【摘 要】 傳統(tǒng)電子技術(shù)完成的是本地?cái)?shù)據(jù)的采集、保存、以及實(shí)現(xiàn)本地的控制，無法滿足遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制。本系統(tǒng)結(jié)合了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子技術(shù)、傳感技術(shù)，設(shè)計(jì)了一款可以通過物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的智能插座系統(tǒng)?？梢詰?yīng)用于各種需要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的系統(tǒng)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

【關(guān)鍵詞】 物聯(lián)網(wǎng) WiFi 遠(yuǎn)程控制 插座 ESP8266

引 言

近年來，隨著人民生活水平的日益提高以及科技的高速發(fā)展，傳統(tǒng)接觸式或者短距離遙控式控制電器的方法已經(jīng)滿足不了人民對(duì)于高品質(zhì)生活的追求。人們需要更加智能以及方便的方法對(duì)電器進(jìn)行控制。本系統(tǒng)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)一套，通過手機(jī)APP遠(yuǎn)程控制智能插座開關(guān)，不需要對(duì)原有電器設(shè)備進(jìn)行改造，只需要把待控制的設(shè)備插到這個(gè)插座上即可。只要在有網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下，在地球上任何一個(gè)地方都可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電器的開關(guān)控制。

1 總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)由三大部分構(gòu)成：第一部分是智能插座，內(nèi)置一個(gè)ESP8266WiFi模塊，該模塊通過WiFi接入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)插座實(shí)時(shí)功率值的上傳，以及接收到云端的控制指令之后執(zhí)行對(duì)應(yīng)的控制動(dòng)作。第二部分是云端，通過云端實(shí)現(xiàn)，只要在有網(wǎng)絡(luò)的地方都可以實(shí)現(xiàn)對(duì)插座的控制，對(duì)智能插座采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)到手機(jī)客戶端，以及轉(zhuǎn)發(fā)從手機(jī)APP發(fā)過來的控制指令到智能插座，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制智能插座。第三部分是手機(jī)APP，通過手機(jī)APP對(duì)智能插座進(jìn)行配網(wǎng)，智能插座聯(lián)網(wǎng)成功之后，就可以通過手機(jī)APP發(fā)送控制命令到智能插座，智能插座的實(shí)時(shí)功率也可以顯示到手機(jī)APP上，方便用戶在地球任何地方對(duì)智能插座進(jìn)行控制。

2 插座硬件設(shè)計(jì)

智能插座硬件部分的核心部分使用了安信可公司生產(chǎn)的ESP8266-12F WiFi模塊，該在較小尺寸封裝中集成了業(yè)界領(lǐng)先的Tensilica L106超低功耗32位微型 MCU，帶有16位精簡模式，主頻支持80 MHz和160 MHz，支持 RTOS，集成 Wi-Fi MAC/ BB/RF/PA/LNA，板載天線。內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧，支持 STA/AP/STA+AP 工作模式，支持 Smart Config 功能并且支持多種不同的接口[1]。該模塊引出了18個(gè)接口，在本系統(tǒng)當(dāng)中只使用到電源接口，工作模式切換引腳，下載串口引腳，使用兩個(gè)引腳控制外部繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)插座進(jìn)行開關(guān)。

3 智能插座軟件以及云端設(shè)計(jì)

云端我們采用的是機(jī)智云平臺(tái)，機(jī)智云平臺(tái)為開發(fā)者提供了自助式智能硬件開發(fā)工具與開放的云端服務(wù)。通過傻瓜化的自助工具、完善的SDK與API服務(wù)能力最大限度降低了物聯(lián)網(wǎng)硬件開發(fā)的技術(shù)門檻，降低開發(fā)者的研發(fā)成本，提升開發(fā)者的產(chǎn)品投產(chǎn)速度，幫助開發(fā)者進(jìn)行硬件智能化升級(jí)，更好的連接、服務(wù)最終消費(fèi)者[2]。在該平臺(tái)上我們首先創(chuàng)建一個(gè)新產(chǎn)品，關(guān)鍵需要設(shè)置好我們選擇的技術(shù)方案，在本系統(tǒng)當(dāng)中我們不需要使用到其他的MCU，直接使用的是ESP8266作為主控芯片通過WiFi的方式直連到云端。然后設(shè)置數(shù)據(jù)點(diǎn)，數(shù)據(jù)點(diǎn)可以理解為我們所需要定義的變量名稱，例如在本系統(tǒng)當(dāng)中，需要定義的變量有三個(gè)，一個(gè)是需要上傳的功率值，還有兩個(gè)是對(duì)應(yīng)兩個(gè)插座的開關(guān)變量。定義好之后就可以直接生成ESP8266的基本代碼工程和手機(jī)APP代碼工程。

智能插座軟件部分的設(shè)計(jì)，是基于機(jī)智云平臺(tái)生成的MCU代碼工程進(jìn)行修改。機(jī)智云平臺(tái)生成的代碼已經(jīng)包含了MCU與平臺(tái)之間通訊的協(xié)議以及Product Key和Product Secret，只需要在gizwitsEventProcess處理函數(shù)里面實(shí)現(xiàn)要實(shí)現(xiàn)的控制方法即可，該函數(shù)是當(dāng)MCU接收到云端下發(fā)的指令之后所需要執(zhí)行的動(dòng)作。當(dāng)有數(shù)據(jù)需要上傳的時(shí)候，需要修改userHandle函數(shù)，該函數(shù)是在MCU里面啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器，定時(shí)將數(shù)據(jù)發(fā)送到云端。通過簡單修改這兩個(gè)地方即可完成項(xiàng)目代碼的修改。如果還需要添加更多功能需要先理解整個(gè)工程的工作流程，然后進(jìn)行修改，總體來說機(jī)智云已經(jīng)把大部分的功能都已經(jīng)做好，我們只需要根據(jù)自己的需要做一些小的修改即可。

4 手機(jī)APP控制軟件設(shè)計(jì)

手機(jī)APP也可以通過機(jī)智云平臺(tái)生成對(duì)應(yīng)的代碼工程，這個(gè)工程是一個(gè)通用的APP工程，包含一些基本的操作。比如我們用的智能插座使用的是WiFi模塊，一般家庭WiFi都有設(shè)置密碼，我們需要先讓智能插座連接指定的WiFi和對(duì)應(yīng)的密碼才能使智能插座的WiFi聯(lián)網(wǎng)。但是由于智能插座上沒有顯示模塊和輸入的鍵盤，我們需要使用一種叫做SmartConfig的技術(shù)。通過手機(jī)APP輸入了WiFi名和密碼之后廣播到手機(jī)附近的區(qū)域，智能插座監(jiān)聽到這個(gè)廣播之后，利用收到的WiFi名和密碼進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。聯(lián)網(wǎng)成功之后，手機(jī)APP就可以顯示該智能插座設(shè)備，并且進(jìn)入該設(shè)備可以看到設(shè)備的信息和對(duì)應(yīng)的控制開關(guān)。就可以通過手機(jī)APP對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制。

結(jié) 語

該系統(tǒng)方案簡單易用，可以很方便將傳統(tǒng)的家電設(shè)備，改造為物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)下的遠(yuǎn)程智能控制設(shè)備，以滿足各種不同場合的應(yīng)用下對(duì)電器設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，可以應(yīng)用在智能家居、智慧農(nóng)業(yè)、智能路燈、智能停車場等不同的場合，具有很高的實(shí)用價(jià)值。

【參考文獻(xiàn)】

[1] esp32-s2_technical_reference_manual_cn.pdf

[2] 機(jī)智云平臺(tái)概述

作者簡介：謝劍明（1987—），男，漢族，廣東省深圳市人，講師，工學(xué)學(xué)士，單位：深圳技師學(xué)院 信息與通信學(xué)院，研究方向：嵌入式電子技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。