基于WiFi技術的智能家電控制的設計

劉剛信

（青島海信空調(diào)營銷股份有限公司濟南分公司，山東青島 266000）

隨著科學技術不斷發(fā)展，人們生活質(zhì)量顯著提升，更加追求智能化、便捷化的生活模式。在這樣的背景下，智能家電控制系統(tǒng)應運而生，該系統(tǒng)采用WiFi無線組網(wǎng)模式，借助移動數(shù)據(jù)信號，就能實現(xiàn)對相關指令的收發(fā)和控制，為保證用戶操控的靈活性和智能性創(chuàng)造了良好的條件。此外，該系統(tǒng)為用戶提供個性化、人性化的操作提示服務，極大提高了用戶的使用體驗，同時借助5G網(wǎng)絡，保證遠程視頻監(jiān)測效率和效果。

1 系統(tǒng)總體設計方案

為了提高智能家電控制系統(tǒng)的設計水平，技術人員要嚴格按照硬件設計、軟件設計和系統(tǒng)測試順序，完成對系統(tǒng)的科學設計。系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)

從圖1可以看出，本文確定的智能家電控制系統(tǒng)設計方案如下。

（1）對WiFi模塊進行設計和拓展，完成對家庭內(nèi)部網(wǎng)絡的組建。

（2）利用嵌入式中央控制設備，將智能手機設置為相應的系統(tǒng)控制終端。

（3）在家庭內(nèi)部，利用中央控制器，可以向WiFi模塊發(fā)送相應信息和命令，由WiFi模塊向節(jié)點設備端發(fā)送相關傳輸信息，以實現(xiàn)對家電設備的智能化控制。

2 系統(tǒng)硬件設計

2.1 中央控制器

中央控制器作為智能家電控制系統(tǒng)的重要硬件，一端連接家電電器，另一端連接路由器，為實現(xiàn)對各個家電設備的雙向化、安全化連通創(chuàng)造了良好的條件。本文選用的中央控制器為ARM-S3C64l0嵌入式開發(fā)板。

2.2 WiFi模塊設計

WiFi模塊在實際設計中，主要用到以下兩種模式。

（1）本地訪問模式。本地訪問模式主要是指當用戶處于家中時，可以直接連接智能家居的WiFi網(wǎng)絡，然后，對家電設備進行智能化控制。

（2）外地訪問模式。遠程訪問模式主要是指當用戶處于室外環(huán)境時，可以利用5G移動網(wǎng)絡，或者連接當?shù)氐腤iFi網(wǎng)絡，對智能家電控制系統(tǒng)進行訪問和使用。

3 系統(tǒng)軟件設計

3.1 設計構(gòu)想

（1）結(jié)合用戶當前所在位置，選用合適的網(wǎng)絡接入方式。當用戶位于家庭內(nèi)部網(wǎng)絡中，可以利用手機終端連接WiFi，通過點擊和啟動手機智能家電控制系統(tǒng)App，可以逐層進入到系統(tǒng)控制、操控等界面中，嚴格按照系統(tǒng)所提供的功能選項，執(zhí)行查詢、控制命令，然后，借助系統(tǒng)后臺，向中央控制器發(fā)送操控命令，接著，利用中央控制器，將處理好的操控命令，安全、可靠地傳輸?shù)街悄芗译娫O備中，以保證系統(tǒng)最終實現(xiàn)控制功能。

（2）當用戶位于外界位置時，可以利用5G移動網(wǎng)絡或者當?shù)豔iFi連接方式，利用手機上的智能家電控制系統(tǒng)App，遠程控制家電設備。在整個過程中，除了要做好對數(shù)據(jù)包的通信處理外，還要借助數(shù)據(jù)庫的存儲功能。因此，該系統(tǒng)軟件在設計和實現(xiàn)期間，要重點做好對用戶控制界面、通信功能、數(shù)據(jù)庫等模塊的設計和實現(xiàn)。

3.2 軟件設計與實現(xiàn)

3.2.1 登錄界面的設計與實現(xiàn)

在設計和實現(xiàn)系統(tǒng)登錄界面期間，首先，要利用.xml文件，對登錄界面進行設計，利用Java編程語言，完成對界面相關功能的編寫和開發(fā)。系統(tǒng)登錄界面在實際設計和實現(xiàn)中，不要采用線性布局格式，同時，還要使用大量控件，如TextView控件、Box控件和Check控件等。在具體實現(xiàn)中，要利用.xml文件，完成對相關函數(shù)的編寫，并對系統(tǒng)登錄界面相關功能進行模塊化和具體化。在正式登錄系統(tǒng)之前，用戶要事先做好對個人ID和密碼等信息的注冊。注冊操作結(jié)束后，用戶要將正確的賬號和密碼輸入到系統(tǒng)登錄對話框中。此時，軟件會將用戶輸入的信息與數(shù)據(jù)庫信息進行匹配，一旦匹配成功，說明用戶輸入的ID和密碼正確，反之，輸入錯誤，提醒用戶再次輸入。

3.2.2 主界面的設計與實現(xiàn)

當用戶成功登錄到系統(tǒng)后，系統(tǒng)會自動進入到系統(tǒng)主界面中，該界面詳細、全面地羅列了智能家居所有功能。此時，用戶通過點擊某一功能接口，可以自動進入到下一層的功能模塊中。主界面邏輯結(jié)構(gòu)如圖2所示。為了確保主界面能夠安全、穩(wěn)定地呈現(xiàn)在系統(tǒng)屏幕上，需要利用Java編程語言，調(diào)用getContentⅥew（）函數(shù)。此時，在整個系統(tǒng)主界面中，通過利用主界面，可以為用戶提供各個功能模塊訪問接口，使得數(shù)據(jù)接口功能能夠穩(wěn)定運行。

圖2 主界面邏輯結(jié)構(gòu)

3.2.3 各功能界面的設計與實現(xiàn)

在WiFi技術的應用背景下，為了更好地提高智能家電控制系統(tǒng)的運行性能，滿足用戶的多樣化使用需求，將該系統(tǒng)劃分為家電控制模塊、能源信息模塊、系統(tǒng)信息模塊等三大模塊。

3.2.3.1 家電控制模塊

家電控制模塊主要用于對所有家電設備的遠程化、智能化管控，屬于智能家電控制系統(tǒng)的重要模塊，家電控制模塊邏輯結(jié)構(gòu)如圖3所示。為了確保用戶能夠借助家電控制模塊，實現(xiàn)對重要數(shù)據(jù)的傳輸和共享，需要利用Java編程語言，完成對數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)的編寫和實現(xiàn)。同時，還要科學地設置數(shù)據(jù)發(fā)送格式，便于系統(tǒng)中央控制器能夠?qū)密浖鶄鬏數(shù)臄?shù)據(jù)進行精確化解讀和分析，將最終的解讀和分析結(jié)果傳輸?shù)浇K端家電設備中，以起到遠程化、智能化管控家電設備的作用。

圖3 家電控制模塊邏輯結(jié)構(gòu)

3.2.3.2 能源信息模塊

能源信息模塊主要用于對家電設備消耗能量相關信息的存儲、更新，利用智能家電控制系統(tǒng)，可以向數(shù)據(jù)庫內(nèi)安全、可靠地存儲重要信息數(shù)據(jù)。此時，用戶通過利用能源信息模塊，可以隨時隨地地訪問和讀取所需要的數(shù)據(jù)，便于用戶及時地查看和調(diào)用相關歷史數(shù)據(jù)。

3.2.3.3 系統(tǒng)信息模塊

系統(tǒng)信息模塊作為整個系統(tǒng)的重要模塊，主要用于對系統(tǒng)特有屬性信息的全面化顯示和呈現(xiàn)，便于用戶根據(jù)自己的實際使用需求，快捷地查看和調(diào)用。系統(tǒng)信息界面主要提供了當前日期、當前時間、剩余電量、查詢并修改終端IP地址等信息。

3.2.4 軟件的通信實現(xiàn)

軟件通信模塊在實際設計和實現(xiàn)中，要利用Java編程語言，接收和發(fā)送控制終端所采集的數(shù)據(jù)。同時，還要確保服務器與客戶端之間建立良好的連接關系，以保證數(shù)據(jù)通信性能良好。此外，還要利用中央控制器的WiFi模塊，對重要數(shù)據(jù)進行接收和發(fā)送，確保移動控制終端與中央控制器之間能夠建立良好的通信關系。

4 系統(tǒng)測試

為了更好地驗證系統(tǒng)的運行性能以及系統(tǒng)功能實現(xiàn)效果，現(xiàn)從通信模塊功能測試和應用功能測試入手，對該系統(tǒng)進行全面化測試。

4.1 通信模塊功能測試

對通信模塊進行功能測試期間，測試人員要重點做好對系統(tǒng)內(nèi)部WiFi訪問性能的測試。

（1）要對中央控制器的運行狀態(tài)進行全面檢查，檢查其是否出現(xiàn)異常。經(jīng)過檢查，中央控制器運行狀態(tài)穩(wěn)定、良好。

（2）用戶利用Android手機，將該手機與智能家電控制系統(tǒng)內(nèi)部的WiFi接入點進行有效連接，確保智能手機建立良好的WiFi連接關系。

（3）當連接成功后，對手機中的智能家電控制系統(tǒng)App進行運行和測試，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)處于穩(wěn)定、良好的運行狀態(tài)和操作狀態(tài)。這表明系統(tǒng)的通信模塊功能運行穩(wěn)定、正常。

4.2 應用功能測試

對系統(tǒng)應用功能進行測試期間，測試人員要重點做好對落地燈、數(shù)字化電視機等兩種常用家用電器運行性能的測試，從而驗證該系統(tǒng)的應用功能實現(xiàn)效果。

（1）打開和啟動手機中的智能家電控制系統(tǒng)App，進入到功能選擇界面中，選擇和點擊燈光控制項。此時，系統(tǒng)自動進入到燈光控制界面中，接著點擊和啟動燈光開啟按鈕，當界面顯示落地燈為“亮”狀態(tài)時，關閉電源按鈕，落地燈為“滅”狀態(tài)。這表明該系統(tǒng)軟件可以正常地響應落地燈所發(fā)出的控制指令。

（2）從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，無論是電燈，還是電視機，其控制狀態(tài)完全符合預期效果。本文設計的智能家電控制系統(tǒng)運行正常穩(wěn)定，滿足設計相關標準和要求。

表1 智能家電控制系統(tǒng)應用功能測試

5 結(jié)束語

綜上所述，在WiFi技術的應用背景下，本文設計的智能家電控制系統(tǒng)具有操作簡單、易學、安裝靈活等特點，為用戶提供家庭安保防護服務，不僅可以采用遠程網(wǎng)絡控制的方式，全天監(jiān)控家庭中各電器的安裝運行狀態(tài)，還能自動完成全氣閥關閉、電路關閉等動作。此外，還能結(jié)合用戶的實際生活規(guī)律和需求，為各個電器設備專門設置相應的預約開關機時間，達到節(jié)約能源的目的。