基于C++ Socket和SQLite的智能家居状态监测与建议系统

基于C++ Socket和SQLite的智能家居状态监测与建议系统

本项目实现了一个简单的智能家居状态监测与建议系统，采用C++ Socket进行客户端和服务器之间的通信，使用SQLite数据库来存储家居设备的状态信息。

服务器端

服务器端主要负责接收客户端发送的用户信息，查询数据库获取对应用户的设备状态信息，根据预设规则分析设备状态，并生成相应的建议反馈给客户端。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/select.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sqlite3.h>
#include <netinet/in.h>

#define MAX_BUFFER_SIZE 1024

typedef struct {
    int uid;
    char device_name[20];
    char device_state[20];
    char value[20];
    char mode[20];
} Status;

typedef struct {
    int sockfd;
    struct sockaddr_in client_addr;
    socklen_t client_addr_len;
    sqlite3 *db;
} ServerContext;

void handleClientRequest(ServerContext *context) {
    char buffer[MAX_BUFFER_SIZE];
    int userid;

    // 接收客户端发送的userid
    ssize_t recvSize = recv(context->sockfd, &userid, sizeof(int), 0);

    if (recvSize == -1) {
        perror('userid接受失败\nrecv');
        return;
    } else if (recvSize == 0) {
        perror('客户端已关闭连接');
        return;
    } else if (recvSize != sizeof(int)) {
        perror('接收到的字节数不正确');
        return;
    }
    userid = ntohl(userid); // 将网络字节序转换为主机字节序
    printf('客户端已连接\n');
    printf('userid:%d\n', userid);
    // 查询数据库获取设备状态信息
    char sql[100];
    snprintf(sql, sizeof(sql), 'SELECT * FROM Status WHERE uid = %d', userid);
    sqlite3_stmt *stmt = NULL;
    int rc = sqlite3_prepare_v2(context->db, sql, -1, &stmt, NULL);
    if (rc != SQLITE_OK) {
        fprintf(stderr, '无法执行的语句: %s\n', sqlite3_errmsg(context->db));
        return;
    }

    Status status;
    memset(&status, 0, sizeof(Status)); // 清空status结构体
    while (sqlite3_step(stmt) == SQLITE_ROW) {
        status.uid = sqlite3_column_int(stmt, 1);

        const unsigned char *device_name = sqlite3_column_text(stmt, 2);
        if (device_name != NULL) {
            strncpy(status.device_name, device_name, sizeof(status.device_name)-1);
            status.device_name[sizeof(status.device_name)-1] = '\0';
        }

        const unsigned char *device_state = sqlite3_column_text(stmt, 3);
        if (device_state != NULL) {
            strncpy(status.device_state, device_state, sizeof(status.device_state)-1);
            status.device_state[sizeof(status.device_state)-1] = '\0';
        }

        const unsigned char *value = sqlite3_column_text(stmt, 4);
        if (value != NULL) {
            strncpy(status.value, value, sizeof(status.value)-1);
            status.value[sizeof(status.value)-1] = '\0';
        }

        const unsigned char *mode = sqlite3_column_text(stmt, 5);
        if (mode != NULL) {
            strncpy(status.mode, mode, sizeof(status.mode)-1);
            status.mode[sizeof(status.mode)-1] = '\0';
        }
    }
    sqlite3_finalize(stmt); // 释放查询结果集

    if (strlen(status.device_name) == 0) {
        perror('接收设备状态信息失败');
        return;
    }

    // 分析设备状态并生成建议
    char suggestion[MAX_BUFFER_SIZE];
    if (strcmp(status.device_name, '空调') == 0) {
        int temperature = atoi(status.value);
        if (temperature < 24) {
            snprintf(suggestion, sizeof(suggestion), '空调温度过低，建议提高温度至26℃');
        } else {
            snprintf(suggestion, sizeof(suggestion), '空调温度正常');
        }
    } else if (strcmp(status.device_name, '加湿器') == 0) {
        int humidity = atoi(status.value);
        if (humidity < 40 || humidity > 70) {
            snprintf(suggestion, sizeof(suggestion), '加湿器湿度过高或过低，建议调整加湿器湿度');
        } else {
            snprintf(suggestion, sizeof(suggestion), '加湿器湿度正常');
        }
    } else {
        snprintf(suggestion, sizeof(suggestion), '设备状态未知');
    }

    // 向客户端发送建议
    ssize_t sendSize = send(context->sockfd, suggestion, strlen(suggestion), 0);
    if (sendSize == -1) {
        perror('发送失败\nsend');
        return;
    }
    else{
        printf('建议发送成功!');
    }
    printf('%s\n', suggestion);
}

int main() {
    printf('正在连接中...\n');
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd == -1) {
        perror('连接失败\nsocket');
        return 1;
    }

    struct sockaddr_in server_addr;
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    server_addr.sin_port = htons(12345);

    if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) == -1) {
        perror('连接失败\nbind');
        close(sockfd);
        return 1;
    }

    if (listen(sockfd, 5) == -1) {
        perror('连接失败\nlisten');
        close(sockfd);
        return 1;
    }

    sqlite3 *db;
    int rc = sqlite3_open('/mnt/g/Qt/Client/Smarthome_Client/database/database.db', &db);
    if (rc != SQLITE_OK) {
        fprintf(stderr, '数据库打开失败: %s\n', sqlite3_errmsg(db));
        return 1;
    }

    ServerContext context;
    context.sockfd = sockfd;
    context.client_addr_len = sizeof(context.client_addr);
    context.db = db;

    fd_set readfds;
    int maxfd = sockfd;

    while (1) {
        FD_ZERO(&readfds);
        FD_SET(sockfd, &readfds);

        int activity = select(maxfd + 1, &readfds, NULL, NULL, NULL);
        if (activity == -1) {
            perror('select');
            break;
        }

        if (FD_ISSET(sockfd, &readfds)) {
            int clientSockfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&context.client_addr, &context.client_addr_len);
            if (clientSockfd == -1) {
                perror('套接字接收失败\naccept');
                break;
            }

            context.sockfd = clientSockfd;
            handleClientRequest(&context);

            close(clientSockfd);
        }
    }
    sqlite3_close(db);
    close(sockfd);
    printf('服务器已关闭\n');

    return 0;
}

客户端

客户端主要负责连接服务器，发送用户信息，接收服务器返回的建议信息并显示。

#include 'procession.h'
#include 'ui_procession.h'
#include <QAbstractSocket>
#include <QDebug>

Procession::Procession(int userid,QWidget *parent) :
    QWidget(parent),
    ui(new Ui::Procession),
    userid(userid)
{
    ui->setupUi(this);
    processionWidget();
    m_socket = new QTcpSocket(this);
    //connect(ui->connectBtn, &QPushButton::clicked, this, &Procession::on_connectBtn_clicked);
    connect(m_socket, &QTcpSocket::readyRead, this, &Procession::readyRead);
    connect(m_socket, &QTcpSocket::connected, this, &Procession::connected);
    connect(m_socket, &QTcpSocket::disconnected,this,&Procession::disconnected);
    connect(m_socket, QOverload<QAbstractSocket::SocketError>::of(&QTcpSocket::error), this, &Procession::displayError);
}

Procession::~Procession()
{
    delete ui;
    // 在程序结束前关闭套接字
    m_socket->close();
}

void Procession::processionWidget()
{
    setWindowTitle('服务器通信');
    setAutoFillBackground(true);
    QPalette palette=this->palette();
    QPixmap pixmap(':user/image/image/net.jpg');
    palette.setBrush(QPalette::Window, QBrush(pixmap));
    setPalette(palette);
    setFixedSize(600,400);
}


void Procession::connected()
{
    ui->message->append('连接成功');
    QByteArray block;
    QDataStream out(&block, QIODevice::WriteOnly);
    out << static_cast<quint32>(this->userid);
    qDebug()<<static_cast<quint32>(this->userid);
    if (m_socket->write(block) == -1) {
        ui->message->append('发送userid失败');
        m_socket->close();
    }
}


void Procession::disconnected()
{
    ui->message->append('连接断开');
    // m_socket->close(); // 不需要在这里关闭套接字
}

void Procession::readyRead()
{
    QByteArray data = m_socket->readAll();
    if (data.isEmpty()) {
        ui->message->append('读取的数据为空');
        return;
    }
    else{
          ui->message->append('可以读取到服务器的数据');
    }
    /// 解析服务器返回的数据
    QString suggestion = QString::fromUtf8(data);
    ui->message->append(suggestion);
    // 在这里添加断开连接的代码，例如：
    // m_socket->disconnectFromHost();
}


void Procession::displayError(QAbstractSocket::SocketError error)
{
    QString errorMessage;
    switch (error) {
    case QAbstractSocket::ConnectionRefusedError:
        errorMessage = '连接被拒绝';
        break;
    case QAbstractSocket::RemoteHostClosedError:
        errorMessage = '远程主机关闭';
        break;
    case QAbstractSocket::HostNotFoundError:
        errorMessage = '未找到主机';
        break;
    case QAbstractSocket::SocketTimeoutError:
        errorMessage = '连接超时';
        break;
    case QAbstractSocket::NetworkError:
        errorMessage = '网络错误';
        break;
    default:
        errorMessage = '未知错误';
        break;
    }
    ui->message->append('连接失败：' + errorMessage);
}

void Procession::on_connectBtn_clicked()
{
    if (m_socket->state() == QAbstractSocket::ConnectedState) {
        m_socket->disconnectFromHost(); // 先关闭套接字
    }

    ui->message->append('已经连接上服务器');
    QString ip = ui->IP->text();
    QString port = ui->port->text();

    if (ip.isEmpty() || port.isEmpty()) {
        ui->message->clear();
        ui->message->append('请输入有效的IP地址和端口号');
        return;
    }

    ui->message->clear();
    ui->message->append('正在连接中...');
    m_socket->connectToHost(ip, static_cast<quint16>(ui->port->text().toInt()));
}

运行结果

成功运行服务器端和客户端程序后，客户端可以连接到服务器，并将用户信息发送给服务器。服务器根据用户信息查询数据库，并将分析结果和建议发送给客户端。客户端接收到信息后，会将其显示在界面上。

问题与解决方法

在实际运行过程中，可能会遇到一些问题，例如客户端连接失败、数据解析错误等。

1. 客户端连接失败

• 问题原因：网络连接问题、服务器地址或端口错误、服务器未启动等。
• 解决方法：检查网络连接、确认服务器地址和端口、启动服务器。

2. 数据解析错误

• 问题原因：客户端和服务器之间的数据格式不一致。
• 解决方法：统一客户端和服务器之间的数据格式，例如使用JSON格式。

总结

本项目实现了一个简单的智能家居状态监测与建议系统，具有一定的实用价值。未来可以进一步完善系统功能，例如增加更多类型的设备、实现更智能的建议算法、设计更友好的用户界面等。