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2025年06月03日

应届生逆袭项目:C++ Qt开发智能电网系统:动态折线图+SQLite分库

天我将为大家详细介绍一个基于C++ Qt开发的智能电网数据监控系统项目。这个项目不仅可以实现商业用电和居民用电的数据可视化，还可以作为能源管理、环境监测、智慧交通等领域的参考案例。

项目概述

智能电网数据监控系统主要功能是实现商业用电和居民用电数据的实时可视化展示。系统通过动态折线图直观显示用电量变化，同时将数据持久化存储，支持历史查询和分析。

项目源码地址：C++ Qt项目实战：智能电网数据监控系统（居民用电和商业用电），附源码_哔哩哔哩_bilibili

核心技术栈解析

Qt框架：GUI与功能实现

(1) Qt Widgets Module

  • 作用：用于构建桌面应用程序的图形用户界面。
  • 核心组件：QWidget：所有UI控件的基类。QMainWindow：主窗口框架，包含菜单栏、工具栏等。QPushButton、QLabel等：用于交互和信息展示。

(2) Qt Charts

  • 作用：实现动态折线图和数据可视化。
  • 核心类：QChart：用于创建图表。QLineSeries：绘制折线图。QChartView：将图表嵌入到窗口中。

1. C++语言核心

作为项目的基础语言，C++在此项目中发挥了关键作用：

  • 面向对象设计：采用类封装数据和行为，如ElectricityData类封装用电数据
  • 标准模板库(STL)：大量使用QList、QVector等容器管理数据
  • 内存管理：Qt的父子对象机制自动管理内存，避免内存泄漏
  • 多线程支持：为未来扩展预留了多线程接口
class ElectricityData {
public:
    ElectricityData(QObject *parent = nullptr);
    ~ElectricityData();
    
    void addResidentialData(double value);
    void addCommercialData(double value);
    
    QVector<double> getResidentialData() const;
    QVector<double> getCommercialData() const;
    
private:
    QVector<double> residentialData;
    QVector<double> commercialData;
};

2. Qt Widgets模块

作为GUI开发的基础框架：

  • 窗口系统：QMainWindow作为主窗口，包含菜单栏、状态栏等
  • 布局管理：使用QHBoxLayout、QVBoxLayout等实现灵活布局
  • 基础控件：QLabel、QPushButton、QComboBox等构建界面元素
  • 自定义样式：通过QSS(Qt Style Sheets)美化界面
MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
{
    // 创建主窗口组件
    setupUI();
    setupConnections();
}

void MainWindow::setupUI()
{
    // 主布局
    QWidget *centralWidget = new QWidget(this);
    QHBoxLayout *mainLayout = new QHBoxLayout(centralWidget);
    
    // 左侧面板
    QWidget *leftPanel = createLeftPanel();
    // 右侧图表
    QWidget *chartPanel = createChartPanel();
    
    mainLayout->addWidget(leftPanel, 1);
    mainLayout->addWidget(chartPanel, 3);
    
    setCentralWidget(centralWidget);
}

3. Qt Charts数据可视化

实现动态数据图表展示：

  • 图表组件：QChart作为图表容器
  • 数据系列：QLineSeries用于绘制折线图
  • 坐标轴：QValueAxis配置X/Y轴
  • 动态更新：定时刷新图表数据
  • 图表交互：支持缩放、平移等操作
void ChartManager::initChart()
{
    chart = new QChart();
    
    // 创建两个数据系列
    residentialSeries = new QLineSeries();
    commercialSeries = new QLineSeries();
    
    // 设置系列属性
    residentialSeries->setName("居民用电");
    residentialSeries->setColor(Qt::red);
    
    commercialSeries->setName("商业用电");
    commercialSeries->setColor(Qt::blue);
    
    // 添加到图表
    chart->addSeries(residentialSeries);
    chart->addSeries(commercialSeries);
    
    // 配置坐标轴
    axisX = new QValueAxis();
    axisY = new QValueAxis();
    
    chart->addAxis(axisX, Qt::AlignBottom);
    chart->addAxis(axisY, Qt::AlignLeft);
    
    residentialSeries->attachAxis(axisX);
    residentialSeries->attachAxis(axisY);
    commercialSeries->attachAxis(axisX);
    commercialSeries->attachAxis(axisY);
    
    // 设置图表标题
    chart->setTitle("用电量实时监控");
}

4. 模型视图架构

使用QAbstractTableModel派生类结合QTableView展示数据：

// 自定义表格模型示例
class ElectricityDataModel : public QAbstractTableModel {
    Q_OBJECT
public:
    explicit ElectricityDataModel(QObject *parent = nullptr)
        : QAbstractTableModel(parent) {}
    
    // 必须实现的虚函数
    int rowCount(const QModelIndex &parent = QModelIndex()) const override {
        return dataList.size();
    }
    
    int columnCount(const QModelIndex &parent = QModelIndex()) const override {
        return 3; // 时间戳、居民用电、商业用电
    }
    
    QVariant data(const QModelIndex &index, int role = Qt::DisplayRole) const override {
        if (!index.isValid() || index.row() >= dataList.size())
            return QVariant();
        
        const auto &item = dataList.at(index.row());
        if (role == Qt::DisplayRole) {
            switch (index.column()) {
                case 0: return item.timestamp.toString("yyyy-MM-dd hh:mm:ss");
                case 1: return QString::number(item.residential, 'f', 2);
                case 2: return QString::number(item.commercial, 'f', 2);
            }
        }
        return QVariant();
    }
    
    // 添加数据的方法
    void appendData(const ElectricityData &data) {
        beginInsertRows(QModelIndex(), dataList.size(), dataList.size());
        dataList.append(data);
        endInsertRows();
    }
    
private:
    QVector<ElectricityData> dataList;
};

关键技术点：

  • 模型/视图/代理架构理解
  • 自定义模型实现
  • 大数据量下的性能优化
  • 数据变更通知机制

5. 数据绑定与定时任务

使用QTimer实现数据的动态更新：

// 定时数据更新示例
void MainWindow::startDataUpdate() {
    // 创建定时器
    QTimer *timer = new QTimer(this);
    connect(timer, &QTimer::timeout, this, &MainWindow::updateData);
    
    // 每秒更新一次
    timer->start(1000);
}

void MainWindow::updateData() {
    // 获取新数据
    ElectricityData newData = DataGenerator::generateRandomData();
    
    // 更新模型
    dataModel->appendData(newData);
    
    // 更新图表
    chartView->chart()->series()[0]->append(
        newData.timestamp.toMSecsSinceEpoch(), newData.residential);
    chartView->chart()->series()[1]->append(
        newData.timestamp.toMSecsSinceEpoch(), newData.commercial);
    
    // 自动滚动视图
    tableView->scrollToBottom();
    
    // 保存到数据库
    dbManager->insertData(newData);
}

关键技术点：

  • 定时器精度控制
  • 线程安全的数据访问
  • 资源占用优化
  • 异常处理机制

6. 数据持久化(SQLite)

使用SQLite存储历史数据：

// 数据库管理类示例
class DatabaseManager {
public:
    DatabaseManager(const QString &dbPath) {
        db = QSqlDatabase::addDatabase("QSQLITE");
        db.setDatabaseName(dbPath);
        
        if (!db.open()) {
            qCritical() << "无法打开数据库:" << db.lastError().text();
            return;
        }
        
        // 创建表
        QSqlQuery query;
        query.exec("CREATE TABLE IF NOT EXISTS electricity_data ("
                  "id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT, "
                  "timestamp DATETIME NOT NULL, "
                  "residential REAL NOT NULL, "
                  "commercial REAL NOT NULL)");
    }
    
    bool insertData(const ElectricityData &data) {
        QSqlQuery query;
        query.prepare("INSERT INTO electricity_data (timestamp, residential, commercial) "
                     "VALUES (:timestamp, :residential, :commercial)");
        query.bindValue(":timestamp", data.timestamp);
        query.bindValue(":residential", data.residential);
        query.bindValue(":commercial", data.commercial);
        return query.exec();
    }
    
    QVector<ElectricityData> fetchHistoryData(int limit = 1000) {
        QVector<ElectricityData> result;
        QSqlQuery query;
        query.prepare("SELECT timestamp, residential, commercial "
                     "FROM electricity_data ORDER BY timestamp DESC LIMIT :limit");
        query.bindValue(":limit", limit);
        
        if (query.exec()) {
            while (query.next()) {
                ElectricityData data;
                data.timestamp = query.value("timestamp").toDateTime();
                data.residential = query.value("residential").toDouble();
                data.commercial = query.value("commercial").toDouble();
                result.append(data);
            }
        }
        return result;
    }
    
private:
    QSqlDatabase db;
};

关键技术点：

  • SQL语句优化
  • 事务处理
  • 大数据量查询性能
  • 数据库连接管理

关键设计模式应用

  1. 观察者模式：通过信号槽机制实现
  2. MVC模式：模型-视图-控制器架构
  3. 单例模式：数据库管理类等
  4. 工厂模式：数据生成器

对应的工作岗位

  1. C++开发工程师：

负责项目的核心逻辑开发。

需要熟悉C++语言和Qt框架。

  1. 前端开发工程师：

负责用户界面的设计与优化。

需要掌握Qt Widgets和Qt Charts。

  1. 数据工程师：

负责数据的存储、查询和分析。

需要熟悉SQLite或其他数据库技术。

  1. 全栈开发工程师：

兼顾前端与后端开发。

需要掌握C++、Qt、数据库等技术栈。

高频面试点

  1. C++基础：

内存管理：new与delete的区别。

多线程：如何避免死锁？

  1. Qt框架：

信号槽机制的原理。

如何自定义一个QAbstractTableModel？

  1. 数据可视化：

Qt Charts如何实现动态折线图？

如何优化图表的性能？

  1. 数据库：

SQLite的事务机制是什么？

如何优化SQL查询性能？

  1. 综合问题：

如何设计一个高效的模型视图架构？

如果数据量非常大，如何优化程序性能？

标签：单例模式c++ 

作者:alicucu , 分类:技术文章 , 浏览:3 , 评论:0

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