档案库房环境智能监测系统学年论文.docx
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档案库房环境智能监测系统学年论文
计算机科学与工程学院
学年论文
题目：
档案库房环境智能监测系统
学院：
计算机科学与工程学院
班级：
物联网工程一班
学生姓名：
张芳娟
学号：
201271060136
指导教师：
李焱
摘要：
针对当前国内高校档案库房环境监测，安全管理等问题，提出了利用温湿度传感技术解决这一问题。
突出了档案库房安全保护的“三防”（即防高温、防潮湿、防火）要求。
通过使用低成本温湿度传感设备实现档案库房温湿度的稳定监测，实现数据的采集和长期记录。
本系统能够将采集到的信息送入后台管理中心，由管理人员进行环境监测，进而实现库房温湿度采集、记录、分析等的管理。
当温湿度超过警戒线时候能够发送报警信号，方便管理人员及时进行温湿度调控，使之与档案所需存放环境相适应。
从而总体实现了档案库存的安全性管理。
关键词：
温湿度采集，传感技术，数据存储
Abstract:
Accordingtodomesticcollegesanduniversitiesforthecurrentrecordsstorageenvironmentmonitoring,securitymanagementandotherissues,weproposedtheuseoftemperatureandhumiditysensortechnologytosolvethisproblem.Ithighlightsthe"three"recordsstoragesecurityprotection（anti-hightemperature,moisture,fire）requirements.Byusinglow-costequipmenttoachieveastabletemperatureandhumiditysensorsmeasuringtemperatureandhumidityrecordsstorage,itcanachievelong-termacquisitionandrecordingofdata.Thesystemisabletocollecttheinformationintothebackgroundmanagementcenterforenvironmentalmonitoringbymanagement,soastorealizethetreasuresoftemperatureandhumiditymonitoring,recording,analysisandthelike.Whenthetemperatureandhumiditythanthewarningline,thesystemcansendalarmsignalstofacilitatethemanagementoftemperatureandhumidityregulationinatimelymanner,anditisconvenientforadministratorstomakethestoreenvironmenttoadapttothedesiredfile.Therebyitachievesanoverallsecurityarchivesinventorymanagement.
Keywords:
Temperatureandhumiditycollection,sensortechnology,datastorage
前言
档案保存的质量、档案的物理寿命、档案的防虫防霉都与库房的温湿度息息相关,一旦档案库房的温湿度失控,档案保护就成问题了，及时有效的调节与控制档案库房的温湿度，是保护并延长档案寿命的关键，需要特别的重视档案库房内温湿度环境。
传统监测手段，基本以人工巡检为主。
本系统的研究方案是通过软件来控制硬件实现上位机与下位机信息的交互。
温湿度传感器起到档案库中档案的存储安全性检测的作用，能够将当前环境下温湿度信息采集并发送，在最短的时间向用户反映，方便管理人员实时监测管理。
1系统简介
档案库房智能监控管理系统是基于温湿度传感器实现来管理的，这种管理更趋于智能化，减少了人工的实地勘察。
温湿度传感技术是用来监测档案库房档案存放过程中的高温、湿度、火灾环境的。
研究内容是通过温湿度传感器的使用对温湿度实现了实时监测并带有报警作用，同时将采集到的数据按用户需求进行保存，用户可按需求自己设定采集时间，从而实现档案库存的安全性管理。
档案室安全管理系统主要包括用户管理和温室度检测两大模块。
本系统设计的主要技术包括前台界面设计，后台数据库的建立，温湿度传感器的实时采集，报警的设计，数据的分析处理以及信息入库保存。
前台是面向用户的C#程序控制界面，实现的结果是在调用程序的时候，最先弹出的窗体是用户登录界面，在用户输入了真确的用户名及密码的情况下，弹出的是档案安全管理主窗体，通过点击主窗体的不同控件来管理控制。
软件部分在设计好了管理界面的总体框架的时候就进行SQL数据库的建立，此外还有各个不同界面之间的衔接关系以及不同窗体的调用。
我们软件设计实现的主要是温湿度检测部分。
软硬件交互部分采用的主要技术是串口通讯，通过串口将下位机采集到的信息送到上位机，管理人员在采取及时的管理措施。
2系统目标及功能
2.1系统目标
档案库房智能监控管理系统的主要研究目标是实现基于温湿度传感技术来解决档案库房档案存放过程中的防高温、防潮湿、防火。
通过温湿度传感器的使用对温湿度实现了实时监测并带有报警作用，从而总体实现了档案库存的安全性管理。
档案室内档案库存的安全性监测，主要解决的问题包括：
（1）档案室内温湿度的检测与管理。
（2）温湿度数据的传输，处理。
（3）系统安全性的判断。
2.2系统功能
用户信息管理主要实现了对系统管理员和档案库工作人员的信息管理，包括新来人员信息的增加，近期信息变化的修改，以及离职人员信息的删除等。
图1用户信息管理
这部分实现了档案库存的安全性。
每个管理人员的信息存入数据库，当某个管理人员需要管理系统时，必须输入管理员名称和口令，与数据库中已有信息进行比较，如果存在并且信息正确，则安全进入管理系统。
防止非法人员对信息的非法操作。
3系统框架
3.1整体架构
图2档案库房智能监控管理系统整体架构
（1）数据采集：
系统通过安装好的传感器实时采集当前数据并存入数据库。
（2）数据处理：
将采集到的数据与标准数据进行对比以便做出及时反映。
（3）智能报警：
当前数据超出标准界限时，系统报警装置自动发出警告信号。
（4）管理措施：
当系统将档案室状态反馈给管理人员的时候，管理人员实施及时管理措施。
3.2核心技术
图3系统模块结构
图4数据采集分析处理
数据传输
数据处理
数据入库
否是
档案室环境稳定良好
管理人员及时采取调控措施
系统报警
图5温湿度数据采集、分析、处理流程图
4实现方案
4.1硬件
4.1.1温湿度传感器
温湿度对于档案储存来说至关重要，温湿度的变化会带来档案的破坏，引发严重的问题，温湿度的监控有利于相关人员进行及时的控制。
（1）系统设计过程中必须明确的传感器知识：
温湿度传感器能将温度量和湿度量转换成容易被测量处理的电信号的设备或装置。
温湿度感应器目前主要分为电阻式、电容式两种，相对来说电容式的精准度比较好，感应速度非常快，但是在水分的侵蚀下容易氧化。
湿度传感器是非密封性的，为保护测量的准确度和稳定性，应尽量避免在酸性、碱性及含有机溶剂的气氛中使用。
也避免在粉尘较大的环境中使用。
为正确反映欲测农产品物流过程中的湿度和温度，还应避免将传感器安放在离墙壁太近或空气不流通的死角处。
如果被监测的库存范围太大，就应放置多个传感器。
有的湿度传感器对供电电源要求比较高，否则将影响测量精度。
或者传感器之间相互干扰，甚至无法工作。
使用时应按照技术要求提供合适的、符合精度要求的供电电源。
传感器需要进行远距离信号传输时，要注意信号的衰减问题。
当传输距离超过200m以上时，建议选用频率输出信号的湿度传感器。
（2）温湿度传感布置情况
为了建立一个安全、实用、先进的温湿度档案库房管理中实时监测的环境，在以下部分将结合用户的实际情况，对传感器布置加以论述。
本系统中温湿度传感器主要布置在档案聚集存放的地方。
通过温湿度传感器与后台用户管理的联系可以实现库存过程中的温湿度的实时显示、超过预定值时，系统将发出报警声音提醒管理人员。
4.1.2传感器工作流程
下面的图6是一个传感器节点的工作流程，在明确了传感器节点的工作方式的基础上，可实现传感器对数据的采集以及传输。
此流程已经集成在了硬件中[5]。
图6传感器节点工作流程
4.2软件
档案室都规定有自己的温度或湿度的上限和下限值；由计算机提取并显示不同时间点的温湿度实时采样数据（注意这些数据会存储在数据库中），当温度或是湿度超限时便报警，温度超标报警和湿度超标报警可发出不同的报警声音，从而可以加以区别，方便管理人员进行相应的管理。
通过温湿度传感器采集库存过程的温湿度然后送至后台进行数据写入、显示、存储以及相应的分析。
（1）后台数据库设计
数据库设计遵循的一个主要原则是：
为每一个表都设有一个主键
管理员数据表。
A:
表的定义
以下是一个管理员表定义的示列：
在定义数据库表的时候，最先给管理员数据表定义一个UserID字段作为此表的主键，以便区别与其他的表。
还需注意的是主键字段不允许为空，而其他字段都为空。
主键的数据类型一般都使用的是整型。
表1管理人员表定义
B:
表中数据的显示
表2管理人员表内容
（2）串口通讯：
本系统串口通讯的过程主要是：
传感器将采集到的数据通过无线传感网络（ZigBee网络）送给协调器，协调器按串口通讯协议发送给上位机，本系统是通过串口线送给管理层的。
4.3软硬件交互
在设计好了管理界面的总体框架的时候就进行SQL数据库的建立，此外还有各个不同界面之间的衔接关系，不同窗体的调用。
我们软件设计实现的主要是温湿度检测部分。
最终实现的结果是用SQL语句实现了数据库的操作，实现了数据信息的增删改等。
温湿度值可实时监测，以及数据的入库分析。
4.4ZigBee网络必备知识
ZigBee技术是一种新兴的短距离无线传感器网络通信技术。
ZigBee无线通信网络主要由协调器、路由器及终端设备3种节点组成。
在网络建立之初，每个网络有且仅有一个协调器节点，主要负责网络的发起、参数的设定、信息的管理及维护功能，也可用来协助建立安全层和应用层的绑定。
鉴于协调器节点的硬件及软件设计最为复杂，本文主要介绍协调器节点的设计方法。
协调器节点主要由处理器模块、RF前端、电源管理模块及各外部接口等组成，也可根据需要增加传感器及GSM/GPRS等模块。
ZigBee技术以其短距离、低速率、低功耗等优点而被广泛应用于环境监测、智能家居、汽车电子及工业控制等数据量较小、传输速率要求不高的场合。
相对于其它无线传感器网络通信协议，ZigBee协议有其独特的技术优势。
组建网络的两个步骤主要是网络初始化及节点加入网络。
网络初始化首先要确定网络协调器，通过主动扫描发送信标请求命令来检测该网络中是否存在协调器。
如果在扫描期限内没有检测到信标，则将自己作为网络的协调器，并不断地产生信标并广播出去；然后进行信道扫描，对指定的信道或默认信道进行能量检测以避免可能的干扰，并将那些能量值超过了允许水平的信道丢弃，而后对剩余信道进行主动扫描，以检查区域内有没有其它ZigBee网络存在；完成主动扫描后，即可获得设备所在区域内已有的各ZigBee网络的网络标识（PANID），至此，网络初始化基本完成。
本系统中传感器将采集到的数据通过Zigbee网络（点对点通信）传送给协调器，由协调器通过串口传给上位机，送入后台数据库进行数据存储。
5可行性分析
图7：
部分前台界面设计
如上图将端口设置合适之后，就可以进行温湿度采集信息的传送，并将数据显示在文本框中。
然后写回数据库中。
再将此值与数据库中定义好的标准温湿度值与刚读进的值进行比较。
最后将库房环境状态反馈给管理人员。
图8温湿度数据采集
如图8将端口送出的数据采集并显示在文本框中，再写回数据库中，时间片是由系统计时来控制的。
然后将定义好的标准温湿度值与刚读进的值进行比较。
图10数据库中存入的数据
核心代码实现：
1）管理员登录界面
//实例化了一个多窗体显示界面的对象
Mainmain=newMain（）;
//9C-506环境下的SQL语句
stringconnString=@"Server=210.26.96.51;DATABASE=ZHB;UID=sa;PWD=95069506";
SqlConnectionconn=newSqlConnection（connString）;
//打开数据库
stringsql=String.Format（"selectcount（*）from[User]whereUserName='{0}'andPassWord='{1}'",userName,passWord）;
/在登录成功的情况下
this.DialogResult=DialogResult.OK;
this.Tag=true;
main.Show（）;//显示多窗体界面
this.Hide（）;//隐藏登录窗体
2）添加对象
A:
向数据库中插入元素
sqlCheck="INSERTINTO[Consumer]VALUES（'"+ServeName.Text.ToString（）.Trim（）+"','"+TrapName.Text.ToString（）.Trim（）+"','"+SalveName.Text.ToString（）.Trim（）+"'）";
B:
显示插入的元素
sqlCheck="SELECT'用户名称=ServiceName,'用户密码'=TransportNameFROM[Consumer]";
3）删除对象
A:
删除指定对象
sqlCheck="SELECT'用户名称=ServiceName,'用户密码'=TransportNameFROM[Consumer]";
try
{
SqlDataAdapterda=newSqlDataAdapter（）;
da.SelectCommand=newSqlCommand（sqlCheck,conn）;
dsUser=newDataSet（"Consumer"）;
da.Fill（dsUser,"Consumer"）;
this.dataGridViewComsumer.DataSource=dsUser.Tables["Consumer"];
this.dataGridViewComsumer.Refresh（）;
this.dataGridViewComsumer.Show（）;
}
B:
显示剩余对象
SqlDataAdapterda=newSqlDataAdapter（）;
da.SelectCommand=newSqlCommand（sql,conn）;
conn.Open（）;
dsUser=newDataSet（"Consumer"）;
da.Fill（dsUser,"Consumer"）;
this.dataGridViewComsumer.DataSource=dsUser.Tables["Consumer"];
this.dataGridViewComsumer.Refresh（）;
this.dataGridViewComsumer.Show（）;
MessageBox.Show（"系统用户姓名与登录口令表数据信息已经从后台数据库获得"）;
4）更新对象
//更新数据对象
sqlCheck="UPDATE[Consumer]SETServiceName='"+ServeName.Text.ToString（）.Trim（）+"',TransportName='"+TrapName.Text.ToString（）+"',SaleName='"+SalveName.Text.ToString（）+"'WHEREServiceName='"+tmpName.ToString（）+"'";
5）显示全部
SqlDataAdapterda=newSqlDataAdapter（）;
da.SelectCommand=newSqlCommand（sql,conn）;
conn.Open（）;
dsUser=newDataSet（"Consumer"）;
da.Fill（dsUser,"Consumer"）
this.dataGridViewComsumer.DataSource=dsUser.Tables["Consumer"];
this.dataGridViewComsumer.Refresh（）;
this.dataGridViewComsumer.Show（）;
MessageBox.Show（"系统用户姓名与登录口令表数据信息已经从后¨台数据库获得"）;
6）温湿度数据传输主要实现代码
privatevoidtimer1_Tick（objectsender,EventArgse）
{
if（i<20）
{
i++;
textBox4.Text=i.ToString（）;
}
else
{
i=0;
if（textBox1.Text.Length>45）
{
textBox5.Text=textBox1.Text.Substring（5,9）;
textBox6.Text=textBox1.Text.Substring（24,9）;
if（textBox5.Text.Length==0）
{
MessageBox.Show（"温度不能为空?
，请检查系统！
"）;
return;
}
if（textBox6.Text.Length==0）
{
MessageBox.Show（"湿度不能为空，请检查系统！
"）;
return;
}
stringsqlCheck="SELECTcount（*）FROM[TM]WHERETem='"+textBox5.Text.ToString（）.Trim（）+"'";
SqlConnectionconn=newSqlConnection（connString）;
SqlCommandcmdCheck=newSqlCommand（sqlCheck,conn）;
intcheckCount=0;
try
{
conn.Open（）;
checkCount=（int）cmdCheck.ExecuteScalar（）;
}
catch（Exceptionex）
{
MessageBox.Show（ex.Message）;
}
if（checkCount>0）
{
conn.Close（）;
return;
}
sqlCheck="INSERTINTO[TM]VALUES（'"+textBox5.Text.ToString（）.Trim（）+"','"+textBox6.Text.ToString（）.Trim（）+"'）";
try
{
cmdCheck=newSqlCommand（sqlCheck,conn）;
cmdCheck.ExecuteNonQuery（）;
}
catch（Exceptionex）
{
conn.Close（）;
MessageBox.Show（ex.Message）;
return;
}
sqlCheck="SELECT'温度'=Tem,'湿度'=MoiFROM[TM]";
try
{
SqlDataAdapterda=newSqlDataAdapter（）;
da.SelectCommand=newSqlCommand（sqlCheck,conn）;
dsUser=newDataSet（"TM"）;
da.Fill（dsUser,"TM"）;
this.dataGridView1.DataSource=dsUser.Tables["TM"];
this.dataGridView1.Refresh（）;
this.dataGridView1.Show（）;
}
catch（Exceptionex）
{
MessageBox.Show（ex.Message）;
}
finally
{
conn.Close（）;
}
this.textBox5.Text="";
this.textBox6.Text="";
selectRows=-1;
}
}
try
{
intn=comm.BytesToRead;
byte[]buf=newbyte[n];
comm.Read（buf,0,n）;
builder.Remove（0,builder.Length）;
textBox3.Text=DateTime.Now.ToString（）;
this.Invoke（（EventHandler）（delegate
{
builder.Append（Encoding.ASCII.GetString（buf））;
if（builder.ToString（）.Length>0）
{
textBox1.Text+=builder.ToString（）;
if（textBox1.Text.Length>400）
textBox1.Text="";
}
}
））;
}
catch（Exceptionex）
{
MessageBox.Show（"接收串口信息错误"+ex.Message）;
}
}
privatevoidbutton1_Click（objectsender,EventArgse）
{
stringport1=comboBox1.Text;
stringrate=comboBox2.Text;
stringdataNum=comboB
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