渠榮華　盧炳奇　蔣建平

青島經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)海爾熱水器有限公司　山東青島　266101

1　引言

隨著科技的發(fā)展和人民生活水平的提高，互聯(lián)網(wǎng)已成為生活中的一個重要組成部分，無論是家中的固定寬帶還是手機信號中的移動流量，互聯(lián)網(wǎng)的應用已無處不在。人民在享受網(wǎng)絡帶來的便捷生活的同時，也在積極研究如何利用它，物聯(lián)網(wǎng)就是典型應用之一。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)增近了“人與物”、“物與物”、“人與人”之間的交流，交互不再受空間、時間、距離的限制。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已被廣泛地應用在各行各業(yè)，大大提升了原有產(chǎn)品的使用體驗。

當前石油、煤炭等不可再生能源緊缺，太陽能作為可再生能源，以其干凈、豐富且分布范圍廣而受到越來越多人的關(guān)注，太陽能熱水器就是太陽能利用的典型形式之一。在國家強制使用節(jié)能型產(chǎn)品政策的推動下，太陽能熱水器已經(jīng)推廣到千家萬戶。但是太陽能熱水器產(chǎn)生的熱水多少與天氣和氣候有關(guān)，為了保證熱水充足，生產(chǎn)廠家一般會在太陽能熱水器內(nèi)加裝電加熱裝置用以補充熱水。電加熱如何開啟，關(guān)系到節(jié)能和熱水使用的等待問題，是決定太陽能使用體驗的重要因素。傳統(tǒng)控制方式不能隨時掌握當前溫度，若想提前開啟電加熱只能選擇好合適的控制模式，利用控制系統(tǒng)設(shè)置的功能自動啟動，節(jié)能和熱水使用不能很好的兼顧，因此用戶報怨較大。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用在太陽能熱水器上后，用戶可隨時隨地掌握太陽能熱水器的當前水溫，并可隨時控制電加熱的開啟和停止。

2　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)英文名詞是：“Internet of things”，它是指物與物通過傳感設(shè)備和無線識別技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)緊密地連接起來，實現(xiàn)智能化管理。其一，物聯(lián)網(wǎng)的著力和基本點還是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的拉伸和壯大；其二，用戶端拉開和擴展到了任何物料與物料之間，進行信息交換和通信，也就是物物相息；其三，利用局部網(wǎng)絡或互聯(lián)網(wǎng)等通信技術(shù)把傳感器、控制器、機器、人和物等聯(lián)在一起，形成人與物、物與物相聯(lián)，促成信息化、遠程管理控制和智能化的網(wǎng)絡。

物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)關(guān)鍵在于射頻識別技術(shù)。射頻識別（Radio Frequency Identification，簡稱RFID）是通過無線電信號識別特定目標并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)的無線通訊技術(shù)，它是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預。

3　太陽能熱水器物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)組成

太陽能熱水器物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)由控制板（含Wi-Fi模塊）、云平臺、控制APP、家庭路由器4部分組成，完整的控制系統(tǒng)圖如圖1所示。

3.1　控制板（含Wi-Fi模塊）

控制板被認為是物聯(lián)網(wǎng)的感知層，就是指系統(tǒng)信息的采集和傳送。把所有物品通過一維/二維條碼、射頻識別（RFID）、傳感器、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)等信息傳感裝置自動采集到與物品相關(guān)的信息，并傳送到上位端，完成傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)前的準備工作。太陽能熱水器的控制板主要作用是采集水箱溫度信號，執(zhí)行云平臺發(fā)出的操作指令?？刂瓢鍒?zhí)行操作指令時，發(fā)出執(zhí)行結(jié)果信號由家庭路由器進入互聯(lián)網(wǎng)，通過互聯(lián)網(wǎng)傳遞給云平臺。

3.2　控制APP

控制APP被認為是物聯(lián)網(wǎng)的應用層，為用戶提供豐富的服務，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理，是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的目的。控制APP軟件安裝在用戶移動終端，為用戶提供方便、友好的交互界面。控制APP可以向用戶展示太陽能熱水器的運行狀態(tài)、可以對熱水器進行實時操控，還可以提供產(chǎn)品相關(guān)的論壇、網(wǎng)站的鏈接?？刂艫PP可以通過手機移動數(shù)據(jù)實現(xiàn)與云平臺間的數(shù)據(jù)交互。

3.3　云平臺

云平臺被認為是物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡層，其處理方式通常被稱為云計算。其最基本概念是透過網(wǎng)絡將龐大的計算處理程序自動分拆成無數(shù)個較小的子程序，再交由多部服務器所組成的龐大系統(tǒng)經(jīng)搜尋、計算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶。

透過這項技術(shù)，網(wǎng)絡服務提供者可以在數(shù)秒之內(nèi)，處理數(shù)以千萬計甚至億計的信息，達到和“超級計算機”同樣強大效能的網(wǎng)絡服務。狹義云計算是指IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡以按需、易擴展的方式獲得所需的資源；廣義云計算是指服務的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡以按需、易擴展的方式獲得所需的服務。這種服務可以是IT和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的，也可以是任意其他的服務，它具有超大規(guī)模、虛擬化、可靠安全等獨特功效。云平臺是控制板和控制APP之間的聯(lián)絡站。

3.4　家庭路由器

路由器的作用是連通不同的網(wǎng)絡并選擇信息傳送的線路。選擇通暢快捷的近路，能大大提高通信速度，減輕網(wǎng)絡系統(tǒng)通信負荷，節(jié)約網(wǎng)絡系統(tǒng)資源，提高網(wǎng)絡系統(tǒng)暢通率，從而讓網(wǎng)絡系統(tǒng)發(fā)揮出更大的效益。對于物聯(lián)網(wǎng)智能控制來說，家庭路由器是家電產(chǎn)品進入互聯(lián)網(wǎng)的入口，誰能搶占路由器的主導地位，誰就掌握了家電產(chǎn)品進入互聯(lián)網(wǎng)的話語權(quán)。所以各廠商對于路由器產(chǎn)品的競爭也非常激烈。

4　物聯(lián)網(wǎng)在太陽能熱水器上的發(fā)展與研究

物聯(lián)網(wǎng)的作用是實現(xiàn)控制系統(tǒng)的遠程控制、遠程維護、自動報警和模糊記憶等功能。將物聯(lián)網(wǎng)應用在太陽能熱水器上的目的是使用戶的使用更加方便，提高用戶的生活質(zhì)量，并提供全方位的信息交互功能，使太陽能熱水器更加節(jié)能。下面就探討幾種常見的應用功能。

4.1　遠程控制功能

正如引言中提到，太陽能熱水器利用太陽能獲得熱水，但因為天氣和季節(jié)的不同，往往得不到需要的熱水，通常要啟動太陽能熱水器水箱內(nèi)的輔助電加熱來補充。電加熱何時啟動成了太陽能熱水器功能設(shè)計的核心。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將控制器的功能復制到手機上，通過使用安裝在手機上的太陽能熱水器控制APP，用戶可隨時隨地查看太陽能熱水器的水溫情況，并根據(jù)自身對熱水的需求控制電加熱的啟停。這對于上班族和外出人員非常實用，他們可以在辦公室或回家途中提前準備熱水。

4.2　故障推送及自動服務

目前太陽能熱水器維修流程一般是用戶發(fā)現(xiàn)問題后，打電話反應問題，售后服務部門根據(jù)用戶反應的情況安排維修師傅上門維修。很顯然，這種管理方式最大的問題是服務滯后，影響用戶正常使用，利用物聯(lián)網(wǎng)可以解決這一問題。

當出現(xiàn)故障后，云平臺一方面將故障信息發(fā)送到用戶移動終端的APP上，另一方面根據(jù)MAC地址和產(chǎn)品編碼之間的對應關(guān)系確認產(chǎn)品信息和用戶信息，然后故障信息傳到與云平臺對接的售后系統(tǒng)，售后系統(tǒng)根據(jù)故障信息和用戶信息自動派發(fā)維修工單，服務單位根據(jù)維修工單的要求聯(lián)系用戶并上門維修。這種售后服務管理的好處是可以自動感知故障問題，避免人工干預帶來的錯誤判斷；先于用戶發(fā)現(xiàn)問題，減少服務周期。

4.3　數(shù)據(jù)統(tǒng)計

為了更深入地呈現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)帶來的優(yōu)點和對太陽能熱水器的系統(tǒng)研究，部分太陽能熱水器廠商在控制APP上和云平臺上設(shè)計了數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能。實時統(tǒng)計每一臺熱水器的水箱溫度、電加熱啟動時間、用電量等運行參數(shù)。通過這些數(shù)據(jù)的動態(tài)展示，更好地指導用戶合理應用太陽能熱水器。對于太陽能廠商來說，這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)是他們的寶貴資源，通過分析這些數(shù)據(jù)可以了解不同區(qū)域的熱水器性能、用戶使用習慣等，為太陽能熱水器的性能研究提供數(shù)據(jù)支持。這些信息也是未來產(chǎn)品規(guī)劃和開發(fā)的重要參考依據(jù)。

4.4　根據(jù)天氣自動電加熱

物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)可實現(xiàn)根據(jù)當?shù)靥鞖馇闆r自動啟動電加熱功能。利用GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)將各太陽能熱水器進行定位，云平臺根據(jù)太陽能熱水器定位位置調(diào)用當?shù)氐奶鞖忸A報信息，并根據(jù)每天的天氣情況和節(jié)能原則，自動計算出用戶所需的熱水量及如何開啟電加熱。做到不需人為判斷和操控，自動感知太陽能熱水器的相關(guān)信息，并合理啟動電加熱，實現(xiàn)太陽能熱水器的無人值守。

5　結(jié)論

信息社會的飛速發(fā)展促進了人類社會的迅速變革，物聯(lián)網(wǎng)科技改變了太陽能熱水器傳統(tǒng)的控制方式，全新的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)影響著整個太陽能熱水器控制行業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用，提高了太陽能熱水器與人類之間的溝通能力和使用體驗。但是，物聯(lián)網(wǎng)做為一個新興的技術(shù)還有待成熟，需要完善和研究的問題還很多，比如：靈活控制問題、設(shè)備的復雜性帶來的易用性問題、安全可靠和可維護性問題、設(shè)備的配置和其配件帶來的成本等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)自身問題；包括熱水器在內(nèi)的家用電器統(tǒng)一控制問題、各品牌產(chǎn)品間互聯(lián)和擴展性問題、控制APP的改善和提升問題、云平臺管理和計算等物聯(lián)網(wǎng)應用問題。這些問題推動著物聯(lián)網(wǎng)朝著更加智能化、使用安全化、業(yè)務融合化、終端集約化的方向發(fā)展，使應用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的太陽能熱水器的使用更加便捷，功能更加合理，節(jié)能效果也更上一層樓。