于挂起状态
  • off：表示传感器处于关闭状态。当传感器处于关闭或挂起状态时，传感器将不发送当前功率。
• time：当前时间戳，为double类型

接收

传感器将在每个通信轮询中接受来自服务器的命令，并会按照服务器命令切换状态。

{
  "result": "ok"
}

• 当服务器返回ok时，传感器将在下一个通讯轮询切换为打开状态。

{
  "result": "off"
}

• 当服务器返回off时，传感器将在下两个通讯轮询切换为suspend状态，随后切换为off状态
• 当传感器连续两个周期不返回任何数据，传感器将自动挂起并关闭。

数据处理部分与WEB部分

• 数据处理负责将后端数据写入sqlite数据库，并计算相关数据供前端直接调用
• WEB部分负责创建相应的接口与前端页面，调用并显示页面与相关数据，并允许控制
  • WEB服务器部分采用flask框架，采用Pywebio进行页面生，echarts生成实时图形。

运行项目

本项目完全使用Python构成，解释器版本为3.10。您可以像运行普通Python程序一样运行本项目。

1. 将本仓库克隆到本地
2. 安装本项目使用的所有依赖库
3. 运行仓库根目录下的main.py

项目截图