智能家居wifi無線傳輸模塊云平臺WiFi遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，針對移動終端與智能硬件遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)對智能硬件結(jié)構(gòu)要求高、服務(wù)器編程復(fù)雜以及專用服務(wù)器成本高等問題，設(shè)計(jì)一種基于云平臺的智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)以采用多傳感器融合采集家里的環(huán)境信息，以繼電器作為執(zhí)行器，應(yīng)用wifi無線傳輸模塊無線WiFi通信模塊將數(shù)據(jù)傳輸至云平臺，通過PC網(wǎng)頁端或智能移動終端實(shí)現(xiàn)對家里環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)控。采用開放式的作為服務(wù)平臺，降低開發(fā)難度，節(jié)約開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控家庭環(huán)境的功能，具有成本低、結(jié)構(gòu)簡單以及檢測精度高等優(yōu)點(diǎn)。一種智能型住宅系統(tǒng)就是智能家居系統(tǒng)。其主要是依靠安全技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、自動控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等各種先進(jìn)技術(shù)，以住宅為單元，通過對各住宅用戶的個(gè)性需求進(jìn)行融合，形成以住戶為主體，高效集成與住宅生活密切相關(guān)的設(shè)備，進(jìn)而提升智能家居化，提高住宅用戶的生活質(zhì)量，就是智能家居系統(tǒng)平臺的目標(biāo)。本設(shè)計(jì)通過各種傳感器采集環(huán)境信息，以單片機(jī)為核心，在物聯(lián)網(wǎng)的云服務(wù)器上，以WIFI?wifi無線傳輸模塊無線模塊對其傳輸數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)被服務(wù)器接收后，用戶可通過PC網(wǎng)頁或移動應(yīng)用軟件客戶端實(shí)現(xiàn)智能家居的環(huán)境監(jiān)控與繼電器的開關(guān)控制，對各地遠(yuǎn)程控制室外與室內(nèi)進(jìn)行支持。

設(shè)計(jì)所采用的是多傳感器融合，控制器以單片機(jī)為核心，對光照強(qiáng)度、濕度、溫度等住宅環(huán)境進(jìn)行采集，可對是否有人非法入侵，通過人體熱釋電紅外傳感器監(jiān)測，蜂鳴器在有人闖入時(shí)，就會自動報(bào)警，發(fā)出聲光。另外，可將路由器熱點(diǎn)通過WiFi無線模塊進(jìn)行連接，在物聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)器中，可通過路由器的中轉(zhuǎn)上傳數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)被服務(wù)器接收后，為了對智能家居的繼電器開關(guān)、LED燈光照明進(jìn)行控制，對環(huán)境溫濕度監(jiān)測，用戶可通過電腦PC網(wǎng)頁端或手機(jī)APP軟件客戶端等方式實(shí)現(xiàn)，其可在云端顯示安防報(bào)警提示，支持室外以及室內(nèi)局域網(wǎng)異地遠(yuǎn)程控制。

云服務(wù)器的選擇近年來火爆的物聯(lián)網(wǎng)平臺就是云平臺。它屬于物聯(lián)網(wǎng)開放平臺，其優(yōu)點(diǎn)包括開發(fā)成本低、穩(wěn)定性強(qiáng)、周期短等。除此之外，該平臺可實(shí)現(xiàn)設(shè)備下線、修改、鑒權(quán)、激活、創(chuàng)建等整個(gè)生命周期的管理，可提供豐富的開發(fā)工具和多種多樣的API。同時(shí)，還可以準(zhǔn)確及詳盡地歸檔，獲取時(shí)間序列化的數(shù)據(jù)，并有效解決設(shè)備控制命令下行和實(shí)時(shí)通知消息推送，以及實(shí)時(shí)傳輸和路由等問題。此外該平臺不僅支持Modbus，MQTT和其他訪問協(xié)議，還提供了通用的Socket接口和RESTfulAPI接口。因此，云服務(wù)平臺好的選擇就是。WiFi通信模塊在混合模式通信時(shí)，采用wifi無線傳輸模塊的AP+Station。其可以在其他主機(jī)上作為從機(jī)運(yùn)行，也可以進(jìn)行獨(dú)立運(yùn)行。wifi無線傳輸模塊支持簡潔高效的AT指令，體積相對較小，性能較為穩(wěn)定，提供基站（AP+STA）+接入點(diǎn)和基站（STA）、接入點(diǎn)（AP）三種共存模。在連接到wifi無線傳輸模塊的安卓終端時(shí)，作為一個(gè)Station，可以進(jìn)行無線控制，通過異步收發(fā)器（UART）連接到設(shè)備上，與wifi無線傳輸模塊端口RXD之間的數(shù)據(jù)交換來完成。其中RXD和TXD都屬于串行數(shù)據(jù)端口，只是前者屬于串行數(shù)據(jù)接收端口，后者屬于串行數(shù)據(jù)發(fā)送端口。圖2所示為其工作原理圖。傳感器模塊實(shí)現(xiàn)家庭安防監(jiān)控及家庭環(huán)境監(jiān)測兩個(gè)方面的監(jiān)控，就是智能家居系統(tǒng)的主要任務(wù)。家庭環(huán)境監(jiān)控在對家庭進(jìn)行檢測時(shí)，主要通過光照強(qiáng)度、溫濕度等多種傳感器來實(shí)現(xiàn)，用家電開關(guān)控制繼電器與LED燈光照明，而安全監(jiān)控則在監(jiān)測過程中由人體紅外熱釋電來實(shí)現(xiàn)，然后將監(jiān)測及監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至用戶安卓終端。本文以溫濕度傳感器為例，一種單線數(shù)字輸出全量程校準(zhǔn)的復(fù)合傳感器就是數(shù)字溫濕度傳感器。這款傳感器測量精度為±1.0℃，溫度測量范圍為0～50℃；測量精度為±5.0%RH，濕度測量范圍為20%～90%RH。

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集單元程序與執(zhí)行器控制程序?yàn)樵O(shè)計(jì)軟件的兩個(gè)部分。數(shù)據(jù)采集單元程序：首先對WiFi模塊、定時(shí)器以及端口進(jìn)行初始化；其次對光照采集、紅外信號采集以及溫濕度采集，在平臺中通過wifi無線傳輸模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；在PC網(wǎng)頁或手機(jī)APP終端實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)。除上述數(shù)據(jù)采集單元程序外，設(shè)計(jì)軟件還包括執(zhí)行器控制程序：首先開始對WiFi模塊、定時(shí)器以及端口進(jìn)行初始化；其次對平臺中的數(shù)據(jù)，通過WiFi模塊進(jìn)行接收，之后掃描按鍵；對相應(yīng)繼電器的動作，根據(jù)邏輯判斷結(jié)果進(jìn)行控制。系統(tǒng)與云端的數(shù)據(jù)交互此項(xiàng)目在完成wifi無線傳輸模塊的AT指令交互時(shí)，主要通wifi無線傳輸模塊，基于WiFi模塊wifi無線傳輸模塊與系統(tǒng)STC建立UART通信。系統(tǒng)STC控制WiFi模塊wifi無線傳輸模塊時(shí)，主要通過AT指令集來實(shí)現(xiàn)，在WAN連接無線接入節(jié)點(diǎn)，與云平臺服務(wù)器建立TCP連接，對控制命令從云平臺進(jìn)行解析與接收，并使用EDP協(xié)議上傳數(shù)據(jù)包。

EDP協(xié)議的使用增強(qiáng)型設(shè)備協(xié)議為EDP（EnhancedDeviceProtocol），其根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的特性，由平臺定制一種完全開放的基于TCP的協(xié)議。在能源、物流、交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)中已經(jīng)對其進(jìn)行廣泛應(yīng)用。斷開連接、控制命令、數(shù)據(jù)傳輸、心跳命令、設(shè)備認(rèn)證以及請求連接等部分為EDP協(xié)議的主要部分。首先，系統(tǒng)會將連接申請送達(dá)到服務(wù)器上，在收到服務(wù)器響應(yīng)后，會將認(rèn)證密鑰以及設(shè)備ID等認(rèn)證信息進(jìn)行發(fā)送，設(shè)備在云服務(wù)器和智能家居連接后，可在短時(shí)間內(nèi)從服務(wù)器接收控制命令或?qū)?shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器上；若在短時(shí)間內(nèi)設(shè)備未與服務(wù)器更新數(shù)據(jù)，就會將驗(yàn)證密鑰及設(shè)備ID等驗(yàn)證信息進(jìn)行發(fā)送，以此來保持設(shè)備在線，維持連接。EDP協(xié)議在該系統(tǒng)中的應(yīng)用，對于物聯(lián)網(wǎng)滿足的同時(shí)，還可以大幅度縮短開發(fā)周期，對接收功能、控制命令的發(fā)送以及傳感器數(shù)據(jù)的更新進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。EDP協(xié)議與HTTP協(xié)議相比，在設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷和設(shè)備控制效率方面有較強(qiáng)的優(yōu)勢。代碼直觀且易于理解就是HTTP協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)。較高的設(shè)備硬件要求，是其代碼操作的基本條件，這更適合于開發(fā)移動設(shè)備或計(jì)算機(jī)設(shè)備的應(yīng)用程序，但是在微控制器平臺上實(shí)現(xiàn)HTTP協(xié)議，設(shè)備過載的情況會比較容易出現(xiàn)。用戶操作界面設(shè)計(jì)為了使用戶能夠在APP或PC網(wǎng)頁上操作，物聯(lián)網(wǎng)平臺為設(shè)計(jì)人員提供了一個(gè)應(yīng)用開發(fā)工具，可以實(shí)現(xiàn)開發(fā)移動客戶端和Web應(yīng)用。另外，還設(shè)計(jì)一個(gè)帶有控制按鈕的界面，通過開發(fā)Web應(yīng)用程序，來顯示家庭環(huán)境的實(shí)時(shí)狀態(tài)，如溫度、濕度和光照強(qiáng)度。在應(yīng)用界面中，通過表盤和圖表顯示實(shí)時(shí)的室內(nèi)環(huán)境參數(shù)，并將數(shù)據(jù)存儲在云平臺中，通過圖形顯示一段時(shí)間內(nèi)室內(nèi)環(huán)境的變化。平臺還可以設(shè)置報(bào)警功能，當(dāng)人體紅外傳感檢測到人時(shí)，界面上的指示燈會變紅報(bào)警。

利用wifi無線傳輸模塊和云平臺的特性，設(shè)計(jì)一套基于物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制的智能家居系統(tǒng)。它可以實(shí)現(xiàn)以下功能：1）通過溫濕度、光照強(qiáng)度等綜合檢測來完成家庭環(huán)境監(jiān)控；2）用戶在掌握實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)，可通過PC網(wǎng)頁端或手機(jī)APP進(jìn)行，并且指示燈和蜂鳴器超出報(bào)警限時(shí)，會發(fā)出聲光報(bào)警；3）在平臺，上傳實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，用戶可以實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)家庭，通過網(wǎng)頁的方式不分時(shí)間、地域進(jìn)行訪問，還可以通過平臺，發(fā)送控制指令給控制模塊；4）通過WiFi模塊，執(zhí)行器模塊可以對平臺的指令與數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，進(jìn)而更好地控制執(zhí)行器的動作。經(jīng)過數(shù)次的測試證明，系統(tǒng)可靠性強(qiáng)、響應(yīng)速度快，可大力推廣。