校園外景設(shè)備遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

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摘要：為有效控制校園外景設(shè)備，提高外景設(shè)備使用壽命，降低外景設(shè)備耗能，設(shè)計(jì)了一種校園外景設(shè)備控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要通過移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)對(duì)校園外景設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。系統(tǒng)主要包括移動(dòng)端控制模塊、無(wú)線通信模塊、外景設(shè)備控制模塊。

關(guān)鍵詞：外景設(shè)備；遠(yuǎn)程控制；移動(dòng)端APP；系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

學(xué)校是社會(huì)體系的一部分，同時(shí)也是消耗水能、電能的大戶。目前，各級(jí)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(fèi)嚴(yán)重的現(xiàn)象[1]。本設(shè)計(jì)開發(fā)了一個(gè)基于移動(dòng)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(dòng)終端實(shí)現(xiàn)對(duì)校園外景設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。通過利用無(wú)線傳輸與控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)時(shí)控制，實(shí)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(wú)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(tái)）兩部分。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

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(wú)線通信模塊。控制模塊的主要功能是控制設(shè)備的啟動(dòng)/停止。無(wú)線通信模塊根據(jù)外景設(shè)備自身的特點(diǎn)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(dòng)控制端和遠(yuǎn)程控制平臺(tái)兩個(gè)模塊。移動(dòng)控制端模塊主要是采用手機(jī)、平板等移動(dòng)終端通過使用Wi-Fi、GPRS以及藍(lán)牙等通信方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)外景設(shè)備的實(shí)時(shí)控制。遠(yuǎn)程控制平臺(tái)的主要功能是遠(yuǎn)程顯示外景設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)以及遠(yuǎn)程控制設(shè)備的運(yùn)行。

1.2.1Wi-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(wú)線芯片，內(nèi)部自帶固件，用戶無(wú)需編寫時(shí)序信號(hào)，操作簡(jiǎn)單。ESP8266模塊引出6個(gè)引腳，如圖2所示，其中有4個(gè)引腳用于通信。

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(dòng)連接。第一種模式下，可以通過配置AT指令，實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)直連，實(shí)現(xiàn)透?jìng)鱗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(yùn)算速度高、功耗低的優(yōu)點(diǎn)。單片機(jī)引腳如圖4所示[3-4]。

2系統(tǒng)實(shí)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。主要通過單片機(jī)和PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)外景設(shè)備的實(shí)時(shí)啟動(dòng)/停止控制。控制模塊通過無(wú)線通信模塊接收來自控制端的控制指令，對(duì)外景設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。

2.2控制端模塊

2.2.1遠(yuǎn)程控制平臺(tái)遠(yuǎn)程控制平臺(tái)采用VB.NET+MySql數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)，系統(tǒng)采用B/S模式。遠(yuǎn)程控制平臺(tái)主要功能是實(shí)時(shí)顯示外景設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，將外景設(shè)備的啟停狀態(tài)可視化。同時(shí)，移動(dòng)控制端通過訪問遠(yuǎn)程控制平臺(tái)實(shí)時(shí)查看外景設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)對(duì)外景設(shè)備進(jìn)行控制。

2.2.2移動(dòng)控制端移動(dòng)控制端APP采用AndroidStudio開發(fā)，通過移動(dòng)端的Wi-Fi模塊、藍(lán)牙模塊以及GPRS卡實(shí)現(xiàn)和外景設(shè)備的通信，將實(shí)時(shí)控制指令發(fā)送給外景設(shè)備控制模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)外景設(shè)備的實(shí)時(shí)移動(dòng)控制，提高外景設(shè)備控制的控制效率。移動(dòng)端控制端APP如圖6所示。

3性能分析

經(jīng)實(shí)踐測(cè)試，通過采用課題設(shè)計(jì)的校園外景遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)能有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)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。

參考文獻(xiàn)：

［1］馮俊麗.校園能源設(shè)計(jì)方法學(xué)研究［D］.天津：南開大學(xué)，2013.

［2］朱昭華.淺析藍(lán)牙技術(shù)［J］.電聲技術(shù)，2018，42（4）：70-72.

［3］郭天祥.新概念51單片機(jī)C語(yǔ)言教程入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略［M］.2版.北京：電子工業(yè)出版社，2018.

［4］周長(zhǎng)鎖.單片機(jī)通信技術(shù)應(yīng)用實(shí)例［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2018.

作者：張凱寧 楊啟明 黃瑞鑫 閆浩澤 田宇琦 李愛寧 單位：河北水利電力學(xué)院