張凱寧，楊啟明，黃瑞鑫，閆浩澤，田宇琦，李愛寧

（河北水利電力學(xué)院 自動化與通信工程學(xué)院，河北 滄州061001）

學(xué)校是社會體系的一部分，同時也是消耗水能、電能的大戶。目前，各級學(xué)校由于工作員工及校園內(nèi)各類耗能設(shè)備的增多，出現(xiàn)了管理維護(hù)工作繁重、能源浪費嚴(yán)重的現(xiàn)象[1]。本設(shè)計開發(fā)了一個基于移動終端控制的校園外景設(shè)備控制系統(tǒng)，主要通過智能移動終端實現(xiàn)對校園外景設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。通過利用無線傳輸與控制系統(tǒng)實現(xiàn)對校園內(nèi)路燈、灌溉設(shè)施、光美化等校園外景設(shè)備的遠(yuǎn)程實時控制，實現(xiàn)校園節(jié)能和節(jié)約人力成本的目的。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)主要包括外景設(shè)備（包括控制模塊、無線通信模塊）、控制端模塊（包括移控制端模塊、遠(yuǎn)程控制平臺）兩部分。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.1 外景設(shè)備

外景設(shè)備主要包括設(shè)備控制模塊和無線通信模塊?？刂颇K的主要功能是控制設(shè)備的啟動/停止。無線通信模塊根據(jù)外景設(shè)備自身的特點及所處位置，分別選用Wi-Fi 模塊、GPRS 模塊和藍(lán)牙模塊3 種不同通信方式。

1.2 控制端模塊

控制端模塊主要包括移動控制端和遠(yuǎn)程控制平臺兩個模塊。移動控制端模塊主要是采用手機(jī)、平板等移動終端通過使用Wi-Fi、GPRS 以及藍(lán)牙等通信方式，實現(xiàn)對外景設(shè)備的實時控制。遠(yuǎn)程控制平臺的主要功能是遠(yuǎn)程顯示外景設(shè)備的實時運行狀態(tài)以及遠(yuǎn)程控制設(shè)備的運行。

1.2.1 Wi-Fi 模塊

本系統(tǒng)Wi-Fi 模塊選擇的是ESP8266，ESP8266 模塊屬于串口轉(zhuǎn)無線芯片，內(nèi)部自帶固件，用戶無需編寫時序信號，操作簡單。ESP8266 模塊引出6個引腳，如圖2 所示，其中有4個引腳用于通信。

圖2 Wi-Fi 模塊引腳圖

1.2.2 藍(lán)牙模塊

本系統(tǒng)中藍(lán)牙通信模塊選用HC-05，本模塊有兩種工作模式：命令響應(yīng)和自動連接。第一種模式下，可以通過配置AT 指令，實現(xiàn)與單片機(jī)直連，實現(xiàn)透傳[2]。HC-05 模塊引腳如圖3 所示。

1.2.3 單片機(jī)選擇

本系統(tǒng)選擇STC90C516RD 單片機(jī)，該單片機(jī)具有抗干擾強(qiáng)、運算速度高、功耗低的優(yōu)點。

單片機(jī)引腳如圖4 所示[3-4]。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

2.1 外景設(shè)備模塊

系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖5 所示。

圖3 HC-05 模塊引腳圖

圖4 單片機(jī)引腳圖

圖5 功能結(jié)構(gòu)圖

主要通過單片機(jī)和PLC 實現(xiàn)對外景設(shè)備的實時啟動/停止控制。控制模塊通過無線通信模塊接收來自控制端的控制指令，對外景設(shè)備進(jìn)行實時控制。

2.2 控制端模塊

2.2.1 遠(yuǎn)程控制平臺

遠(yuǎn)程控制平臺采用VB.NET+MySql 數(shù)據(jù)庫開發(fā)，系統(tǒng)采用B/S 模式。遠(yuǎn)程控制平臺主要功能是實時顯示外景設(shè)備的運行狀態(tài)，將外景設(shè)備的啟停狀態(tài)可視化。同時，移動控制端通過訪問遠(yuǎn)程控制平臺實時查看外景設(shè)備的運行狀態(tài)，根據(jù)運行狀態(tài)對外景設(shè)備進(jìn)行控制。

2.2.2 移動控制端

移動控制端APP 采用Android Studio 開發(fā)，通過移動端的Wi-Fi 模塊、藍(lán)牙模塊以及GPRS 卡實現(xiàn)和外景設(shè)備的通信，將實時控制指令發(fā)送給外景設(shè)備控制模塊，實現(xiàn)對外景設(shè)備的實時移動控制，提高外景設(shè)備控制的控制效率。移動端控制端APP 如圖6 所示。

圖6 移動控制端APP

3 性能分析

經(jīng)實踐測試，通過采用課題設(shè)計的校園外景遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)能有效地實現(xiàn)對校園外景設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，提高了外景設(shè)備使用壽命，降低了外景設(shè)備的耗能。