【完整版】物联网监控系统数据库软件设计毕业论文设计

毕业设计论文

物联网监控系统数据库软件设计

摘要

物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业革命的浪潮，是一个全新的技术领域。传感网于1999年最先被提出，在“互联网概念”的基础上随后引申为物联网这一概念，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。

本次设计是通过VB编程软件来设计数据库软件，实现物联网监控系统的部分功能。通过串口通讯接收、存储数据并将其直接显示在可视的界面当中。该数据库软件具有实时存储功能，便于对信号进行分析和处理。在本设计中，为了能实现人机的对话及随时了解系统的运行状况，添加了报警功能。

通过对物联网监控系统数据库软件设计的深入认识，它可以适用于智能家居及实验室监控等应用。由此加深了对智能物联网的了解。论文最后论述了用VB与ACCESS编写监控系统的设计过程。设计过程主要以上面的分析的重点作为依据。首先进行基础数据的采集，比如温度信息。在朝这个思想靠近的过程中，在许多小的细节上还存在着很多不足。

关键词：物联网(简称IOT)，VB6.0，数据库监控系统，温度，位置，

THE DESIGN OF IOT (INTERNET OF THINGS) DATABASE SOFTWARE MONITORING

SYSTEM

ABSTRACT

“Internet of Things” is follow the computer, the Internet and the mobile

communication network again after the revolution in information industry, which is a new technology. Sensor network was first proposed in 1999, on the basis of its client extend and expand to any goods and goods between, the exchange of information and communications, a network concept.

This design is through the VB programming software to design database software, to achieve some of the features in the IOT monitoring system. Serial communications received by storage, data and directly display them in the visual interface. The data sources are received and described by VB and then displayed on the screen. All the data can be Real-time memory in order to analyze them. I design the interface circuit between the single chip and PC and Keep abreast of the in the system.

Through the design of the system for in-depth understanding, this can be applied to intelligent process of the monitoring information system with VB with ACCESS to expound the fact finally. Design process as basis with above focal point of analysis mainly. Carry on the collection of the basic data at first, and then carry on the query data etc. of temperature. While close towards this thought, still there are a lot of defects on a lot of little details.

KEY WORDS：Internet of Things (shorter form IOT), VB6.0, Database Monitoring System, Temperature, Position

目录

前言 (1)

第1章绪论 (2)

§1.1 物联网 (2)

§1.1.1 物联网的认识 (2)

§1.1.2 物联网的发展背景 (2)

§1.1.3 物联网的用途 (3)

§1.1.4 物联网的未来 (3)

§1.2 系统开发 (4)

§1.3 系统说明 (5)

§1.4 开发环境以及开发工具介绍 (7)

§1.4.1 Visual Basic 6.0 (7)

§1.4.2 Access 2003 (8)

§1.4.3 ADO对象概述 (8)

第2章系统整体规划 (12)

§2.1 数据库的设计 (12)

§2.1.1 数据库构造步骤 (12)

§2.1.2 系统数据库 (12)

§2.2 系统流程图 (15)

§2.3 系统功能分析 (16)

第3章系统具体实现 (17)

§3.1 准备工作 (17)

§3.2 模块设计 (17)

§3.3 用户界面设计 (17)

§3.3.1 登陆界面 (17)

§3.3.2 MDI主窗口 (20)

第4章系统调试 (37)

§4.1 系统测试 (37)

§4.2 系统调试 (37)

结论 (39)

参考文献 (40)

致谢 (41)

前言

随着时代的发展、计算机技术的普及，人们越来越追求便捷化的生活。本设计是针对物联网在实验室监控系统和智能家居管理系统的应用而设立的。如果把物联网比喻成人体的话，传感器好比五官、皮肤，传输机制好比神经，应用层好比人体主动或被动的行为或反应，而数据库无疑就是大脑，数据库在整个物联网中发挥着记忆（数据存储）、分析（数据处理）的作用。生物进化的最后一步就是大脑的发育成熟，所以拥有发育成熟的大脑是智慧生物的标志，有了这颗大脑，我们才能长期记忆、思考、分析，传授知识。同样，没有数据库的物联网是不完整的，选错数据库的物联网是不完美的，而一个完整完美的物联网系统必定需要一个最匹配的数据库。

本设计是基于管理人员服务器的监控系统数据库，不仅能够实现远程对服务器端的数据库进行操作，而且由于与数据库相关的业务逻辑全部在服务器端实现，极大地提高了系统的可维护性和重复利用性。

在编程技术上，采用VB6.0编程语言，由于它的良好的人机界面和交互性，所以简洁明了，易于操作，便于修改、扩充、升级。数据库操作方面仍然是以ADO数据库访问技术和SQL语言为主。

在虚拟模拟过程中，可以很好的实现要求的诸多功能。在集体调试的情况下，可以通过与串口通讯调试设计连接，把数据录入数据库，并可实现查询处理等功能。

因此，开发这样一套数据库系统管理软件成为很有必要的事情,在下面的各章中将以开发一套监控系统数据库为例,谈谈其开发过程和所涉及到的问题及解决方法。

第1章绪论

§1.1 物联网

随着计算机技术的不断发展，计算机作为知识经济时代的产物，已被广泛应用于社会各个行业和领域。“物联网”概念的问世，打破了之前的传统思维。过去的思路一直是将物理基础设施和IT基础设施分开：一方面是机场、公路、建筑物，而令一方面是数据中心，个人电脑、宽带等。而在“物联网”时代，钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施，在此意义上，基础设施更像是一块新的地球工地，世界的运转就在它上面进行，其中包括经济管理、生产运行、社会管理乃至个人生活。

§1.1.1 物联网的认识

物联网的英文名称为“The Internet of Things”。由该名称可见，物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础之上的延伸和扩展的一种网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

§1.1.2 物联网的发展背景

物联网的概念[1]是在1999年提出的。过去在中国，物联网被称之为传感网。中科院早在1999年就启动了传感网的研究，并已取得了一些科研成果，建立了一些适用的传感网。

1999年，在美国召开的移动计算和网络国际会议提出了，“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”。

2003年，美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。

2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，正式提出了“物联网”的概念。

2009年1月28日，奥巴马就任美国总统后，与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”，作为仅有的两名代表之一，IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球[2]”这一概念，建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。

2009年2月24日消息，IBM大中华区首席执行官钱大群在2009 IBM 论坛上公布了名为“智慧的地球”的最新策略。

§1.1.3 物联网的用途

物联网用途[4]广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。

物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合，在这个整合的网络当中，存在能力超级强大的中心计算机群，能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制，在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。

§1.1.4 物联网的未来

物联网不是科技狂想，而是又一场科技革命。

物联网使物品和服务功能都发生了质的飞跃，这些新的功能将给使用者带来进一步的效率、便利和安全，由此形成基于这些功能的新兴产业。

物联网需要信息高速公路的建立，移动互联网的高速发展以及固话宽带的普及是物联网海量信息传输交互的基础。依靠网络技术，物联网将生产要素和供应链进行深度重组，成为信息化带动工业化的现实载体。据业内人士估计，中国物联网产业链今年就能创造1000亿元左右的产值，它已经成为后3G时代最大的市场兴奋点。

有业内专家认为，物联网一方面可以提高经济效益，大大节约成本；另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。目前，加拿大、英国、德国、芬兰、意大利、日本、韩国等都在投入巨资深入研究探索物联网。同时，有

专家认为，物联网架构建立需要明确产业链的利益关系，建立新的商业模式，而在新的产业链推动矩阵中，核心则是明确电信运营商的龙头地位。

物联网的发展[3]，也是以移动技术为代表的普适计算和泛在网络发展的结果，带动的不仅仅是技术进步，而是通过应用创新进一步带动经济社会形态、创新形态的变革，塑造了知识社会的流体特性，推动面向知识社会的下一代创新（创新 2.0）形态的形成。移动及无线技术、物联网的发展，使得创新更加关注用户体验，用户体验成为下一代创新的核心。开放创新、共同创新、大众创新、用户创新成为知识社会环境下的创新新特征，技术更加展现其以人为本的一面，以人为本的创新随着物联网技术的发展成为现实。

作为物联网的积极推动者的欧盟则梦想建立“未来物联网”。欧盟信息社会和媒体司2009年5月公布的《未来互联网2020：一个业界专家组的愿景》报告指出，欧洲正面临经济衰退、全球竞争、气候变化、人口老龄化等诸多方面的挑战，未来互联网不会是万能灵药，但我们坚信，未来互联网将会是这些方面以及其他方面解决方案的一部分甚至是主要部分。报告谈及的未来物联网的四个特征：未来互联网基础设施将需要不同的架构，依靠物联网的新Web服务经济将会融合数字和物理世界从而带来产生价值的新途径，未来互联网将会包括物品，技术空间和监管空间将会分离。涉及物联网的就有两项。作者认为，当务之急是：摆脱现有技术的束缚，价值化频谱，信任和安全至关重要，用户驱动创新带来社会变化，鼓励新的商业模式[5]。

§1.2 系统开发

物联网监控系统技术广泛应用在以下领域：

1.实验室管理监控系统[6]

某生化实验室需要建立一个实时监控系统，检测实验室人员出入，实验结果数据，实验室温度湿度。该实验室的仪器设备都有RS232接口输出打印，可以输出到单片机。门禁和各种传感器也接入单片机系统。这时候单片机可以通过以太网把数据提交到实验室的服务器上，服务器通过处理提交的数据，将控制命令通过以太网发给单片机，单片机再进行相应的操作。

2.智能家居系统

现代家居系统中，由于需要宽带接入，基本上所有住户都有局域网接入。在住户内部搭建局域网也很方便。鉴于以上情况，利用以太网实现智能家居网络能够实现。

住房内的家电和各种设施，可以接入内部以太网实现相互通信，或者与上位机实现通信。上位机可以被用户远程控制，对居室的家电和设施进行控制，达到对居室的温度，光亮的调节，同时可以利用下位机（单片机）将室内监控系统的状况传到上位机，上位机通过分析可以向主人或者相关部门报告火警或者匪警。

3.信息化家电

传统家电是一个独立存在的系统，电器与电器之间没有丝毫联系。在信息化家电系统中，所有信息化家电组成一个局域网络系统，家电属于该系统

中一个部分。信息化家电系统中，比如电饭锅，可以通过网络远程控制。假如用户需要下班回家就能吃上饭，可以在下班前通过远程控制协议给电饭锅发出指令，保证下班回家时饭刚好煮好。

本设计就是对实验室管理监控系统的上位机设计，利用接收到的数据进行分析处理并可以方便的对历史数据进行查询。

§1.3 系统说明

数据库是某个企业、组织或部门所设计的数据的一个综合，它不仅要反映数据本身的内容，而且要反映数据之间的联系。在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。简单地说，数据模型是现实世界的模拟。

数据模型通常由三个要素组成：数据结构；数据操作；数据的约束条件。数据模型有良种不同的类型：概念模型和数据模型。概念模型是现实世界到信息世界的第一层抽象，这种信息结构并不依赖于具体的计算机系统，也不是某一个数据库管理系统支持的数据模型，它是现实世界到机器世界的一个中间层次。

关系模型的数据结构，即所研究的对象类型包括有：关系，对应一张二维表，它由行和列组成；元组，对应表中的一行；属性，对应表中的一列；主码，对应某个属性值，它可以唯一确定一个元组；分量，对应元组中的一个属性值。关系模型的数据操纵包括查询、插入、删除和更新数据。这些操

作必须满足关系的完整性约束条件：实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性。

模式是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，它不设计具体的值。从数据库管理系统的角度看，虽然它们支持的数据模型、使用的数据库语言、所基于的操作系统平台都可能不同，但在体系机构上通常都采用三级模式结构（个别小型数据库系统除外），并提供两级映像功能。

三级模式结构是指数据库系统是由外模式、模式和内模式三级构成，如图1-1所示。

图1-1 三级模式结构图

模式是数据库数据在逻辑级上的视图，它以某一种数据模型为基础，不仅要定义数据的逻辑结构（如数据项构成、名字、类型、值域等），而且要定义与数据有关的安全性、完整性以及数据之间的联系。外模式是模式的子集，是局部数据的逻辑结构描述。它面向具体的应用程序。因为不同的应用可能需要不同的局部数据视图，所以一个数据库可以有多个外模式，但只有

一个模式。内模式也称存储模式，它是数据物理结构和存储结构的描述，是数据在数据库内部的表示方式。一个数据库只有一个内模式。

三级模式是对数据的三个抽象级别，使用户能逻辑地处理数据，而不必关系数据在计算机中的具体表示方式和存储方式。但这三个抽象层次之间必须能够相互联系和转换，数据库系统提供了两层映像来完成该功能。外模式模式映像定义了外模式与模式之间的对应关系。这些映像定义通常包含在各自外模式的描述中。当模式改变时，只须对映像作相应改变，可以使外模式保持不变，从而应用程序不必修改，保证了数据的逻辑独立性。模式内模式映像定影了数据全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。该映像定义通常包含在模式描述中。数据库的存储结构改变了，只须对映像做出相应改变，可以使模式保持不变，从而保证了数据的物理独立性。

整个系统从符合操作简便、界面友好、灵活、实用、安全性的要求出发，完成工程管理的全过程，包括系统管理、信息实时显示、信息检索查询等几个模块。经过实际使用证明，本文所设计的数据库监控系统可以满足实验室温度监控和仪器防盗的需要。

§1.4 开发环境以及开发工具介绍

本系统是在Windows 7 + Visual Basic 6.0 + ACCESS 2003[7]的环境下完成的。下面就对这些开发工具进行介绍：

§1.4.1 Visual Basic 6.0

微软公司的Visual Basic 6.0是Windows应用程序开发工具，是目前最为广泛的、易学易用的面向对象的开发工具。Visual Basic提供了大量的控件，这些控件可用于设计界面和实现各种功能，减少了编程人员的工作量，也简化了界面设计过程，从而有效的提高了应用程序的运行效率和可靠性。利用VISUAL BASIC 程序设计语言，可以很方便地设计出在WINDOWS环境下运行的应用程序。故而，实现本系统VB是一个相对较好的选择。

Visual Basic语言的出现为Windows下的编程提出了一个新概念，利用Visual Basic的动态数据交换、对象的链接和嵌入、动态链接库、ActiveX技术可以很方便地设计出功能强大的应用程序。

利用Visual Basic语言编程有以下几个特点：

1.可视化程序设计：在Visual Basic中开发的应用程序，不但有丰富的图形界面，同时由用户为开发图形界面添加的代码真是少而又少，因为在设计图形界面的过程中只需设置ActiveX控件的属性即可。

2.强大的数据库和网络功能：随着Visual Basic 语言的向前发展，它在数据库和网络方面的功能优势就愈加明显，利用Visual Basic 中的ODBC——开放式的数据库访问技术可以很方便地开发出自己的数据库应用程序；利用Visual Basic自带的可视化数据管理器和报表生成器，完全可以在Visual Basic就完成数据库的开发工作。

3.其他特性：在Visual Basic以前的版本中，由于仍然摆脱不了解释执行的

代码运行机制，所以在相当的程度上制约了Visual Basic 的发展。从Visual Basic5.0版本开始，在Visual Basic 中制作的应用程序都改变为编译执行，使得Visual Basic的代码效率有了很大的提高，同时执行的速度也加快了解30%(同Visual Basic 4.0相比)。当然在Visual Basic中还有其它特性，例如：面向对象的编程语言、结构化程序设计、事件驱动的程序设计。

§1.4.2 Access 2003

Access数据库[8]由六种对象组成，它们是表、查询、窗体、报表、宏和模块。

数据库是一种存储数据并对数据进行操作的工具。数据库的作用在于组织和表达信息，简而言之，数据库就是信息的集合。计算机的数据库可以分为两类：非关系数据库（flat-file）和关系数据库（relational）。关系数据库中包含了多个数据表的信息，数据库含有各个不同部分的术语，对象记录、域等。

§1.4.3 ADO对象概述

ADO对象[9]是针对当前微软的软件所支持的数据进行操作的最为有效、简单并且功能强大的方法。ADO对象能够存取到数据库的内容，首先要求数据库的驱动程序( ODBC驱动程序与OLE DB驱动程序)必须安装上，否则，ADO对象是无法存取数据库中内容，其原理示意图如图1.2所示：

图1-2 ADO对象存取数据原理示意图

一．利用ADO开发网络数据库应用程序

ADO（Active Date Objects,即ActiveX数据对象）是一个ASP内置的ActiveX服务器组件（ActiveX Server Component）。可把它与ASP结合起来，建立提供数据库信息的网页内容，对数据库进行查询、插入、更新、删除等操作，并可以把在用户端实现“网上实时更新显示”的最新Web数据库技术。

要执行ADO，服务器端必须安装Windows NT Server 和Internet Information Server(IIS)，而客户端只要有IE或NETSCAPE较新版本的浏览器即可。

二．ADO组件的主要对象及其功能

ADO组件又称为数据库访问组件，它提供了以下七种对象：

Connection对象：提供对数据库的连接服务。

Command对象：定义对数据库源操作的命令。

Record set对象：由数据库服务器所返回的记录集。如下表1-1所示：表1-1 Record set对象的Lock Type属性的设置值

Fields对象：由数据库服务器所返回的单一数据字段

Parametes对象：表示Command对象的参数。

Property对象：单独的一个Property对象，提供属性功能。

Error对象：提供处理错误的功能。

使用ADO对象可以建立和管理数据库的连接，按数据库服务器的要求获得数据，执行更新、删除、添加数据等操作，获取ODBC的错误信息等。

三．用来操纵数据的SQL命令

SQL命令是发送给数据库并要求数据库操作的指令，它是专门为数据库设计的语言，比一般的计算机程序语言简单的多。SQL命令主要分成两部分：DDL(Data Definition Language)和DML(Data Manipulation Language),其中DDL是建立数据表及数据列的指令群，而DML则是操作数据库记录的指令群，如数据库记录的添加、更新、删除、和查询等。

SQL命令，包括Select、Delete、Update、Insert Into、Select Into等。

1. 筛选及排序记录的Select指令

基本句型一：Select字段串列From数据表

基本句型二：Select…From…Where筛选条件

基本句型三：Select…From…Order By字段串列

Select Top：限定选取数据的条数

2. 删除数据记录的Delete指令

基本语法：Delete From数据表Where条件式

3. 更新数据记录的Update指令

基本语法：Update数据表Set表达式

4. 增加数据记录的Insert Into指令

基本句型一：Insert Into数据表 (字段串列) Values (字段串列)

基本句型二：Insert Into数据表 (字段1,字段2,…,字段n) Select…

5. 建立新数据表的Select Into 指令