上海星光计划《智能家居》试题.docx
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上海星光计划《智能家居》试题
上海市“星光计划”第五届中等职业学校职业技能大赛
《智能家居》竞赛试题
参赛说明
一、注意事项:
1、请按照以下比赛环境,检查比赛中使用硬件设备、连接线等设备、材料和软件是否齐全,计算机设备是否能正常使用。
2、禁止携带和使用移动存储设备、运算器、通信工具及参考资料。
3、操作过程中,需要及时保存设备配置。
比赛过程中,不要对任何设备添加密码。
4、比赛完成后,比赛设备、比赛软件和比赛试卷请保留在座位上,禁止带出考场外。
5、仔细阅读比赛试卷,分析需求,按照试卷要求,进行设备配置和调试。
6、比赛时间为180分钟。
二、比赛环境:
1.竞赛软件平台标准软件平台
1)操作系统:
MicrosoftWindowsXP
2)软件开发平台:
Microsoft.NETFramework4.0
3)软件开发环境:
VisualStudio2010
4)软件开发语言:
C#
2.竞赛项目使用器材与技术平台
序号
类别
设备
厂商
型号
数量
1
硬件
物联网实训操作台
企想
CH-OP-2
1
2
硬件
物联网智能网关
企想
CH-Z-M401
1
3
硬件
物联网环境监测套件
企想
QXZIGWS-12-2
1
4
硬件
施工工具箱
企想
QXPNT-12-2
1
5
硬件
物联网智能家居样板间
企想
1
6
硬件
个人电脑
国产
3
三、竞赛题
赛题说明:
1.本次考核内容相互独立,单独评分。
2.比赛时间总计180分钟,参赛选手可自由分配任务安排及时间安排。
3.参赛选手需仔细阅读试题,按照试题要求填写答案或提交竞赛成果。
(一)智能家居模拟应用上位机开发
1.硬件设备:
名称
数量
☐电脑
1
☐USB转串口线
1
☐协调器
1
☐节点板
3
☐射频顶板
4
☐棒状天线
4
☐电源线
1
☐物联网实训操作台(智能家居模拟应用模块)
1
2.软件环境:
名称
位置
☐MicrosoftWindowsXPSP3
☐Microsoft.NETFramework4.0
☐VisualStudio2010
☐Controllers.dll
☐Configuration.dll
☐Helps.dll
智能家居模拟应用拓扑结构图
A.连线操作
根据拓扑图进行连线操作,包括所有传感器与节点板之间以及协调器与PC1机的连线。
具体要求:
1)正确地按照拓扑连接ZigBee传感控制终端节点与传感器
2)接口与连接线线序正确
3)将协调器与PC通过串行口连接(协调器需要外接5V直流电源供电)
4)将LED灯组、模拟空调、温湿度传感器、可燃气体传感器、节点板1正确连接(节点板1需要外接5V直流电源供电)
5)将烟雾传感器、蜂鸣器、模拟风扇与节点板2正确连接(节点板2需要外接5V直流电源供电)
6)将光敏传感器、模拟电动窗帘与节点板3正确连接(节点板3需要外接5V直流电源供电)
7)依次打开“协调器→节点板1→节点板2→节点板3”的电源开关,给其供电,看到上述3块节点板联网状态指示灯为绿色时,表明设备组网成功,可以进行后续操作。
2、上位机开发
参赛者在Visual Studio 2010集成开发环境下,使用C#开发语言,完成一套上位机软件的开发,软件界面要求布局合理美观,该软件使用Bizideal Zigbee V24开发包提供的方法,完成下列模块功能开发,软件开发完成后,运行软件生成文本文件格式的答题结果,文件保存路径:
桌面\竞赛成果\参赛编号.txt。
模块一:
查询Zigbee网络基础信息
1.查询协调器MAC地址:
通过软件发送“查询协调器MAC地址”指令给协调器并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.txt”:
描述:
查询协调器MAC地址
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
协调器MAC地址:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
2.查询Channel ID:
通过软件发送“查询Channel ID”指令给协调器并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.txt”:
描述:
查询ChannelID
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
ChannelID:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
3.查询PANID:
通过软件发送“查询PANID”指令给协调器并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.txt”:
述:
查询PANID
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
PANID:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
4.查询节点数:
通过软件发送“查询节点数”指令给协调器并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.txt”:
描述:
查询节点数
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
节点数:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
1)长短地址映射:
1)软件发送“查询长短地址映射”指令给协调器并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.txt”:
描述:
查询节点板A地址映射
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
地址映射:
XXXXXXXXXXXXXXXX…=XXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔;等号左侧为长地址(即MAC地址),等号右侧为短地址)
软件紧接着发送“灯光控制”指令点亮节点板1的L5指示灯并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.txt”:
描述:
灯光控制(L5)
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
2)软件发送“查询长短地址映射”指令给协调器并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.txt”:
描述:
查询节点板B地址映射
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
地址映射:
XXXXXXXXXXXXXXXX…=XXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔;等号左侧为长地址(即MAC地址),等号右侧为短地址)
软件紧接着发送“LED控制”指令点亮节点板2的L6指示灯并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.txt”:
描述:
灯光控制(L6)
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
3)软件发送“查询长短地址映射”指令给协调器并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.txt”:
描述:
查询节点板C地址映射
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔)
地址映射:
XXXXXXXXXXXXXXXX…=XXXX…(16进制字符串,字节间以空格进行分隔;等号左侧为长地址(即MAC地址),等号右侧为短地址)
软件紧接着发送“LED控制”指令点亮节点板3的L7指示灯并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.txt”:
描述:
灯光控制(L7)
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
模块二:
单步控制指令
1.模拟风扇控制:
通过软件发送“启动风扇”指令控制节点板2的风扇转动并接受响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.txt”:
描述:
启动风扇
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
风扇启动10秒后,通过软件软件发送“停止风扇”指令控制节点板2的风扇停止转动,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.txt”:
描述:
停止风扇
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
2.电动窗帘控制:
通过软件发送“启动电动窗帘”指令控制节点板3的电动窗帘顺时针旋转360°并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.txt”:
描述:
启动电动窗帘
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
3.空调温度控制:
通过软件发送“空调温度控制”指令控制节点板1的空调温度显示(数码管显示)为25°并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.txt”:
描述:
空调温度控制
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
4.灯光控制:
通过软件发送“灯光控制”指令控制节点板1的LED灯组并接收响应,并按如下格式将交互过程记录于“参赛编号.txt”:
描述:
灯光控制(全灭)
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
描述:
灯光控制(点亮L1)
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
描述:
灯光控制(点亮L2)
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
描述:
灯光控制(点亮L3)
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
描述:
灯光控制(点亮L4)
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
描述:
灯光控制(全灭)
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
模块三:
实时环境数据采集
1.在软件中实现实时环境状态采集,以3秒/次的采样频率,在60秒内,实时采集并刷新温度、湿度、光照度、烟雾、可燃气体传感器的数据并显示在软件主界面中,并将数据采集期间的往来指令流按如下格式保存在文本文件中:
描述:
温度数据采集
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
描述:
温度数据上传
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
传感器数值:
XX…
描述:
湿度数据采集
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
描述:
湿度数据上传
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
传感器数值:
XX…
描述:
光照度数据采集
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
描述:
光照度数据上传
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
传感器数值:
XX…
描述:
烟雾数据采集
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
描述:
烟雾数据上传
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
传感器数值:
XX…
描述:
可燃气体数据采集
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
描述:
可燃气体数据上传
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
传感器数值:
XX…
注意:
在数据采集期间,每一种传感器数据的采集都会产生多对“数据采集/数据上传”指令,要求全部按上述格式保存在“参赛编号.txt”。
2.将光照度采样数据以二维图表的形式显示在软件的主界面(X轴为时间轴,Y轴为采样数据轴)。
模块四:
家居联动控制
连接在节点板2上的光照度传感器数值低于60时,连接在节点板2上的电动窗帘(步进电机)顺时针旋转360度1次;当连接在节点板2上的光照度传感器数值高于100时,连接在节点板2上的电动窗帘(步进电机)逆时针旋转360度1次。
描述:
光照度数据上传
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
光照度值:
XX…
描述:
步进电机控制
发送指令:
XXXXXXXXXXXXXXXX…
响应指令:
XXXXXXXXXXXXXXXXX…
模块五:
物理地址-短地址映射表自动维护
前述功能全部检验完毕后,在不重启上位机软件的前提下,关闭协调器、3块节点板电源。
3秒钟后,按如下顺序依次开启设备电源:
协调器、节点板3、节点板2、节点板1,待节点板联网指示灯显示为绿色时,重复第二、三、四部分的全部操作。
第二部分:
智能家居模拟应用嵌入式开发
1.硬件设备:
名称
数量
电脑
1
USB转串口
1
协调器
1
节点板
3
射频顶板
4
棒状天线
4
电源线
1
6410开发板(带电源和液晶屏)
1
USB下载线
1
网线
1
SD(4G)卡
1
SD卡读卡器
1
物联网实训操作台(基础实验应用模块)
1
2.软件环境:
名称
位置
MicrosoftWindowsXPSP3
Ubuntu操作系统
虚拟机当中
VMware
桌面快捷方式
QtCreator
位于虚拟机ubuntu系统页眉处Qt图标或桌面上的快捷方式
拓扑结构图
1、连接操作
根据拓扑图进行连线操作,包括所有传感器与节点板之间以及协调器与PC2或网关的连线。
具体要求:
1)正确地按照拓扑连接ZigBee传感控制终端节点与传感器
2)接口与连接线线序正确
3)正确的连接协调器和网关及电脑
2、建立Zigbee网络
2)开启协调器电源
3)顺序开启节点板电源
4)观察Zigbee节点板组网指示灯
3、SD卡的制作
将Superboot烧写到SD卡当中,烧写SD卡所需要资料放置于PC2桌面上的竞赛材料文件夹中。
4、Uboot的烧写
将Uboot烧写到网关中,烧写Uboot所需要的资料放置于PC2桌面上的竞赛材料文件夹中。
5、内核的烧写
将内核烧写到网关中,烧写内核所需要的资料放置于PC2桌面上的竞赛材料文件夹下的内核文件夹中。
6、NFS网络文件系统的挂载
7、数据采集
实现将温度、湿度、光照强度、燃气等传感器的反馈值显示在虚拟机的软件界面中。
说明:
打开虚拟机桌面上的考试标准文件夹中的contorl文件夹下的工程,实现代码的编写,参赛者只需编写homedlg.cpp和serialThread.cpp和contorldlg.cpp源文件中的代码,Debug1文件夹中的libcontorl1.so为虚拟机上运行的动态链接库,Debug3文件夹中的libcontorl2.so为网关运行的动态链接库。
具体要求如下:
8)实现温度参数正常的显示在虚拟机中界面中
9)实现湿度参数正常的显示在虚拟机中界面中
10)实现光照度参数正常的显示虚拟机中界面中
11)实现燃气参数正常的显示在虚拟机中界面中
12)将功能实现的每一个功能的界面截屏
图片保存路径:
PC2\竞赛成果\第七题文件夹
8、智能家居模拟应用配置
在虚拟机开发环境下实现智能家居应用中的三种模式,分别是安防模式、白天模式、夜间模式。
具体要求如下:
1)实现安防模式,实现功能要求如下:
(1)、保持温度、湿度、光照、燃气传感器参数能够实时采集。
(2)、当人体感应传感器或者是求助按钮被按下的时候,要实现蜂鸣器响和将虚拟机中界面上的绿灯变成红灯
2)实现白天模式,实现功能如下:
(1)、保持温度、湿度、光照、燃气传感器参数能够实时采集。
(2)、保持窗帘关闭状态,保持灯的关闭状态(LED模块和虚拟机界面中的灯状态同时关闭)
(3)、空调和风扇联动控制,空调的温度低于25°的时就打开直流风扇,并将值显示到数码管上
3)实现夜间模式,在夜间模式实现的功能如下:
(1)、保持温度、湿度、光照、燃气传感器参数能够实时采集。
(2)、保持窗帘开启的状态,保持灯的关闭状态(LED模块和虚拟机界面中的灯状态同时关闭)
(3)、在白天模式到夜间模式或者是夜间模式到白天模式的切换中,窗帘保持转动(步进电机转动360即是一圈)
9、第八题实现的功能全部移植到网关上,并能够正常的运行,实现相应的功能
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- 关 键 词:
- 智能家居 上海 星光 计划 试题