一种基于WiFi的远程电源控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于WiFi (全名Wireless Fidelity是基于IEEE 802.1lb标准的无线局域网)的远程电源控制系统，属于智能家居领域。
【背景技术】
[0002]远程电源控制系统作为智能家居的重要的组成部分，已经发展了二十多年，但是一直处于“不温不火”的状态。最近几年，随着社会的快速发展和通信技术的不断的更新，各种智能设备在人们的日常生活中的应用日益广泛，这种现象不仅改变了人们的生产生活方式，同时也改变了人们的生活理念。快节奏的现代生活方式使人们对家居生活的需求不再仅仅是空间的合理利用和电器的高端先进，而是更加需要一个安全、舒适、便捷的居住环境。目前，越来越多的互联网公司以及家居公司加入智能家居行列，不断的推出新颖的方案，涌现出一大批整合了软件资源的产品，目前国内外已经有各种大而全的整套智能家居解决方案，涵盖了灯光照明、窗帘、家电控制、娱乐影音和安防监控等多个子系统，但是这些产品远远不能满足安全、舒适、便捷的智能家居要求。问题在于整套智能家居解决方案成本较高、性价比比较低，大部分的家庭不会购买，并且安装部署比较麻烦，需要大规模的重新装修。而对单一子系统进行智能化改造，既能实现传统的控制功能又极大地降低改造成本(既不需要破坏原有的装修也不需要更换电器设备)，如最近几年市面上出现的智能灯泡、智能摄像头、智能插座等。其中智能插座作为远程电源控制系统的核心受到广泛的关注。可以通过控制插座来间接实现控制家用电器的目的，远程电源控制系统以其智能、方便、安全、易操作等特性，极大的方便人们的日常的生活，并且促进智能家居推广和普及体现出其强大的应用价值。
[0003]目前，市面上出现很多远程电源控制系统，根据通信方式的不同大体分为:(I)基于ZigBee通信技术电源控制系统、(2)基于蓝牙通信技术电源控制系统、(3)基于SMS通信(收发短信方式)技术电源控制系统、(4)基于WiFi通信技术电源控制系统。对于ZigBee、蓝牙技术电源控制系统来说，所谓的远程控制是相对的，由于ZigBee技术相对控制距离最多可以达到几十米，通信距离短，采用基于蓝牙技术传输，最多控制距离一百米左右并且蓝牙模块由于带宽窄，不适合传输大数据，如果传输大量的数据往往会出现数据信息丢失的问题，在要求比较高的地方，为了增加蓝牙传输距离，通常会采用昂贵的蓝牙模块，无形中提高了产品的价格，成本较高。采用SMS技术的远程控制系统中，加入了短信模块，通过使用移动运行商发送短信进行控制，但由于种控制方式缺少反馈环节，现在已经被淘汰。采用WiFi技术的电源控制系统可以直接连接无线路由器，接入Internet网后，突破了传输距离的限制，可以在局域网和广域网内进行控制，传输数据更稳定，并且随着WiFi模块价格降低，还能够节约了产品的成本，然而市面上的采用WiFi技术的远程电源控制系统往往会出现以下问题:
[0004]1、市面上很多WiFi远程电源控制系统安全性只考虑设备硬件的“短路”、“温度过高”等传统的安全问题，而没有考虑“程序安全性”，由于处理器中的程序有时会随着外界环境或者人们的操作不当往往会出现问题，程序会“跑飞”现象，整个电源控制系统会处于瘫痪状态。
[0005]2、由于很多WiFi电源控制厂商采用的外界代理商的服务器，当移动设备终端处于广域网时，通过移动终端发命令到服务器再由服务器进行控制，这样增加了服务器压力，当服务器满负荷时会导致控制延迟。
[0006]3、市面上一些电源控制系统界面显示电源系统硬件端的状态，而不能通过移动设备终端查询到服务器的状态，没能体现服务器的状态信息，整个系统维护麻烦。
【发明内容】
[0007]为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种程序安全性好、无控制延迟且维护简单的基于WiFi的远程电源控制系统，并且该系统在实验室以及实验室以外的环境下可以正常运行。
[0008]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:一种基于WiFi的远程电源控制系统，包括智能插座、无线路由器、服务器、Internet网络和移动设备终端；所述的智能插座经无线路由器连接到Internet网络，所述的服务器和移动设备终端经Internet网络和无线路由器连接到智能插座。
[0009]所述的智能插座一端连接电源、另一端直接连接电器，智能插座包括中央处理器、电源转换模块、WiFi无线通信模块、时钟模块、继电器模块、插头和外壳。所述的中央处理器分别与电源转换模块、WiFi无线通信模块、时钟模块和继电器模块连接，并将插头端与继电器模块相连接，所述的中央处理器、电源转换模块、WiFi无线通信模块、时钟模块和继电器模块集成安装为一个电路板并安装在外壳内。所述的中央处理器采用ATmegaie高性能处理器，并在ATmegaie设置“看门狗”程序，用于在程序异常或线路出现问题时及时使程序“步入正轨”，防止事故发生。所述的WiFi无线通信模块采用USR-WIFI232-T WiFi模块，并与中央处理模块通过串口连接。
[0010]所述的无线路由器是用于用户上网、带有无线覆盖功能的路由器，用于提供网络环境，所述的网络环境包括局域网和广域网环境，在局域网内用于配合移动设备终端完成对智能插座初期的配置功能，在局域网内通过移动设备终端可以直接对智能插座进行控制。在广域网内，移动设备终端配合服务器使智能插座连接到广域网环境内，从而在广域网内移动设备终端也可以对智能插座完成控制。
[0011]所述的服务器是采用VC++6.0软件搭建的服务器，在局域网时，由于移动终端设备和智能插座连接的是同一路由器提供的WiFi网络，因此不需要服务器进行处理。在广域网时，由于智能插座和移动设备终端的能够互相通信的前提是互相知道对方的广域网信息，当移动设备终端与智能插座处于不同的网络，移动设备终端和智能插座得不到互相的广域网信息时，服务器进入“打洞”模式，此时智能插座和移动设备终端向服务器发送“请求获取对方信息命令”，服务器将移动设备终端和智能插座的广域网信息分别发送给智能插座以及移动设备终端，并且服务器将移动设备终端和智能插座的广域网信息进行存储，便于下次连接相同广域网时直接使用。
[0012]所述的移动设备终端安装基于eclipse java平台开发的Android应用程序。采用多线程技术，在完成控制的同时，移动设备终端实时接收到服务器和智能插座的反馈信息，在移动设备终端能够及时地显示智能插座硬件以及服务器的状态信息。移动设备终端在配置阶段与智能插座处于同一网络环境时，通过配置功能，使智能插座与无线路由器相连接，并将服务器的广域网信息传递到智能插座，使智能插座连接到服务器。移动设备终端设置有“设备聊天界面”，用户可以在该界面发送相应的控制命令，完成查询智能插座和服务器的当前状态信息并对智能插座进行控制。
[0013]与现有技术相比，本发明的优点和有益效果是:
[0014]1、本发明采用的ATmegaie高性单片机，并且在通信方面放弃了传统的蓝牙模块、短信模块、SMS模块等而采用功耗最低的USR-WIFI232-T WiFi模块并采用业内最低功耗嵌入式结构，极大地缩小了智能插座的体积，增加了通信距离，节约了成本，有效的提高了系统的性能。
[0015]2、本发明采用的基于Android的多线程技术，并在广域网状态时采用智能插座、服务器和移动设备终端三方“打洞”方案，减少了服务器的压力，有效解决了由于服务器满负荷时，控制延迟的问题。
[0016]3、本发明在中央处理器程序中增加了“看门狗”程序，能够实时监测中央处理器的执行状态，一旦出现异常会及时的使程序“步入正轨”，有效的防止系统崩溃。
[0017]4、本发明的移动设备终端采用Android多线程技术，可以在执行相应的控制同时查询智能插座和服务器的状态信息，使系统各部分信息更加“可视化”，便于后期系统的维护。移动终端操作除了具有传统的开关控制和定时控制功能，并加入“设备聊天界面”，使用户能够像“微信聊天” 一样通过发送相应的控制命令轻松控制电源控制系统。能极大的便利人们的日常生活，促进智能家居产业得到推广和普及。
[0018]5、本发明采用服务器作为中转站，助移动终端设备和智能插座之间建立连接，月艮务器采用“打洞”方式控制，一方面移动设备终端不需要通过服务器控制智能插座，另一方面由于服务器有存储功能，当下次采用同一广域网时不需要重新“打洞”(也就是不用通过服务器，直接用移动设备终端控制智能插座)，解决了由于服务器压力过大，而导致的控制延迟问题。
【附图说明】
[0019]本发明仅有附图1张，其中:
[0020]图1是本发明一种基于WiFi的远程电源控制系统的组成结构框图。
[0021]图中:1、智能插座，2、无线路由器，3、服务器，4、Internet网络，5、移动设备终端。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本发明做进一步详细地描述:如图1所示，一种基于WiFi的远程电源控制系统，主要由智能插座1、无线路由器2、服务器3、Internet网络4和移动设备终端5五部分组成，具体设计思路如下:
[0023]—、智能插座I
[0024]本发明采用业内最低功耗嵌入式结构，整体框架利用硬组网的UDP/IP协议栈负责执行具体的功能:包括电源转换、继电器模块开关控制、时钟计时和WiFi通信等。硬件包括中央处理器、变压器模块、WiFi无线通信模块、继电器模块等。变压器转换模块:使电源能够安全的将220v交流电压转换为低压向其它模块供电。中央处理模块:本发明选用的ATmegal6单片机，与其他单片机相比有具有哈佛结构，具备高达lMIPS/MHz的运行处理能力；克服了如8051MCU采用单一 ACC进行处理造成的瓶颈现象；此外片内集成多种频率的RC振荡器、上电自动复位、看门狗、启动定时等功能，使外围电路更加简单，系统更加稳定可靠。继电器模块:为了能够控制外接用电设备，使单片机的输出电压为直流小电压，当外接设备连接智能插座I时，实际上是连接到了继电器模块，即完成了对用电设备通断电的控制。中央处理模块:用来完成数据的收发和数据的处理。WiFi模块:WiFi又称为无线高保真技术，本发明选用的是USR-WIFI232-T的WiFi模块。此WiFi模块与中央处理模块通过串口连接，在控制模式与透传模式之间自由转换，转换为控制模式时，中央处理模块可向其发送数据与控制指令，使其完成既定功能，转换为透传模式时，中央处理模块即可与远程设备完成数据的交换。这些模块的完美配合，使智能插座I的