基于IPv6的智能家居移動終端控制系統(tǒng)的設計

仵蒼峰　畢鵬飛

摘要：為了提高家居設施智能化控制水平，給人們的日常生活提供極大的便利，本文利用IPv6技術(shù)，設計一款功能完善、實用性強的智能家居移動終端控制系統(tǒng)。首先，從系統(tǒng)架構(gòu)設計、移動終端架構(gòu)設計兩個方面入手，完成系統(tǒng)總體設計；其次，從移動終端控制權(quán)限模塊設計、智能無線燈光控制模塊設計、智能無線家電紅外遙控學習控制模塊設計等多個方面入手，完成系統(tǒng)功能模塊的科學化設計；最后，測試系統(tǒng)性能。在IPv6技術(shù)的應用背景下，本文所設計的智能家居移動終端控制系統(tǒng)運行正常、可靠、穩(wěn)定，各個功能模塊能夠滿足設計相關(guān)要求，希望通過這次研究，能夠為技術(shù)人員提供有效地借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：IPv6技術(shù)；智能家居；移動終端控制系統(tǒng)；設計

在互聯(lián)網(wǎng)時代，IPv6技術(shù)主要是在參照IPv4的基礎上，為網(wǎng)絡用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的服務質(zhì)量，并實現(xiàn)對自組網(wǎng)絡的智能化管理和控制。通過將IPv6技術(shù)科學地應用到智能家居移動終端控制系統(tǒng)中，不僅可以智能化控制家庭相關(guān)設備，還能全面獲取和了解家庭設備使用情況，并遠程化監(jiān)控家庭設備，從而最大限度地提高家庭娛樂效果。所以，在IPv6技術(shù)的應用背景下，如何科學地設計智能家居移動終端控制系統(tǒng)是技術(shù)人員必須思考和解決的問題。

一、系統(tǒng)總體設計

（一）系統(tǒng)架構(gòu)設計

智能家居移動終端控制系統(tǒng)主要包含以下三個部分，分別是客戶端、服務端后臺和智能無線管理中心。通過采用TCP連接方式[1]，可以將客戶端與服務端后臺進行有效地連接，同時，在Socket通訊方式的應用背景下，確保客戶端與服務端后臺實時、安全地發(fā)送和回傳信息數(shù)據(jù)。智能無線管理中心主要用于對各個通信設備之間的命令執(zhí)行以及設備狀態(tài)的實時化監(jiān)測。系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

（二）移動終端架構(gòu)設計

移動終端架構(gòu)設計示意圖如圖2所示，從圖2中可以看出，移動終端架構(gòu)主要包含以下三種：分別是交互層、控制層、網(wǎng)絡通信層。

1.交互層設計

交互層主要用于設計用戶界面，通過利用交互層，可以將軟件功能直觀地呈現(xiàn)在用戶面前，同時為控制設備、房間區(qū)域切換提供了極大地支持。當系統(tǒng)軟件正式啟動后，可以以按鈕的方式直觀、有效地呈現(xiàn)在用戶面前，以便用戶能夠在第一時間全面地了解和掌握相關(guān)控制頁面。

2.控制層設計

在實際設計中，控制層需要結(jié)合用戶的實際需求，觸控和滑動系統(tǒng)屏幕，并智能化控制界面相關(guān)按鈕，再結(jié)合指令封裝數(shù)據(jù)，封裝處理智能無線管理中心所呈現(xiàn)出的各個數(shù)據(jù)格式，然后將封裝處理后的數(shù)據(jù)命令安全、可靠地傳輸?shù)骄W(wǎng)絡數(shù)據(jù)交互層。

3.網(wǎng)絡通信層設計

通過利用網(wǎng)絡通信層，采用WIFI連接的方式，將服務端與智能無線管理中心進行有效地連接，當連接成功后，對控制層所傳輸?shù)拿顢?shù)據(jù)包進行接收處理，同時還要采用TCP連接方式，向服務端、智能無線管理中心安全、可靠地傳輸相關(guān)命令數(shù)據(jù)包。在此基礎上，還要采用多線程方式，對本地端口進行實時監(jiān)聽處理，由服務器端、智能無線管理中心負責相關(guān)數(shù)據(jù)信息的接收和回傳處理。

二、系統(tǒng)功能模塊設計

為了充分發(fā)揮和利用IPv6技術(shù)的應用優(yōu)勢，提高智能家居移動終端控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實用性，技術(shù)人員完成對移動終端控制權(quán)限模塊、智能無線燈光控制模塊、智能無線家電紅外遙控學習控制模塊等模塊的科學化設計[2]。在實際設計中，這些功能所選用的開發(fā)工具和開發(fā)語言分別是eclipse、JAVA，整個web展示主要運用了三種技術(shù)，分別是JSP技術(shù)、Spring技術(shù)和Hibernate技術(shù)，其中，JSP技術(shù)應用于移動終端控制權(quán)限模塊設計[3]；Spring技術(shù)應用于智能無線燈光與窗簾控制模塊設計；Hibernate技術(shù)應用于智能無線家電紅外遙控學習控制模塊設計。

（一）移動終端控制權(quán)限模塊設計

在綜合考慮用戶實際使用需求的基礎上，針對硬件設備控制權(quán)限情況，借助移動終端，完成對三層權(quán)限控制，從而保證個人家庭控制權(quán)限設計質(zhì)量，避免其他用戶非法入侵和訪問系統(tǒng)。三層權(quán)限主要包含移動終端與服務端激活碼匹配、賬號與密碼匹配、賬號與智能無線管理中心匹配等，只有符合以上三個條件[4]，才能賦予用戶登錄和訪問客戶端權(quán)限，以此實現(xiàn)對各個賬戶的統(tǒng)一化、智能化控制。

（二）智能無線燈光控制模塊設計

該模塊主要用于對房屋內(nèi)各個地方燈光的智能化開啟和關(guān)閉，并結(jié)合場景控制需求，采用一次輕觸操作的方式，智能化轉(zhuǎn)換多路燈光場景。同時，利用可調(diào)光功能能夠?qū)Ψ课輧?nèi)各個燈光的亮度進行統(tǒng)一調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對多種家庭場景的智能化設置[5]。此外，還要利用WIFI網(wǎng)絡，幫助用戶隨時隨地地智能化調(diào)控各個房間設備。

（三）智能無線家電紅外遙控學習控制模塊

當家電內(nèi)部用到紅外遙控器，通過利用移動終端，為用戶提供持續(xù)學習功能，并對家電紅外遙控器各項學習功能進行移動，使其移動到家電控制模塊中。但是，紅外遙控器需要控制內(nèi)部用到多種多樣的家電種類，同時，廠家不同，所生產(chǎn)的家電遙控器也存在一定的差異[6]，所以，在設計智能無線家電紅外遙控學習控制模塊期間，要重點做好對各個家電紅外遙控器學習模塊的設計，并在參照遙控器按鍵的基礎上，智能化控制相關(guān)產(chǎn)品功能。

（四）智能無線窗簾控制模塊設計

該模塊主要包含三項窗簾模塊、窗簾開啟模塊、窗簾關(guān)閉模塊，因此，在控制移動終端客戶端期間，要針對性地設計三種窗簾按鈕，分別是開啟按鈕、關(guān)閉按鈕和暫停按鈕。通過一次性點擊硬件，可以連續(xù)化、自動化啟動窗簾、開啟按鈕，確保窗簾處于完全開啟狀態(tài)；同理，通過采用一次性點擊硬件的方式[7]，啟用窗簾關(guān)閉按鈕，使得窗簾處于完全關(guān)閉狀態(tài)。當停止不動的窗簾接收到按鈕開啟命令時，會自動進入到完全開啟狀態(tài)；同理，當停止不動的窗簾接收到按鈕關(guān)閉命令時，會自動進入到完全關(guān)閉狀態(tài)。

（五）智能無線情景服務模式設計

情景信息主要有兩種，一種是系統(tǒng)功能信息，另一種是用戶行為所產(chǎn)生的信息，這些信息涉及用戶資料、位置信息和環(huán)境信息等。通過系統(tǒng)化采集和整理這些信息，并選用合適的計算方式，可以確定出系統(tǒng)需要完成的動作。

家居情景要素主要包含以下四種類型：

①環(huán)境。環(huán)境要素具有一定的特殊性，主要集中體現(xiàn)在溫度、濕度、氣體等自然狀態(tài)中，通過利用相關(guān)傳感器，獲取所需要信息。

②實體。實體除了包含設備外，還涉及空間和人兩種類型。

③時間。時間作為一種特殊因素，每時每刻都存在。

④活動。活動除了可以用于對不同實體間靜態(tài)關(guān)系的刻畫外，還可以用于對不同實體間動態(tài)關(guān)系的刻畫。用戶通過利用該系統(tǒng)，可以添加和設置所需的場景控制模式，同時，通過科學地設置設施狀態(tài)，可以解決系統(tǒng)功能執(zhí)行時間延遲的問題。情景服務主要是指借助該系統(tǒng)的多種功能，科學地調(diào)整和設置家居情景，確保所設置好的家居情景能夠完全滿足用戶的使用需求。情景服務模式主要包含到家模式、離家模式，其中，到家模式主要是指主人離家后再次返回到家中；離家模式主要是指房屋從原有無人狀態(tài)快速轉(zhuǎn)入到無人值守的狀態(tài)。

三、系統(tǒng)性能測試

為了更好地驗證系統(tǒng)運行性能，現(xiàn)從以下兩個方面入手，對系統(tǒng)的5G模塊間通信穩(wěn)定性、燈光和窗簾控制穩(wěn)定性進行全面化測試。

（一）5G模塊間通信穩(wěn)定性測試

為了給無線通信控制提供穩(wěn)定、安全的網(wǎng)絡環(huán)境，相關(guān)人員要系統(tǒng)化測試5G模塊間通信的穩(wěn)定性，從而更好地驗證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院途_性[8]，測試步驟如下：

首先，將不同類型的協(xié)議程序加入三個CC2511中，其中一個CC2511與MID進行有效地連接，另外兩個CC2511與電腦USB口之間建立有效的連接關(guān)系，并形成以下兩個節(jié)點，分別是AP節(jié)點、ED節(jié)點。其次，將兩個CC2511直接連接到兩種PC上，不斷地增加MID與AP的距離。

最后，通過對編寫好的調(diào)試程序進行啟動處理，并利用MID完成對相關(guān)數(shù)據(jù)的實時化、安全化發(fā)送，同時，利用接收端對串口調(diào)試工具進行啟動處理，從而完成對所需數(shù)據(jù)的接收，5G模塊間通信穩(wěn)定性測試結(jié)果如表1所示。

從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，當兩個CC2511之間通信距離遠遠低于8m時，各個無線模塊之間的通信效果比較穩(wěn)定[9]；當兩個CC2511間通信距離不斷增加時，會不斷地降低通信的可靠性和穩(wěn)定性，由此可見，距離是影響通信穩(wěn)定性的首要因素。

（二）控制中心對燈光及窗簾控制的測試

控制中心控制燈光流程是通過利用MID，將延遲出發(fā)時間發(fā)送到燈光控制模塊，并結(jié)合所獲得的數(shù)據(jù)，對可控出發(fā)時間進行科學化設置[10]，從而達到智能化控制燈光的目的。燈光控制測試結(jié)果如表2所示。從表2中的數(shù)據(jù)可以看出，通過利用燈光控制模塊，可以智能化控制燈光，這表明系統(tǒng)相關(guān)觸發(fā)程序具有較高的正確性，同時，也體現(xiàn)出協(xié)議通信的穩(wěn)定性。

為了更好地驗證最終測試結(jié)果，技術(shù)人員要系統(tǒng)化測試窗簾控制模塊，而窗簾控制模塊主要包含開啟模塊、關(guān)閉模塊、暫停模塊，因此，技術(shù)人員要對這三種子模塊進行系統(tǒng)化測試。當窗簾正在移動時，如果要對其啟用暫停模塊，系統(tǒng)會出現(xiàn)5s延遲問題。經(jīng)過系統(tǒng)化分析發(fā)現(xiàn)，導致這種現(xiàn)象的原因包含以下兩點：

①當信號傳輸?shù)酱昂熖幚砥鲿r，會因為慣性而無法在最短時間內(nèi)暫停當前正在移動的窗簾。

②系統(tǒng)硬件電路在實際應用中，電壓波形整流電路精確度較低，解決這一問題的有效方案是優(yōu)化硬件電路。

四、結(jié)束語

綜上所述，在IPv6技術(shù)的應用背景下，本文所設計的智能家居移動終端控制系統(tǒng)主要運用了C/S架構(gòu)模式，依次完成對移動終端控制權(quán)限模塊、智能無線燈光控制模塊、智能無線家電紅外遙控學習控制模塊等多個模塊的科學化設計，有效地保證了系統(tǒng)功能的實現(xiàn)效果。通過將該系統(tǒng)科學地應用到遠程家居管理中，可以實現(xiàn)對家居基本設施的遠程化、智能化控制，極大地提高了用戶家庭娛樂效果。由此可見，本文所設計的智能家居移動終端控制系統(tǒng)具有較高的應用價值和應用前景，值得被進一步推廣和應用。

參? 考? 文? 獻

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仵蒼峰（1973.10-），男，漢族，山東菏澤，碩士研究生，高級經(jīng)濟師，研究方向：企業(yè)經(jīng)濟管理。