黃曉桃，黃科喬，朱齊媛

摘 要：基于OneNET的物聯(lián)網(wǎng)智能家電控制系統(tǒng)，將手機Android終端通過OneNET云平臺以及ESP8266WiFi模塊連接構(gòu)建智能家電開關(guān)，使得普通家電聯(lián)網(wǎng)化、智能化。該系統(tǒng)能隨時隨地通過手機對家中電器進行監(jiān)控及控制，具有較高的適應性和實用性，造價低廉，適合普通家庭使用，推動物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進一步深入大眾家庭。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);OneNET;Android;智能家電開關(guān);ESP8266WiFi模塊

在物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)中，移動終端與智能硬件遠程組網(wǎng)存在大量的問題，如對智能硬件結(jié)構(gòu)要求復雜度較高、對服務器設計程序復雜及專用服務器使用費用較高等，導致了開發(fā)門檻高、開發(fā)周期長和拓展性能差，且目前許多智能家電產(chǎn)品存在實用性較差的情況，難以適用于普通家庭。智能家電價格也處于較高水平，不被普通家庭接受。因此，現(xiàn)階段智能家電在我國仍然不能較好普及，大部分家庭仍是以普通的家電為主?，F(xiàn)在普通家用電器數(shù)量較多，如果以更換家用電器的方式來實現(xiàn)便捷的家庭生活，必然會對社會資源造成浪費[1]。

一般情況下，一個開關(guān)就能實現(xiàn)對簡單家電甚至一些復雜家電的控制，如風扇、燈、飲水機等。因此，實現(xiàn)普通家電的開關(guān)聯(lián)網(wǎng)和智能化將間接使普通家電器聯(lián)網(wǎng)和智能化。以聯(lián)網(wǎng)和智能化家電開關(guān)為核心的家電控制系統(tǒng)可以在保留普通家電實用性的前提下，有效降低家電智能化的成本，能被大多數(shù)的普通家庭接受、使用。為實現(xiàn)普通家電開關(guān)聯(lián)網(wǎng)和智能化，只需更換開關(guān)即可，而不需要更換家電，節(jié)約了社會資源[2]。

1 物聯(lián)網(wǎng)智能家電控制系統(tǒng)主要內(nèi)容

OneNET是一個專門為接入數(shù)據(jù)而設計云存儲的服務中心，具有高并發(fā)、大存儲、延展性強的優(yōu)點[3]，本設計方案將采用基于OneNET云平臺為核心的組網(wǎng)方案，以OneNET云平臺作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和存儲中心，連接移動控制端與智能硬件端的遠程監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)框架[4]，實現(xiàn)隨時隨地通過Android手機APP遠程監(jiān)控家電。

2 基于OneNET的物聯(lián)網(wǎng)智能家電控制系統(tǒng)總體設計

2.1 系統(tǒng)框架設計

本文設計的基于OneNET的物聯(lián)網(wǎng)智能家電控制系統(tǒng)主要由智能硬件端、移動控制端、OneNET云平臺和普通家電組成。

智能硬件端。以主控模塊、WiFi模塊、各種類型繼電器等構(gòu)成的智能開關(guān)，每個開關(guān)以微控制單元（Micro Control Unit，MCU）為主控芯片，獨立處理各種數(shù)據(jù)及指令，配有WiFi模塊與路由器進行連接，與云服務器建立傳輸控制協(xié)議（Transmission Control Protocol，TCP）連接。

移動控制端。以Android為操作系統(tǒng)的智能手機，用戶只需要通過手機APP，即可隨時隨地監(jiān)控家中的家電，并且可通過設定溫度等的閾值，實現(xiàn)普通家電智能化。系統(tǒng)總設計如圖1所示。

2.2 智能家電開關(guān)結(jié)構(gòu)設計與實現(xiàn)

2.2.1 主控模塊設計

主控模塊是由主要由MCU、電壓轉(zhuǎn)換器、WiFi模塊和溫度模塊及其外圍電路組成，其中MCU為智能家電開關(guān)核心部分，負責各種數(shù)據(jù)的運算和指令執(zhí)行[5]。智能家電開關(guān)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.2.2 通信網(wǎng)絡設計與實現(xiàn)

TCP透傳模式是將異步串口通信轉(zhuǎn)換成TCP協(xié)議的網(wǎng)絡通信模式，能將串行通信的簡單設備實現(xiàn)網(wǎng)絡通信[6]。智能家電開關(guān)以TCP透傳模式作為與云服務器連接的網(wǎng)絡通信方式，能使得如STC89C52這些結(jié)構(gòu)簡單的單片機在無修改情況下實現(xiàn)網(wǎng)絡通信，有效地降低制作成本。智能家電開關(guān)將通過WiFi模塊實現(xiàn)主控模塊OneNET云平臺建立無線通信[7]。WiFi模塊電路如圖3所示。

2.2.3 智能家電開關(guān)工作方式

智能家電開關(guān)以數(shù)據(jù)流的方式與云服務器進行數(shù)據(jù)交互。數(shù)據(jù)流里含有設備號、測量參數(shù)、溫度、控制指令等信息，智能家電開關(guān)以解析出的數(shù)據(jù)流中的設備號、屬性參數(shù)和指令為控制依據(jù)。同時，智能家電開關(guān)將信息整合成數(shù)據(jù)流，實時發(fā)送到云平臺，然后轉(zhuǎn)達到手機APP[8]。智能家電開關(guān)工作流程如圖4所示。

2.3 智能家電控制系統(tǒng)的軟件設計

2.3.1 移動控制端設計與實現(xiàn)

移動控制端是一款基于Android系統(tǒng)開發(fā)的手機APP，主要由登錄界面及用戶操作界面兩部分組成。使用者只需要在登錄界面輸入API-KEY便可連接到對應的設備，并對自己家的智能家電開關(guān)進行獨立控制，同時還支持多臺手機連接同一個用戶設備。登錄界面如圖5所示，用戶操作界面如圖6所示。

2.3.2 移動控制端工作方式

在輸入API-KEY和連接對應的設備后，移動控制端1 s/次向云平臺請求獲取數(shù)據(jù)流，云服務器把數(shù)據(jù)流下發(fā)到手機。APP在獲取數(shù)據(jù)流后，解析數(shù)據(jù)流中的設備號更新對應設備號下的設備信息及家中的溫度等參數(shù)。APP獲取的設備號為新設備號，則會認為有新設備連接進入，并為此建立一個新的控制按鍵。手機客戶端工作流程如圖7所示。

3 系統(tǒng)測試

此次將3盞燈以及一個直流電機作為測試樣板，測試內(nèi)容包括試驗次數(shù)、延時、成功率、閾值測試。測試結(jié)果如表1所示，ESP8266WiFi模塊數(shù)據(jù)請求測試如圖8所示。

4 結(jié)語

隨著云技術(shù)發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)逐漸以“云”為連接中心，對數(shù)據(jù)進行存儲，計算、處理以及共享。物聯(lián)網(wǎng)依靠著云技術(shù)逐漸走向大眾，不斷服務社會，造福人類。本設計基于OneNET的物聯(lián)網(wǎng)智能家電控制系統(tǒng)，將OneNET云平臺作為通信中心，把家電開關(guān)與手機終端通過廣域網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)了普通家用電器的聯(lián)網(wǎng)化和智能化。

基金項目：基于物聯(lián)網(wǎng)倉儲環(huán)境WSN智能監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究;項目編號：LY1816。

作者簡介：黃曉桃（1980— ），女，廣東湛江人，講師，碩士;研究方向：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

*通信作者：朱齊媛（1979— ），女，遼寧大連人，講師，碩士;研究方向：物聯(lián)網(wǎng)傳感網(wǎng)絡定位以及智能電路的設計。

無線互聯(lián)科技·軟件透視

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Design of intelligent household appliance control system based on OneNET

Huang Xiaotao， Huang Keqiao， Zhu Qiyuan*

（School of Information Engineering， Lingnan Normal University， Zhanjiang 524000， China）

Abstract：The intelligent home appliance control system based on OneNET will make the mobile phone Android terminal connect to the OneNET cloud platform and ESP8266wifi module to construct the intelligent household appliance switch， which makes the ordinary household appliances connected and intelligent. The system can monitor and control home appliances through mobile phone anytime and anywhere， has high adaptability and practicability， low cost， can adapt to ordinary home use， push animal networking technology further into the public family.

Key words：Internet of Things; OneNET; Android; intelligent home appliance switch; ESP8266WiFi module