仵蒼峰　畢鵬飛

摘要：為了提高家居設(shè)施智能化控制水平，給人們的日常生活提供極大的便利，本文利用IPv6技術(shù)，設(shè)計(jì)一款功能完善、實(shí)用性強(qiáng)的智能家居移動(dòng)終端控制系統(tǒng)。首先，從系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)、移動(dòng)終端架構(gòu)設(shè)計(jì)兩個(gè)方面入手，完成系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)；其次，從移動(dòng)終端控制權(quán)限模塊設(shè)計(jì)、智能無(wú)線燈光控制模塊設(shè)計(jì)、智能無(wú)線家電紅外遙控學(xué)習(xí)控制模塊設(shè)計(jì)等多個(gè)方面入手，完成系統(tǒng)功能模塊的科學(xué)化設(shè)計(jì)；最后，測(cè)試系統(tǒng)性能。在IPv6技術(shù)的應(yīng)用背景下，本文所設(shè)計(jì)的智能家居移動(dòng)終端控制系統(tǒng)運(yùn)行正常、可靠、穩(wěn)定，各個(gè)功能模塊能夠滿足設(shè)計(jì)相關(guān)要求，希望通過(guò)這次研究，能夠?yàn)榧夹g(shù)人員提供有效地借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：IPv6技術(shù)；智能家居；移動(dòng)終端控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，IPv6技術(shù)主要是在參照IPv4的基礎(chǔ)上，為網(wǎng)絡(luò)用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)質(zhì)量，并實(shí)現(xiàn)對(duì)自組網(wǎng)絡(luò)的智能化管理和控制。通過(guò)將IPv6技術(shù)科學(xué)地應(yīng)用到智能家居移動(dòng)終端控制系統(tǒng)中，不僅可以智能化控制家庭相關(guān)設(shè)備，還能全面獲取和了解家庭設(shè)備使用情況，并遠(yuǎn)程化監(jiān)控家庭設(shè)備，從而最大限度地提高家庭娛樂(lè)效果。所以，在IPv6技術(shù)的應(yīng)用背景下，如何科學(xué)地設(shè)計(jì)智能家居移動(dòng)終端控制系統(tǒng)是技術(shù)人員必須思考和解決的問(wèn)題。

一、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

（一）系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

智能家居移動(dòng)終端控制系統(tǒng)主要包含以下三個(gè)部分，分別是客戶端、服務(wù)端后臺(tái)和智能無(wú)線管理中心。通過(guò)采用TCP連接方式[1]，可以將客戶端與服務(wù)端后臺(tái)進(jìn)行有效地連接，同時(shí)，在Socket通訊方式的應(yīng)用背景下，確?？蛻舳伺c服務(wù)端后臺(tái)實(shí)時(shí)、安全地發(fā)送和回傳信息數(shù)據(jù)。智能無(wú)線管理中心主要用于對(duì)各個(gè)通信設(shè)備之間的命令執(zhí)行以及設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)化監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

（二）移動(dòng)終端架構(gòu)設(shè)計(jì)

移動(dòng)終端架構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖如圖2所示，從圖2中可以看出，移動(dòng)終端架構(gòu)主要包含以下三種：分別是交互層、控制層、網(wǎng)絡(luò)通信層。

1.交互層設(shè)計(jì)

交互層主要用于設(shè)計(jì)用戶界面，通過(guò)利用交互層，可以將軟件功能直觀地呈現(xiàn)在用戶面前，同時(shí)為控制設(shè)備、房間區(qū)域切換提供了極大地支持。當(dāng)系統(tǒng)軟件正式啟動(dòng)后，可以以按鈕的方式直觀、有效地呈現(xiàn)在用戶面前，以便用戶能夠在第一時(shí)間全面地了解和掌握相關(guān)控制頁(yè)面。

2.控制層設(shè)計(jì)

在實(shí)際設(shè)計(jì)中，控制層需要結(jié)合用戶的實(shí)際需求，觸控和滑動(dòng)系統(tǒng)屏幕，并智能化控制界面相關(guān)按鈕，再結(jié)合指令封裝數(shù)據(jù)，封裝處理智能無(wú)線管理中心所呈現(xiàn)出的各個(gè)數(shù)據(jù)格式，然后將封裝處理后的數(shù)據(jù)命令安全、可靠地傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交互層。

3.網(wǎng)絡(luò)通信層設(shè)計(jì)

通過(guò)利用網(wǎng)絡(luò)通信層，采用WIFI連接的方式，將服務(wù)端與智能無(wú)線管理中心進(jìn)行有效地連接，當(dāng)連接成功后，對(duì)控制層所傳輸?shù)拿顢?shù)據(jù)包進(jìn)行接收處理，同時(shí)還要采用TCP連接方式，向服務(wù)端、智能無(wú)線管理中心安全、可靠地傳輸相關(guān)命令數(shù)據(jù)包。在此基礎(chǔ)上，還要采用多線程方式，對(duì)本地端口進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)處理，由服務(wù)器端、智能無(wú)線管理中心負(fù)責(zé)相關(guān)數(shù)據(jù)信息的接收和回傳處理。

二、系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

為了充分發(fā)揮和利用IPv6技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，提高智能家居移動(dòng)終端控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實(shí)用性，技術(shù)人員完成對(duì)移動(dòng)終端控制權(quán)限模塊、智能無(wú)線燈光控制模塊、智能無(wú)線家電紅外遙控學(xué)習(xí)控制模塊等模塊的科學(xué)化設(shè)計(jì)[2]。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，這些功能所選用的開(kāi)發(fā)工具和開(kāi)發(fā)語(yǔ)言分別是eclipse、JAVA，整個(gè)web展示主要運(yùn)用了三種技術(shù)，分別是JSP技術(shù)、Spring技術(shù)和Hibernate技術(shù)，其中，JSP技術(shù)應(yīng)用于移動(dòng)終端控制權(quán)限模塊設(shè)計(jì)[3]；Spring技術(shù)應(yīng)用于智能無(wú)線燈光與窗簾控制模塊設(shè)計(jì)；Hibernate技術(shù)應(yīng)用于智能無(wú)線家電紅外遙控學(xué)習(xí)控制模塊設(shè)計(jì)。

（一）移動(dòng)終端控制權(quán)限模塊設(shè)計(jì)

在綜合考慮用戶實(shí)際使用需求的基礎(chǔ)上，針對(duì)硬件設(shè)備控制權(quán)限情況，借助移動(dòng)終端，完成對(duì)三層權(quán)限控制，從而保證個(gè)人家庭控制權(quán)限設(shè)計(jì)質(zhì)量，避免其他用戶非法入侵和訪問(wèn)系統(tǒng)。三層權(quán)限主要包含移動(dòng)終端與服務(wù)端激活碼匹配、賬號(hào)與密碼匹配、賬號(hào)與智能無(wú)線管理中心匹配等，只有符合以上三個(gè)條件[4]，才能賦予用戶登錄和訪問(wèn)客戶端權(quán)限，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)賬戶的統(tǒng)一化、智能化控制。

（二）智能無(wú)線燈光控制模塊設(shè)計(jì)

該模塊主要用于對(duì)房屋內(nèi)各個(gè)地方燈光的智能化開(kāi)啟和關(guān)閉，并結(jié)合場(chǎng)景控制需求，采用一次輕觸操作的方式，智能化轉(zhuǎn)換多路燈光場(chǎng)景。同時(shí)，利用可調(diào)光功能能夠?qū)Ψ课輧?nèi)各個(gè)燈光的亮度進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種家庭場(chǎng)景的智能化設(shè)置[5]。此外，還要利用WIFI網(wǎng)絡(luò)，幫助用戶隨時(shí)隨地地智能化調(diào)控各個(gè)房間設(shè)備。

（三）智能無(wú)線家電紅外遙控學(xué)習(xí)控制模塊

當(dāng)家電內(nèi)部用到紅外遙控器，通過(guò)利用移動(dòng)終端，為用戶提供持續(xù)學(xué)習(xí)功能，并對(duì)家電紅外遙控器各項(xiàng)學(xué)習(xí)功能進(jìn)行移動(dòng)，使其移動(dòng)到家電控制模塊中。但是，紅外遙控器需要控制內(nèi)部用到多種多樣的家電種類，同時(shí)，廠家不同，所生產(chǎn)的家電遙控器也存在一定的差異[6]，所以，在設(shè)計(jì)智能無(wú)線家電紅外遙控學(xué)習(xí)控制模塊期間，要重點(diǎn)做好對(duì)各個(gè)家電紅外遙控器學(xué)習(xí)模塊的設(shè)計(jì)，并在參照遙控器按鍵的基礎(chǔ)上，智能化控制相關(guān)產(chǎn)品功能。

（四）智能無(wú)線窗簾控制模塊設(shè)計(jì)

該模塊主要包含三項(xiàng)窗簾模塊、窗簾開(kāi)啟模塊、窗簾關(guān)閉模塊，因此，在控制移動(dòng)終端客戶端期間，要針對(duì)性地設(shè)計(jì)三種窗簾按鈕，分別是開(kāi)啟按鈕、關(guān)閉按鈕和暫停按鈕。通過(guò)一次性點(diǎn)擊硬件，可以連續(xù)化、自動(dòng)化啟動(dòng)窗簾、開(kāi)啟按鈕，確保窗簾處于完全開(kāi)啟狀態(tài)；同理，通過(guò)采用一次性點(diǎn)擊硬件的方式[7]，啟用窗簾關(guān)閉按鈕，使得窗簾處于完全關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)停止不動(dòng)的窗簾接收到按鈕開(kāi)啟命令時(shí)，會(huì)自動(dòng)進(jìn)入到完全開(kāi)啟狀態(tài)；同理，當(dāng)停止不動(dòng)的窗簾接收到按鈕關(guān)閉命令時(shí)，會(huì)自動(dòng)進(jìn)入到完全關(guān)閉狀態(tài)。

（五）智能無(wú)線情景服務(wù)模式設(shè)計(jì)

情景信息主要有兩種，一種是系統(tǒng)功能信息，另一種是用戶行為所產(chǎn)生的信息，這些信息涉及用戶資料、位置信息和環(huán)境信息等。通過(guò)系統(tǒng)化采集和整理這些信息，并選用合適的計(jì)算方式，可以確定出系統(tǒng)需要完成的動(dòng)作。

家居情景要素主要包含以下四種類型：

①環(huán)境。環(huán)境要素具有一定的特殊性，主要集中體現(xiàn)在溫度、濕度、氣體等自然狀態(tài)中，通過(guò)利用相關(guān)傳感器，獲取所需要信息。

②實(shí)體。實(shí)體除了包含設(shè)備外，還涉及空間和人兩種類型。

③時(shí)間。時(shí)間作為一種特殊因素，每時(shí)每刻都存在。

④活動(dòng)?；顒?dòng)除了可以用于對(duì)不同實(shí)體間靜態(tài)關(guān)系的刻畫外，還可以用于對(duì)不同實(shí)體間動(dòng)態(tài)關(guān)系的刻畫。用戶通過(guò)利用該系統(tǒng)，可以添加和設(shè)置所需的場(chǎng)景控制模式，同時(shí)，通過(guò)科學(xué)地設(shè)置設(shè)施狀態(tài)，可以解決系統(tǒng)功能執(zhí)行時(shí)間延遲的問(wèn)題。情景服務(wù)主要是指借助該系統(tǒng)的多種功能，科學(xué)地調(diào)整和設(shè)置家居情景，確保所設(shè)置好的家居情景能夠完全滿足用戶的使用需求。情景服務(wù)模式主要包含到家模式、離家模式，其中，到家模式主要是指主人離家后再次返回到家中；離家模式主要是指房屋從原有無(wú)人狀態(tài)快速轉(zhuǎn)入到無(wú)人值守的狀態(tài)。

三、系統(tǒng)性能測(cè)試

為了更好地驗(yàn)證系統(tǒng)運(yùn)行性能，現(xiàn)從以下兩個(gè)方面入手，對(duì)系統(tǒng)的5G模塊間通信穩(wěn)定性、燈光和窗簾控制穩(wěn)定性進(jìn)行全面化測(cè)試。

（一）5G模塊間通信穩(wěn)定性測(cè)試

為了給無(wú)線通信控制提供穩(wěn)定、安全的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，相關(guān)人員要系統(tǒng)化測(cè)試5G模塊間通信的穩(wěn)定性，從而更好地驗(yàn)證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院途_性[8]，測(cè)試步驟如下：

首先，將不同類型的協(xié)議程序加入三個(gè)CC2511中，其中一個(gè)CC2511與MID進(jìn)行有效地連接，另外兩個(gè)CC2511與電腦USB口之間建立有效的連接關(guān)系，并形成以下兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，分別是AP節(jié)點(diǎn)、ED節(jié)點(diǎn)。其次，將兩個(gè)CC2511直接連接到兩種PC上，不斷地增加MID與AP的距離。

最后，通過(guò)對(duì)編寫好的調(diào)試程序進(jìn)行啟動(dòng)處理，并利用MID完成對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)化、安全化發(fā)送，同時(shí)，利用接收端對(duì)串口調(diào)試工具進(jìn)行啟動(dòng)處理，從而完成對(duì)所需數(shù)據(jù)的接收，5G模塊間通信穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果如表1所示。

從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)兩個(gè)CC2511之間通信距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于8m時(shí)，各個(gè)無(wú)線模塊之間的通信效果比較穩(wěn)定[9]；當(dāng)兩個(gè)CC2511間通信距離不斷增加時(shí)，會(huì)不斷地降低通信的可靠性和穩(wěn)定性，由此可見(jiàn)，距離是影響通信穩(wěn)定性的首要因素。

（二）控制中心對(duì)燈光及窗簾控制的測(cè)試

控制中心控制燈光流程是通過(guò)利用MID，將延遲出發(fā)時(shí)間發(fā)送到燈光控制模塊，并結(jié)合所獲得的數(shù)據(jù)，對(duì)可控出發(fā)時(shí)間進(jìn)行科學(xué)化設(shè)置[10]，從而達(dá)到智能化控制燈光的目的。燈光控制測(cè)試結(jié)果如表2所示。從表2中的數(shù)據(jù)可以看出，通過(guò)利用燈光控制模塊，可以智能化控制燈光，這表明系統(tǒng)相關(guān)觸發(fā)程序具有較高的正確性，同時(shí)，也體現(xiàn)出協(xié)議通信的穩(wěn)定性。

為了更好地驗(yàn)證最終測(cè)試結(jié)果，技術(shù)人員要系統(tǒng)化測(cè)試窗簾控制模塊，而窗簾控制模塊主要包含開(kāi)啟模塊、關(guān)閉模塊、暫停模塊，因此，技術(shù)人員要對(duì)這三種子模塊進(jìn)行系統(tǒng)化測(cè)試。當(dāng)窗簾正在移動(dòng)時(shí)，如果要對(duì)其啟用暫停模塊，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)5s延遲問(wèn)題。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)化分析發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因包含以下兩點(diǎn)：

①當(dāng)信號(hào)傳輸?shù)酱昂熖幚砥鲿r(shí)，會(huì)因?yàn)閼T性而無(wú)法在最短時(shí)間內(nèi)暫停當(dāng)前正在移動(dòng)的窗簾。

②系統(tǒng)硬件電路在實(shí)際應(yīng)用中，電壓波形整流電路精確度較低，解決這一問(wèn)題的有效方案是優(yōu)化硬件電路。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在IPv6技術(shù)的應(yīng)用背景下，本文所設(shè)計(jì)的智能家居移動(dòng)終端控制系統(tǒng)主要運(yùn)用了C/S架構(gòu)模式，依次完成對(duì)移動(dòng)終端控制權(quán)限模塊、智能無(wú)線燈光控制模塊、智能無(wú)線家電紅外遙控學(xué)習(xí)控制模塊等多個(gè)模塊的科學(xué)化設(shè)計(jì)，有效地保證了系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)效果。通過(guò)將該系統(tǒng)科學(xué)地應(yīng)用到遠(yuǎn)程家居管理中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)家居基本設(shè)施的遠(yuǎn)程化、智能化控制，極大地提高了用戶家庭娛樂(lè)效果。由此可見(jiàn)，本文所設(shè)計(jì)的智能家居移動(dòng)終端控制系統(tǒng)具有較高的應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用前景，值得被進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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仵蒼峰（1973.10-），男，漢族，山東菏澤，碩士研究生，高級(jí)經(jīng)濟(jì)師，研究方向：企業(yè)經(jīng)濟(jì)管理。