張凱寧，楊啟明，黃瑞鑫，閆浩澤，田宇琦，李?lèi)?ài)寧

（河北水利電力學(xué)院 自動(dòng)化與通信工程學(xué)院，河北 滄州061001）

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(lèi)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(kāi)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(guò)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(guò)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。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

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?？刂颇K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(guò)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。

1.2.1 Wi-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(xiě)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。

圖2 Wi-Fi 模塊引腳圖

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(guò)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。

圖3 HC-05 模塊引腳圖

圖4 單片機(jī)引腳圖

圖5 功能結(jié)構(gòu)圖

主要通過(guò)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?？刂颇K通過(guò)無(wú)線通信模塊接收來(lái)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(kāi)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(guò)訪問(wèn)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Android Studio 開(kāi)發(fā)，通過(guò)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。

圖6 移動(dòng)控制端APP

3 性能分析

經(jīng)實(shí)踐測(cè)試，通過(guò)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。