一、引言

二、技术背景

1. 鸿蒙传感器接入能力

• ​​多类型传感器支持​​：兼容温湿度传感器（如 SHT30）、烟雾报警传感器（如 MQ-2）、光照传感器（如 BH1750）等，覆盖环境监测常见需求；
• ​​低功耗通信​​：通过蓝牙、Wi-Fi 或分布式软总线连接传感器设备（或手机内置传感器），在保证数据实时性的同时降低功耗；
• ​​标准化数据接口​​：提供统一的传感器数据回调 API（如 onSensorChanged()），开发者无需关心底层硬件差异，只需处理标准化的数据格式（如温度值、湿度值、烟雾浓度）；
• ​​分布式扩展​​：支持跨设备传感器数据聚合（如手机连接多个房间的传感器），实现全局环境监控。

2. 核心传感器类型

• ​​温湿度传感器​​：测量环境温度（单位：℃）和相对湿度（单位：%RH），典型应用为室内舒适度监测；
• ​​烟雾报警传感器​​：检测空气中烟雾颗粒浓度（单位：ppm 或 %Obscuration），当浓度超过阈值（如 50ppm）时触发报警；
• ​​扩展能力​​：可扩展至其他传感器（如光照强度、二氧化碳浓度），通过统一接口接入系统。

三、应用使用场景

1. 家庭环境监测

• ​​场景描述​​：用户通过手机 APP 实时查看客厅/卧室的温湿度数据（如温度 26℃、湿度 45%RH），并在烟雾浓度超标（如厨房做饭烟雾过大）时收到弹窗报警；
• ​​需求​​：实时数据展示（每秒更新）、异常阈值报警（如烟雾 >50ppm 触发蜂鸣+通知）、多房间传感器管理。

2. 智能家居联动

• ​​场景描述​​：当温湿度传感器检测到室内温度 >30℃ 时，自动触发空调制冷；当烟雾报警触发时，自动关闭燃气阀门并打开排风扇；
• ​​需求​​：传感器数据与家电设备联动（需结合鸿蒙家电控制 API），实现自动化场景。

3. 工业环境监控

• ​​场景描述​​：工厂车间通过部署温湿度传感器（监测设备运行环境）和烟雾传感器（预防火灾），实时监控关键区域的环境状态；
• ​​需求​​：高精度数据采集（如温度 ±0.5℃）、历史数据存储与分析（如生成日报/周报）、多人权限管理（如管理员/操作员）。

4. 养老院/医院监护

• ​​场景描述​​：病房或老人房间部署温湿度传感器（保障居住舒适度）和烟雾传感器（预防意外火灾），护理人员通过平板实时查看数据；
• ​​需求​​：异常数据即时推送（如护士站大屏报警）、多设备集中管理（如同一楼层多个房间）。

四、不同场景下详细代码实现

场景 1：手机实时监控单传感器（基础版）

1.1 项目结构

SensorMonitorApp/
├── entry/src/main/ets/pages/
│   ├── Index.ets          // 主页面（数据展示与报警）
│   └── SensorManager.ets  // 传感器数据采集逻辑
├── entry/src/main/module.json5  // 模块配置（声明传感器权限）
└── build-profile.json5

1.2 传感器权限配置（module.json5）

{
  "module": {
    "name": "entry",
    "type": "entry",
    "description": "$string:module_desc",
    "mainElement": "EntryAbility",
    "deviceTypes": [
      "phone",  // 支持手机监控端
      "tablet"  // 可扩展平板监控端
    ],
    "deliveryWithInstall": true,
    "installationFree": false,
    "requestPermissions": [
      {
        "name": "ohos.permission.SENSOR",  // 传感器访问权限
        "reason": "$string:sensor_permission_reason"
      },
      {
        "name": "ohos.permission.NOTIFICATION",  // 通知权限（用于报警提示）
        "reason": "$string:notification_permission_reason"
      }
    ],
    "abilities": [
      {
        "name": "EntryAbility",
        "srcEntry": "./ets/entryability/EntryAbility.ts",
        "description": "$string:EntryAbility_desc",
        "icon": "$media:icon",
        "label": "$string:EntryAbility_label",
        "startWindowIcon": "$media:icon",
        "startWindowBackground": "$color:start_window_background",
        "exported": true,
        "skills": [
          {
            "entities": [
              "entity.system.home"
            ],
            "actions": [
              "action.system.home"
            ]
          }
        ]
      }
    ]
  }
}

1.3 传感器数据采集逻辑（SensorManager.ets）

// entry/src/main/ets/pages/SensorManager.ets
import sensor from '@ohos.sensor'; // 鸿蒙传感器管理模块

export class SensorManager {
  private temperatureSensorId: number = -1; // 温度传感器 ID
  private humiditySensorId: number = -1; // 湿度传感器 ID
  private smokeSensorId: number = -1; // 烟雾传感器 ID
  private isMonitoring: boolean = false; // 是否正在监控
  private currentTemp: number = 0; // 当前温度（℃）
  private currentHumidity: number = 0; // 当前湿度（%RH）
  private currentSmoke: number = 0; // 当前烟雾浓度（ppm）

  // 初始化传感器（根据类型选择温湿度或烟雾传感器）
  async init(sensorType: 'temperature_humidity' | 'smoke') {
    try {
      // 获取所有可用传感器
      const sensors = await sensor.getSensorList();
      for (const s of sensors) {
        if (sensorType === 'temperature_humidity') {
          if (s.type === sensor.SensorType.SENSOR_TYPE_AMBIENT_TEMPERATURE) {
            this.temperatureSensorId = s.sensorId; // 温度传感器
          } else if (s.type === sensor.SensorType.SENSOR_TYPE_RELATIVE_HUMIDITY) {
            this.humiditySensorId = s.sensorId; // 湿度传感器
          }
        } else if (sensorType === 'smoke') {
          if (s.type === sensor.SensorType.SENSOR_TYPE_SMOKE) { // 假设烟雾传感器类型为 SENSOR_TYPE_SMOKE
            this.smokeSensorId = s.sensorId;
          }
        }
      }

      if (sensorType === 'temperature_humidity') {
        if (this.temperatureSensorId === -1 || this.humiditySensorId === -1) {
          console.error('未找到温湿度传感器！');
          return;
        }
      } else if (sensorType === 'smoke') {
        if (this.smokeSensorId === -1) {
          console.error('未找到烟雾传感器！');
          return;
        }
      }

      this.isMonitoring = true;
      this.startMonitoring(sensorType);
    } catch (error) {
      console.error('传感器初始化失败:', error);
    }
  }

  // 开始监控传感器数据
  private startMonitoring(sensorType: 'temperature_humidity' | 'smoke') {
    const interval = setInterval(async () => {
      if (!this.isMonitoring) {
        clearInterval(interval);
        return;
      }

      try {
        if (sensorType === 'temperature_humidity') {
          // 读取温度数据
          if (this.temperatureSensorId !== -1) {
            const tempData = await sensor.getSensorData(this.temperatureSensorId);
            this.currentTemp = tempData.values[0]; // 假设 values[0] 为温度值（℃）
          }
          // 读取湿度数据
          if (this.humiditySensorId !== -1) {
            const humidityData = await sensor.getSensorData(this.humiditySensorId);
            this.currentHumidity = humidityData.values[0]; // 假设 values[0] 为湿度值（%RH）
          }
        } else if (sensorType === 'smoke') {
          // 读取烟雾数据
          if (this.smokeSensorId !== -1) {
            const smokeData = await sensor.getSensorData(this.smokeSensorId);
            this.currentSmoke = smokeData.values[0]; // 假设 values[0] 为烟雾浓度（ppm）
            this.checkSmokeAlarm(); // 检查是否触发报警
          }
        }
      } catch (error) {
        console.error('传感器数据读取失败:', error);
      }
    }, 2000); // 每 2 秒更新一次数据
  }

  // 检查烟雾浓度是否超标（阈值：50ppm）
  private checkSmokeAlarm() {
    if (this.currentSmoke > 50) {
      this.triggerAlarm('烟雾浓度超标！当前值：' + this.currentSmoke + 'ppm');
    }
  }

  // 触发报警（弹窗+通知）
  private triggerAlarm(message: string) {
    console.error('🚨 报警：', message);
    // 实际项目中可调用鸿蒙通知 API（如 @ohos.notification）显示弹窗
    // 示例：模拟弹窗提示
    alert(message); // 假设存在 alert 方法（实际需用鸿蒙 UI 组件实现）
  }

  // 获取当前数据（供 UI 绑定）
  getCurrentData() {
    return {
      temperature: this.currentTemp,
      humidity: this.currentHumidity,
      smoke: this.currentSmoke
    };
  }

  // 停止监控
  stopMonitoring() {
    this.isMonitoring = false;
  }
}

1.4 主页面（Index.ets）

// entry/src/main/ets/pages/Index.ets
import { SensorManager } from './SensorManager.ets';

@Entry
@Component
struct Index {
  @State private sensorManager: SensorManager = new SensorManager();
  @State private sensorData: { temperature: number; humidity: number; smoke: number } = {
    temperature: 0,
    humidity: 0,
    smoke: 0
  };
  @State private isTempHumidityMode: boolean = true; // 当前监控模式（温湿度/烟雾）

  aboutToAppear() {
    // 初始化监控（默认监控温湿度）
    this.sensorManager.init('temperature_humidity').then(() => {
      this.updateData();
    });
  }

  // 定时更新数据（每 2 秒同步一次）
  private updateData() {
    setInterval(() => {
      const data = this.sensorManager.getCurrentData();
      this.sensorData = data;
    }, 2000);
  }

  // 切换监控模式（温湿度/烟雾）
  private switchMode() {
    this.isTempHumidityMode = !this.isTempHumidityMode;
    this.sensorManager.stopMonitoring();
    this.sensorManager.init(this.isTempHumidityMode ? 'temperature_humidity' : 'smoke').then(() => {
      this.updateData();
    });
  }

  build() {
    Column() {
      Text(this.isTempHumidityMode ? '温湿度实时监控' : '烟雾报警实时监控')
        .fontSize(24)
        .fontWeight(FontWeight.Bold)
        .margin({ bottom: 30 });

      // 模式切换按钮
      Button(this.isTempHumidityMode ? '切换至烟雾监控' : '切换至温湿度监控')
        .onClick(() => this.switchMode())
        .margin({ bottom: 30 });

      // 数据展示
      if (this.isTempHumidityMode) {
        // 温湿度数据
        Column() {
          Text(`🌡️ 温度：${this.sensorData.temperature.toFixed(1)}℃`)
            .fontSize(18)
            .margin({ bottom: 10 });
          Text(`💧 湿度：${this.sensorData.humidity.toFixed(1)}%RH`)
            .fontSize(18);
        }
        .width('100%')
        .padding(20)
        .backgroundColor('#f0f8ff')
        .borderRadius(10);
      } else {
        // 烟雾数据
        Column() {
          Text(`💨 烟雾浓度：${this.sensorData.smoke.toFixed(1)}ppm`)
            .fontSize(18);
          if (this.sensorData.smoke > 50) {
            Text('🚨 警告：烟雾浓度超标！')
              .fontSize(16)
              .fontColor('#f44336')
              .margin({ top: 10 });
          }
        }
        .width('100%')
        .padding(20)
        .backgroundColor(this.sensorData.smoke > 50 ? '#ffebee' : '#f0f8ff')
        .borderRadius(10);
      }
    }
    .width('100%')
    .height('100%')
    .padding(20)
    .justifyContent(FlexAlign.Center);
  }

  aboutToDisappear() {
    this.sensorManager.stopMonitoring();
  }
}

• 手机端启动应用后，默认显示温湿度传感器的实时数据（温度 26.5℃、湿度 45.2%RH），每 2 秒更新一次；
• 点击“切换至烟雾监控”按钮后，切换为烟雾浓度监控（如当前值 12ppm），当浓度超过 50ppm 时，界面显示红色警告提示“🚨 警告：烟雾浓度超标！”；
• 数据通过鸿蒙传感器 API 实时采集，确保准确性与时效性。

场景 2：多传感器聚合监控（进阶版）

2.1 多传感器管理逻辑（新增 MultiSensorManager.ets）

// entry/src/main/ets/pages/MultiSensorManager.ets
import { SensorManager } from './SensorManager.ets';

export class MultiSensorManager {
  private tempHumidityManager: SensorManager = new SensorManager();
  private smokeManager: SensorManager = new SensorManager();
  private isMonitoring: boolean = false;

  async init() {
    // 初始化温湿度传感器
    await this.tempHumidityManager.init('temperature_humidity');
    // 初始化烟雾传感器
    await this.smokeManager.init('smoke');
    this.isMonitoring = true;
    this.startCombinedMonitoring();
  }

  private startCombinedMonitoring() {
    setInterval(() => {
      if (!this.isMonitoring) return;

      const tempHumidityData = this.tempHumidityManager.getCurrentData();
      const smokeData = this.smokeManager.getCurrentData();

      // 检查异常条件（温度 >30℃ 或烟雾 >50ppm）
      if (tempHumidityData.temperature > 30 || smokeData.smoke > 50) {
        this.triggerCombinedAlarm(tempHumidityData, smokeData);
      }
    }, 2000);
  }

  private triggerCombinedAlarm(tempHumidityData: any, smokeData: any) {
    const warnings = [];
    if (tempHumidityData.temperature > 30) {
      warnings.push(`温度过高：${tempHumidityData.temperature.toFixed(1)}℃`);
    }
    if (smokeData.smoke > 50) {
      warnings.push(`烟雾超标：${smokeData.smoke.toFixed(1)}ppm`);
    }
    alert('⚠️ 综合报警：' + warnings.join('，')); // 实际项目用鸿蒙通知 API
  }

  getCurrentData() {
    return {
      temperature: this.tempHumidityManager.getCurrentData().temperature,
      humidity: this.tempHumidityManager.getCurrentData().humidity,
      smoke: this.smokeManager.getCurrentData().smoke
    };
  }

  stopMonitoring() {
    this.isMonitoring = false;
    this.tempHumidityManager.stopMonitoring();
    this.smokeManager.stopMonitoring();
  }
}

2.2 主页面集成多传感器（修改 Index.ets）

// 在 Index.ets 中引入 MultiSensorManager 并绑定数据
@State private multiSensorManager: MultiSensorManager = new MultiSensorManager();

aboutToAppear() {
  this.multiSensorManager.init().then(() => {
    this.updateMultiData();
  });
}

private updateMultiData() {
  setInterval(() => {
    const data = this.multiSensorManager.getCurrentData();
    this.sensorData = data; // 复用之前的 sensorData 状态
  }, 2000);
}

• 页面同时显示温湿度（26.5℃、45.2%RH）和烟雾浓度（12ppm）；
• 当温度超过 30℃ 或烟雾超过 50ppm 时，弹出综合报警提示（如“⚠️ 综合报警：温度过高：31.2℃，烟雾超标：55ppm”）。

五、原理解释

1. 鸿蒙传感器数据采集的核心流程

1. ​​传感器发现与初始化​​：
   • 手机通过鸿蒙 ​​传感器框架​​ 获取当前设备支持的传感器列表（如 sensor.getSensorList()），筛选目标传感器（如温度传感器 SENSOR_TYPE_AMBIENT_TEMPERATURE、烟雾传感器 SENSOR_TYPE_SMOKE）；
   • 通过 sensor.getSensorData(sensorId)定期读取传感器原始数据（如温度值、烟雾浓度值）。
2. ​​数据实时更新​​：
   • 应用通过定时器（如 setInterval每 2 秒）调用传感器数据读取接口，获取最新数据；
   • 数据通过状态管理（如 @State变量）绑定到 UI 组件，实现实时展示。
3. ​​异常报警触发​​：
   • 当传感器数据超过预设阈值（如烟雾 >50ppm 或温度 >30℃）时，调用报警逻辑（如弹窗、通知或声音提醒）；
   • 报警可通过鸿蒙 ​​通知 API（@ohos.notification）​​ 实现更丰富的交互（如震动、声音）。

2. 关键技术点

• ​​低延迟采集​​：鸿蒙传感器框架优化了数据读取路径，确保温湿度/烟雾数据的实时性（延迟 <500ms）；
• ​​统一数据格式​​：不同传感器的原始数据通过标准化接口（如 values[0]为关键数值）输出，简化开发逻辑；
• ​​分布式扩展​​：未来可通过分布式软总线连接多个设备的传感器（如客厅温湿度传感器+卧室烟雾传感器），实现全局监控。

六、核心特性

七、原理流程图及原理解释

原理流程图（鸿蒙传感器数据监控）

+-----------------------+       +-----------------------+       +-----------------------+
|     手机（监控端）    |       |     传感器设备        |       |     鸿蒙传感器框架    |
|  (Monitoring Terminal)|       |  (Temperature/Humidity/|       |  (Sensor Framework)   |
+-----------------------+       |   Smoke Sensor)       |       +-----------------------+
          |                             |                             |
          |  1. 获取传感器列表        |                             |  4. 提供标准化数据     |
          |-------------------------->|                             |-----------------------> |
          |  (getSensorList)          |                             |  (values[0]=温度/      |
          |                             |  2. 建立数据通道         |                             |  湿度/烟雾浓度)        |
          |                             |<--------------------------|                             |
          |                             |  3. 实时采集原始数据     |                             |
          |  5. 定时读取数据          |                             |  6. 返回最新数值       |
          |<--------------------------|                             |<----------------------- |
          |  7. 更新 UI 展示          |                             |  
          |  (温度/湿度/烟雾显示)     |                             |
          |  8. 异常检测与报警        |                             |
          |  (烟雾>50ppm/温度>30℃)    |                             |

原理解释

1. ​​传感器发现​​：手机端通过鸿蒙传感器框架调用 getSensorList()，获取当前设备支持的传感器列表（如温度传感器、烟雾传感器），并根据类型（SENSOR_TYPE_AMBIENT_TEMPERATURE等）筛选目标传感器；
2. ​​数据通道建立​​：鸿蒙传感器框架为每个传感器分配唯一 ID（如 sensorId），应用通过该 ID 定期调用 getSensorData(sensorId)读取原始数据；
3. ​​实时采集​​：应用通过定时器（如每 2 秒）触发数据读取请求，传感器框架将最新的物理量（如温度值、烟雾浓度值）以标准化格式（如 values[0]）返回；
4. ​​UI 展示与报警​​：采集到的数据通过鸿蒙的响应式状态管理（如 @State变量）绑定到 UI 组件（如文本标签），实时更新显示；当数据超过预设阈值（如烟雾 >50ppm），触发报警逻辑（弹窗/通知）。

八、环境准备

1. 开发环境

• ​​鸿蒙 SDK​​：需安装鸿蒙开发者工具（DevEco Studio），并配置 HarmonyOS 3.0 及以上版本的 SDK；
• ​​开发语言​​：eTS（基于 TypeScript 的鸿蒙声明式开发语言）；
• ​​设备​​：至少一台鸿蒙手机（如华为 P50、Mate 40 系列）或平板（内置温湿度/烟雾传感器，或外接传感器模块）；
• ​​传感器硬件​​：若手机无内置目标传感器，需通过蓝牙/Wi-Fi 连接外接传感器（如 SHT30 温湿度模块、MQ-2 烟雾模块）。

2. 权限配置

• ​​传感器权限​​：在 module.json5中声明 ohos.permission.SENSOR，用于访问设备的传感器硬件；
• ​​通知权限​​：声明 ohos.permission.NOTIFICATION，用于异常报警时的弹窗或消息提醒。

3. 传感器要求

• 若使用手机内置传感器（如部分华为手机支持温度/湿度传感器），需确认传感器类型与鸿蒙 API 兼容；
• 若使用外接传感器（如通过蓝牙/Wi-Fi 连接），需额外开发传感器适配层（将原始数据转换为鸿蒙标准格式）。

九、实际详细应用代码示例实现

完整项目代码（整合上述场景）

1. 主页面（Index.ets）

2. 传感器管理逻辑（SensorManager.ets / MultiSensorManager.ets）

3. 模块配置（module.json5）

十、运行结果

1. 基础版表现

• 手机端实时显示温湿度（如 26.5℃、45.2%RH）或烟雾浓度（如 12ppm），数据每 2 秒更新；
• 烟雾浓度超过 50ppm 时，弹出红色警告提示“🚨 烟雾浓度超标！”。

2. 进阶版表现

• 页面同时展示温湿度与烟雾数据，当温度 >30℃ 或烟雾 >50ppm 时，触发综合报警（如“⚠️ 综合报警：温度过高：31.2℃，烟雾超标：55ppm”）。

十一、测试步骤以及详细代码

1. 测试目标

• 传感器连接是否成功（手机能否读取温湿度/烟雾数据）；
• 数据更新是否实时（每 2 秒刷新）；
• 异常报警是否准确触发（如烟雾 >50ppm 或温度 >30℃）；
• 多传感器数据是否正确聚合（进阶版）。

2. 测试步骤

步骤 1：启动应用

• 在手机上安装并运行应用，观察控制台日志（通过 DevEco Studio 的 Log 工具）是否输出传感器初始化成功信息（如“✅ 温湿度传感器已连接”）。

步骤 2：验证数据采集

• 查看页面显示的温湿度/烟雾数据是否与实际环境相符（如用专业仪器对比验证）；
• 等待 2~3 秒，确认数据是否自动更新。

步骤 3：测试异常报警

• 模拟烟雾超标（如使用烟雾发生器）或升高环境温度（如靠近暖气片），观察是否触发报警提示；
• 检查报警内容是否包含具体异常数值（如“烟雾浓度：55ppm”）。

步骤 4：测试多传感器聚合（进阶版）

• 确认页面同时显示