基于安卓的智能電源控制系統(tǒng)的研究

趙振濤，陶玉梅

(石家莊信息工程職業(yè)學(xué)院，河北石家莊 050035)

基于安卓的智能電源控制系統(tǒng)的研究

趙振濤，陶玉梅

(石家莊信息工程職業(yè)學(xué)院，河北石家莊 050035)

智能電源控制系統(tǒng)是一種基于短距離通信技術(shù)的電源控制系統(tǒng)。它包括底層采集與控制層、通信層、系統(tǒng)控制中心層、智能控制器應(yīng)用層幾部分。底層采用無線傳感網(wǎng)，具體技術(shù)需根據(jù)不同的場合采用ZigBee、紅外、Wifi等技術(shù)，并以嵌入式芯片為核心處理部件；通信層采用目前流行的4G通信；系統(tǒng)控制中心是系統(tǒng)的服務(wù)器，內(nèi)設(shè)數(shù)據(jù)庫，完成數(shù)據(jù)的處理與控制命令的轉(zhuǎn)發(fā)功能；智能控制器采用安卓手機(jī)或終端，所有的應(yīng)用在此完成。該系統(tǒng)具有運(yùn)行穩(wěn)定、可控制性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

智能電源；開關(guān)控制；嵌入式；安卓

電源系統(tǒng)是電氣設(shè)備可靠運(yùn)行的動(dòng)力系統(tǒng)。隨著通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)控制及現(xiàn)代電子技術(shù)的快速發(fā)展，電源系統(tǒng)的智能化控制成為可能。在目前存在的智能電源控制系統(tǒng)中，可定時(shí)開關(guān)的電源系統(tǒng)是目前市場上比較多見的應(yīng)用于家居、辦公等民用場合中的的智能型電源控制方式。這種控制是根據(jù)使用者事先設(shè)定好的時(shí)間進(jìn)行電源開關(guān)控制的方式，具有運(yùn)行可靠，經(jīng)濟(jì)簡單的優(yōu)點(diǎn)。但隨著市場應(yīng)用水平的提高，其功能單一及可控制性差的局限已不能適應(yīng)應(yīng)用者的需求。功能更為智能化，控制方式更為完善的智能電源系統(tǒng)成為研究的重點(diǎn)。基于此，本文提出了基于安卓的智能電源控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。

1 智能電源控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本課題研究的是智能電源的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的基本要求是利用客戶終端設(shè)備，通過命令的方式，實(shí)現(xiàn)電源的通、斷控制及查看電源的運(yùn)行狀態(tài)。該系統(tǒng)由底層采集與控制層、通信層、系統(tǒng)控制中心層、智能控制器應(yīng)用層幾部分組成。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

如圖1所示，最底層為數(shù)據(jù)采集與控制層，主要利用無線傳感網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)電源運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集和控制命令的執(zhí)行。數(shù)據(jù)的采集功能利用各種傳感器來實(shí)現(xiàn)，主要有霍爾電流互感器、霍爾電壓互感器及溫度、濕度傳感器等，而控制命令的執(zhí)行主要依靠繼電器來實(shí)現(xiàn)；無線傳感網(wǎng)可以采用的技術(shù)有ZigBee、紅外、Wifi等。ZigBee技術(shù)主要適合于節(jié)點(diǎn)比較多，通信范圍較大，中間有一定障礙物的場合。目前市場上主流的ZigBee芯片為CC2530，工作在2.4 G頻段，傳輸速度較快，成本低，但對于一些有視頻傳輸要求的場合并不適用；紅外傳輸也是短距離傳輸方式，可以很方便地實(shí)現(xiàn)無線方式的連接，數(shù)據(jù)傳輸速度快，目前傳輸速度已達(dá)到了4 Mbps，但是存在傳輸距離短、需要點(diǎn)對點(diǎn)直對、無法穿越障礙物的缺點(diǎn)；Wifi是一種速度較快的無線傳輸方式，較適用于居家及辦公場合，速度快、帶寬寬，能夠傳輸圖像及視頻信息，對監(jiān)控要求較高的場所是一種不錯(cuò)的選擇。

底層數(shù)據(jù)采集的核心是嵌入式芯片。在本設(shè)計(jì)中，嵌入式芯片選用S3C6410，上面根據(jù)需要設(shè)置ZigBee、紅外、Wifi、4G等通信模塊接口。芯片承擔(dān)的是網(wǎng)關(guān)的作用，主要的功能是將底層的短距離傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換為4G網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，以便將底層通信與4G網(wǎng)絡(luò)連接在一起，完成通信層功能。

系統(tǒng)控制中心層主要完成的是服務(wù)器的功能，對網(wǎng)絡(luò)通信及數(shù)據(jù)處理進(jìn)行管理，同時(shí)內(nèi)設(shè)數(shù)據(jù)庫，用來完成電源狀態(tài)數(shù)據(jù)的處理。在本設(shè)計(jì)中，服務(wù)器程序利用Qt開發(fā)平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)。其中最重要的是來自于客戶端數(shù)據(jù)的處理及控制命令的解析，具體的程序如下所示：

服務(wù)器是控制與信息交流的中介，真實(shí)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的是終端。在本設(shè)計(jì)中，設(shè)置了三終端方式：PC機(jī)終端、手機(jī)終端、其他便攜設(shè)備方式。本文重點(diǎn)介紹手機(jī)終端方式。

2 基于安卓的智能電源控制系統(tǒng)上位機(jī)的實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程按照設(shè)計(jì)應(yīng)該是：首先，各個(gè)傳感器實(shí)時(shí)采集的電源信息，通過底層及通信層傳遞到服務(wù)器端，由服務(wù)器對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、存儲(chǔ)。用戶通過賬號(hào)和密碼登陸手機(jī)客戶端，通過服務(wù)器端的驗(yàn)證后，服務(wù)器端將傳感器采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給手機(jī)客戶端，客戶端對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和觀察。同時(shí)，客戶端也可以向服務(wù)器端發(fā)送不同的指令來實(shí)現(xiàn)對硬件設(shè)備的管理。

系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程圖如圖2。

手機(jī)端開發(fā)利用Java來實(shí)現(xiàn)，采用Android平臺(tái)。Android是一種基于Linux的操作系統(tǒng)，采用軟件堆層(software stack，又名以軟件疊層)的架構(gòu)，主要分為三部分，底層以Linux核心工作為基礎(chǔ)，只提供基本功能，而應(yīng)用層的實(shí)現(xiàn)則由各公司或個(gè)人自行開發(fā)，主要以Java語言作為編寫程序的基本語言[1]。

在本設(shè)計(jì)中，手機(jī)端最主要的功能是設(shè)備管理，顯示服務(wù)器傳送來的電源運(yùn)行參數(shù)及下達(dá)控制命令，其Java開發(fā)的源代碼如下所示：

圖2 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程圖

3 總結(jié)

本文在對智能電源控制系統(tǒng)進(jìn)行分析和研究的基礎(chǔ)上，提出一種基于安卓的智能電源控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用嵌入式系統(tǒng)建立了一個(gè)智能電源控制網(wǎng)關(guān)，利用無線傳感網(wǎng)采集數(shù)據(jù)和實(shí)現(xiàn)控制命令，利用服務(wù)器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)信息及數(shù)據(jù)的處理和控制命令的轉(zhuǎn)發(fā)，并利用Android提供的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)電源系統(tǒng)的智能化遠(yuǎn)程控制。結(jié)果表明：該系統(tǒng)運(yùn)行可靠、設(shè)備簡單、成本低、易擴(kuò)展，適用于智能控制系統(tǒng)。

[1]耿東久，索岳，陳渝，等.基于Android手機(jī)的遠(yuǎn)程訪問和控制系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2011(2)：559-560.

Research of intelligent power supply control system based on android

The proposed intelligent power control system was a kind of power control system based on short distance communication technology.The underlying collection and control layer,communication layer and system control center,intelligent controller application layer segments were included.Underlying used the wireless sensor network, and the specific techniques should be adopted according to different occasions such as ZigBee,infrared,Wifi,and an embedded chip was put as the core processing unit.Communication layer adopted 4G communications.System control center was the server of the system, including database.The data processing and control command forwarding function were completed.The android mobile phone or terminal were used by the intelligent controller.All the applications were completed.The system had the advantages of stable running,strong control-ability.

intelligent power;switch control;embedded;android

TM 57

A

1002-087 X(2016)03-0721-02

2015-10-17

趙振濤(1977—)，男，河北省人，講師，碩士，主要研究方向?yàn)榍度胧津?qū)動(dòng)開發(fā)、智能家居。