使用 Windows Azure 的电器自动化 - 一个 IoT 项目
随时随地控制家用电器。
目的
从世界任何地方控制家用电器
硬件和软件要求
- 迷你电脑 - 我们可以使用 Arduino 板 / Raspberry Pi / Minix neo z64 迷你电脑
照片 由 Nick Hubbard / CC BY
图片来源：Minix.com.hk - 兼容 Insteon 的家庭自动化设备
- Insteon 2413U 或 2413S 模块
- Insteon 2635-222 开/关模块
图片来源：tech69.net
- 扬声器
- Azure 云托管订阅
- 互联网连接
- Visual Studio 2010
引言
在本文中，我们将通过 ASP.NET MVC 创建的一个小型 API 工具集，探讨通过 HTTP 远程控制家用电器。此外，我们还将使用 SignalR（托管的 Windows 服务）将当前设备状态实时推送到客户端。
我们将通过 Windows 服务控制以下家用电器
1. **风扇** - 开/关，风速调节
2. **灯** - 开/关
3. **空调** - 开/关，温度控制
4. **扬声器** – 开/关，播放/暂停/停止歌曲
计划
我们将创建一个 Windows 服务来控制 Insteon 设备，然后构建一个 SignalR Web 服务来与 Windows 服务交互，最后构建一个移动应用程序来向 Web 服务发送命令，以便我们可以从网络上的任何地方控制设备。
第一部分 构建用于控制 Insteon 设备的 Windows 服务
第二部分 构建用于从 ASP.NET MVC 和 SignalR 向 Windows 服务发送命令的远程控制服务
第三部分 构建用于与 Web API 服务交互的移动 Web 应用程序
实施
首先，我们将只实现灯的开/关控制
第一部分 构建用于控制 Insteon 设备的 Windows 服务
1. 在 Visual Studio 中创建一个新的 .NET 4.0 控制台应用程序项目，并使用 NuGet 包管理器为其添加 TopShelf 的引用（使用 TopShelf，我们可以轻松构建可调试的 Windows 服务）。
2. 添加对 FluentDwelling API dll 文件的引用。通过编程方式与 Insteon 硬件设备交互很容易，因为互联网上的一些伟大灵魂已经创建了 API 结构。我偶然发现了一个名为 FluentDwelling 的优秀项目。
http://soapboxautomation.com/products/fluentdwelling/
3. 我们将在 Windows 服务中托管 SignalR 客户端。
在 NuGet 包管理器控制台中键入以下命令
Install-Package Microsoft.AspNet.SignalR.Client -Version 1.2.2
4. 向 Windows 服务项目添加一个名为 "InsteonService.cs" 的新类。
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Configuration;
using System.Linq;
using System.Text;
using Microsoft.AspNet.SignalR.Client;
using SoapBox.FluentDwelling;
using Topshelf;
namespace IoT.WindowsService
{
public class InsteonService : ServiceControl
{
private static string ServiceUri;
private static Connection connection;
//Insteon related
private static Plm plm = new Plm("COM4");
public bool Start(HostControl hostControl)
{
ServiceUri = ConfigurationManager.AppSettings["ServiceUri"];
connection = new Connection(ServiceUri, "name=Client");
connection.Received += connection_Received;
connection.StateChanged += connection_StateChanged;
Console.WriteLine("Connecting...");
connection.Start().Wait();
string inputMsg;
while (!string.IsNullOrEmpty(inputMsg = Console.ReadLine()))
{
connection.Send(inputMsg).Wait();
}
connection.Stop();
return true;
}
static void connection_StateChanged(StateChange state)
{
if (state.NewState == ConnectionState.Connected)
{
Console.WriteLine("Connected.");
}
}
static void connection_Received(string data)
{
//Parse the commands
//Format:
//Name,Command,DeviceName(optional),Port(optional)
string[] command = data.Split(new char[] { ',' }, StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries);
if (command.Length > 0)
if (command[0].Equals("Server", StringComparison.InvariantCultureIgnoreCase))
{
string commandName = command[1].ToLower();
if (command.Length > 2)
{
string deviceid = command[2];
switch (commandName)
{
case "turnoff":
{
plm.Network.X10
.House("A")
.Unit(2)
.Command(X10Command.Off);
}
break;
case "turnon":
{
plm.Network.X10
.House("A")
.Unit(2)
.Command(X10Command.On);
}
break;
}
}
else
{
switch (commandName)
{
case "getlist"://not tested
{
var database = plm.GetAllLinkDatabase();
string devices = "";
if (!plm.Error)
{
foreach (var record in database.Records)
{
devices += record.DeviceId.ToString();
}
}
else
{
devices += "Error";
}
connection.Send(devices).Wait();
}
break;
}
}
}
}
public bool Stop(HostControl hostControl)
{
if (connection.State == ConnectionState.Connected)
connection.Stop();
return true;
}
}
}
5. 在 "Program.cs" 中编写以下代码。
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using Topshelf;
using Topshelf.HostConfigurators;
using Topshelf.ServiceConfigurators;
namespace IoT.WindowsService
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
var host = HostFactory.New(ConfigureHost);
host.Run();
}
private static void ConfigureHost(HostConfigurator x)
{
x.Service(ConfigureService);
x.SetDisplayName("Insteon Service");
x.SetDescription("Insteon Controller Service");
x.SetInstanceName("Insteon");
x.SetServiceName("Insteon");
x.StartAutomatically();
x.RunAsPrompt();
}
private static void ConfigureService(ServiceConfigurator sc)
{
sc.ConstructUsing(() => new InsteonService());
// the start and stop methods for the service
sc.WhenStarted((s, hostControl) => s.Start(hostControl));
sc.WhenStopped((s, hostControl) => s.Stop(hostControl));
}
}
}
6. 最后，在 "App.config" 文件的 "AppSettings" 部分，我们需要添加以下代码行。
<add key="ServiceUri" value="http://insteoniot.azurewebsites.net/echo"/>
第二部分 构建用于从 ASP.NET MVC 和 SignalR 向 Windows 服务发送命令的远程控制服务。
1. 我们将在 asp.net mvc4 Web 应用程序中托管 SignalR 服务。
2. 在 Visual Studio 中创建一个新的 asp.net MVC4 项目。
3. 使用包管理器控制台在项目中安装 SignalR 服务器。
Install-Package Microsoft.AspNet.SignalR -Version 1.2.2
4. 在项目中创建一个名为 "SignalR" 的新文件夹，并向项目中添加一个名为 "MyConnection.cs" 的类。
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Threading.Tasks;
using System.Web;
using Microsoft.AspNet.SignalR;
namespace IoT.Mobile.SignalR
{
public class MyConnection : PersistentConnection
{
protected override Task OnConnected(IRequest request, string connectionId)
{
return Connection.Broadcast(string.Empty);
}
protected override Task OnReceived(IRequest request, string connectionId, string data)
{
// Broadcast data to all clients
string msg = string.Format(
"{0},{1}", request.QueryString["name"], data);
return Connection.Broadcast(msg);
}
}
}
上面的类只是将接收到的所有消息广播给客户端。
第三部分 构建用于与 Web API 服务交互的移动 Web 应用程序。
1. 在先前创建的 MVC4 Web 应用程序中，我们将创建一个名为 "HomeController" 的控制器，然后添加一个名为 "Index.cshtml" 的视图。
视图 "Index.cshtml" 包含用于打开和关闭灯的单选按钮以及用于调用 SignalR 服务的代码。
@{
ViewBag.Title = "Control Home - IoT Azure";
}
<table class="ui-widget ui-widget-content">
<tr>
<td colspan="2" class="ui-widget-header">@ViewBag.Title</td>
<tr>
<td style="padding:10px">
Lights:
</td>
<td style="padding:10px">
<div id="radio">
<input type="radio" class="radio" id="radio1" name="radio"><label for="radio1">On</label>
<input type="radio" class="radio" id="radio2" name="radio" checked="checked"><label for="radio2">Off</label>
</div>
</td>
</tr>
</table>
<br/>
<br/>
Debug info:
<ul id="messages"></ul>
@section scripts
{
<script type="text/javascript">
function htmlEncode(value) {
return $("<div/>").text(value).html();
}
function addMsg(msg) {
if (msg != "") {
$("#messages").append("<li>" + htmlEncode(msg) + "</li>");
}
}
$(function() {
var connection = $.connection("/echo", "name=Server", true);;
connection.received(function(data) {
addMsg(data);
});
connection.error(function(err) {
addMsg("Error: " + err);
});
addMsg("Connecting...");
connection.start(function() {
addMsg("Connected.");
});
//UI
$("#radio").buttonset();
$('#radio').change(function () {
var $this = $('.radio:checked');
if ($this.attr("id")=="radio1") {
connection.send("turnon,com4");
} else {
connection.send("turnoff,com4");
}
});
});
</script>
}
硬件/软件设置
1. 使用 USB 线将 Insteon 2413U 与 Minix neo z64 Windows 迷你电脑连接。
2. 使用命令行在 Minix Neo z64 Windows 迷你电脑上安装 Windows 服务。
IoT.WindowsService.exe install
3. 使用 Windows Azure 云托管在云中托管移动应用程序。
4. 该网站已发布在：http://insteoniot.azurewebsites.net
参考
1. FluentDwelling：http://soapboxautomation.com/products/fluentdwelling/
2. SignalR 教程：https://codeproject.org.cn/Articles/633378/ASP-NET-SignalR-Basis-Step-by-Step-Part
3. Minix Neo Z64：http://www.minix.com.hk/Products/MINIX-NEO-Z64-WIN-PC.html
4. Insteon 2413U：http://www.amazon.com/Insteon-2413U-PowerLinc-Dual-Band-Interface/dp/B002XA8XNQ