吳昌翔 陳路捷 馬狄文 葛科奇

摘? ?要：文章使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、開源軟件、3D打印等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對普通開關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)化改造，使之能夠進(jìn)行智能化控制，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

關(guān)鍵詞：智能開關(guān);節(jié)能減排;物聯(lián)網(wǎng)

2016年，國務(wù)院印發(fā)了《“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案的通知》。2017年，寧波市也發(fā)布了《“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案》?！肮?jié)能減排”也是目前全國各級政府的重要工作之一。

物聯(lián)網(wǎng)作為影響現(xiàn)在和未來幾十年的重要技術(shù)，可以在“節(jié)能減排”中發(fā)揮重要作用。本項(xiàng)目擬在生活、工業(yè)領(lǐng)域原有開關(guān)設(shè)備的基礎(chǔ)上，增加物聯(lián)網(wǎng)控制功能。不僅不浪費(fèi)原有的基礎(chǔ)設(shè)施，還在減少人員施工的情況下，使普通開關(guān)擁有物聯(lián)網(wǎng)功能，實(shí)現(xiàn)集中控制、遠(yuǎn)程控制、定時控制、根據(jù)環(huán)境（光照）自動控制等功能。

1? ? 項(xiàng)目主要內(nèi)容

（1）通過3D建模和3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)部分零配件、外殼的設(shè)計和小規(guī)模生產(chǎn)，其靈活度高，為項(xiàng)目原型的快速開發(fā)提供了保障。使用3D設(shè)計和3D打印，構(gòu)建合適的開關(guān)控制部件，通過舵機(jī)進(jìn)行控制。

（2）在硬件上，使用樂鑫公司ESP8266 WiFi物聯(lián)網(wǎng)芯片。該芯片是目前廣泛使用的物聯(lián)網(wǎng)芯片，應(yīng)用范圍廣、能耗低，不但能在開發(fā)環(huán)境中使用，更能在工業(yè)、商業(yè)條件下使用，質(zhì)量穩(wěn)定;由于只需要利用ESP8266進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)和多級控制，選擇了便利的ESPEasy開源固件。

（3）使用標(biāo)準(zhǔn)物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議—消息隊列遙測傳輸（Message Queuing Telemetry Transport，MQTT），實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)芯片與阿里云物聯(lián)網(wǎng)云之間的通信，使開關(guān)機(jī)構(gòu)可通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行控制。MQTT協(xié)議使用發(fā)布/訂閱消息模式，能提供一對多的消息發(fā)布，消除了應(yīng)用程序耦合，同時可以做到開銷小、協(xié)議交換最小化，以降低網(wǎng)絡(luò)流量。因?yàn)檎麄€項(xiàng)目一般應(yīng)用于學(xué)校等單位內(nèi)部環(huán)境，所以不需要應(yīng)用公有云MQTT服務(wù)。在項(xiàng)目中選擇使用Docker技術(shù)搭建MQTT服務(wù)器，選擇開源的Eclipse Mosquitto作為MQTT服務(wù)器。

（4）為快速測試、開發(fā)項(xiàng)目，在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的集中管理上，本項(xiàng)目也選擇開源的Home Assistant作為智能開關(guān)的集中管理平臺。

所以，整個項(xiàng)目除開關(guān)控制機(jī)構(gòu)設(shè)計外，基本使用開源軟件搭建。

（5）項(xiàng)目基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2? ? 項(xiàng)目實(shí)施

2.1? ESP8266固件的安裝和配置

使用ESPEasy固件，燒寫簡單;Web可視化操作，需要代碼量小。其中，只需配置WiFi信息、Devices（設(shè)備信息）和Rules（規(guī)則信息）。

（1）Devices（設(shè)備信息）選擇“MQTT import”，如圖2所示。ESPEasy中的Rules配置如圖3所示。

舵機(jī)控制的基本命令格式：

Servo，，，

2.2? MQTT服務(wù)端

用Docker安裝eclipse mosquitto開源MQTT服務(wù)器（見圖4）。

2.3? Home Assistant開源物聯(lián)網(wǎng)管理平臺

在該平臺中配置了MQTT服務(wù)器信息，并對configuration.yaml文件進(jìn)行配置，從而可以通過該平臺利用MQTT服務(wù)器來控制ESP8266芯片，并使用舵機(jī)來控制開關(guān)。服務(wù)器信息配置如圖5—6所示，configuration.yaml配置信息如圖7所示，Home Assistant中的開關(guān)控制面板如圖8所示。

使用Home Assistant平臺的自動化控制技術(shù)，對各種開關(guān)進(jìn)行集中管理、遠(yuǎn)程管理，達(dá)到節(jié)能減排的目的，再加上光敏傳感器，可以增加根據(jù)環(huán)境（光照強(qiáng)度）進(jìn)行自動化燈光管理的功能。

3? ? 結(jié)語

通過大量的實(shí)驗(yàn)，對各種物聯(lián)網(wǎng)平臺、技術(shù)進(jìn)行了測試比較，找到了以上快速完成開發(fā)項(xiàng)目的方法。在項(xiàng)目中，著重使用了各種開源物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目，并進(jìn)行了綜合運(yùn)用。

[參考文獻(xiàn)]

[1]ESP EASY.Servo motor[EB/OL].（2018-05-17）[2020-02-05].https：//espeasy.readthedocs.io/en/latest/Plugin/P000_Servo_motor.html.

[2]ESP EASY.MQTT Import[EB/OL].（2018-06-13）[2020-02-05].https：//www.letscontrolit.com/wiki/index.php？title=MQTT_Import.