探討Wi—Fi型智能插座的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

鄧小海

摘要：經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，促使住宅和家電智能化的普及率越來越大。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)可以讓移動(dòng)終端用戶隨時(shí)隨地訪問網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)行位置定位、同時(shí)保持用戶的隱私及獨(dú)立性。智能手機(jī)作為最常用的移動(dòng)終端，擁有強(qiáng)大的遠(yuǎn)程處理能力，是促進(jìn)住宅與家電智能化不可或缺的工具。目前占據(jù)市場(chǎng)主要份額的為整體智能家居方案，這種整體方案集中控制安監(jiān)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、家電控制系統(tǒng)、窗簾系統(tǒng)、娛樂影音系統(tǒng)，呈現(xiàn)出購買成本高、安裝部署不便利、操作繁瑣交互性差等特點(diǎn)，很難真正進(jìn)入普通百姓家。本文以智能插座作為立足點(diǎn)，進(jìn)而探討基于Wi-Fi型的智能插座的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案。

關(guān)鍵詞：Wi-Fi 智能插座 智能手機(jī)

中圖分類號(hào)：TM5.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）08-0205-02

上個(gè)世紀(jì)八十年代末，智能家居概念第一次被提及，直到最近三年才被普遍流傳。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展促使人們開始追求更高品質(zhì)的生活，科技的進(jìn)步也讓智能家居放下昂貴的身價(jià)慢慢走進(jìn)人們的生活中。智能手機(jī)的發(fā)展為智能家居提供了良好的操作平臺(tái)，云計(jì)算技術(shù)為智能家居提供了海量數(shù)據(jù)計(jì)算和存儲(chǔ)能力，而傳感器、處理器技術(shù)的進(jìn)步也讓智能家居在兼顧性能的同時(shí)降低了成本從而具備更加好的性價(jià)比。然而智能家居為整體系統(tǒng)方案，具有購買成本高、安裝部署不便利、操作繁瑣交互性差的特點(diǎn)[1]。為此，本文將探討?yīng)毩⑿灾悄芗揖拥慕鉀Q方案，即Wi-Fi型的智能插座的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案。

1 Wi-Fi型智能插座整體設(shè)計(jì)方案介紹

Wi-Fi型智能插座設(shè)計(jì)方案包含三個(gè)部分：（1）硬件控制平臺(tái)；（2）SAE云計(jì)算控制平臺(tái)；（3）微信公共賬號(hào)操作平臺(tái)。本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于利用手機(jī)微信軟件結(jié)合SAE云計(jì)算控制平臺(tái)來完成對(duì)Wi-Fi型智能插座的控制[2]。

2 Wi-Fi技術(shù)及云計(jì)算平臺(tái)介紹

Wi-Fi也被稱作無限高保真技術(shù)（Wireless Fidelity），采用的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)為IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)。日常生活中手機(jī)、筆記本電腦、打印機(jī)等電子設(shè)備都可以通過Wi-Fi連接到無線局域網(wǎng)中。Wi-Fi具備一些藍(lán)牙無法比擬的優(yōu)越性：（1）Wi-Fi傳輸距離比藍(lán)牙更遠(yuǎn)，最大有效距離可以達(dá)到200米；（2）Wi-Fi傳輸速度優(yōu)于藍(lán)牙，最大傳輸速度可以達(dá)到11Mbit/s；（3）Wi-Fi比藍(lán)牙更容易組網(wǎng)，通過無限路由器可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)終端設(shè)備連接。

云計(jì)算（Cloud Computing）是一種基于虛擬化技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中大規(guī)?？蓴U(kuò)展的分布式計(jì)算資源進(jìn)行整合，并以基礎(chǔ)架構(gòu)、平臺(tái)、軟件等形式對(duì)外服務(wù)的超級(jí)計(jì)算模式。

本設(shè)計(jì)Wi-Fi型智能插座的方案，將采用新浪云計(jì)算平臺(tái)SAE來部署服務(wù)器后臺(tái)Web應(yīng)用。SAE是一個(gè)簡(jiǎn)單高效的分布式Web服務(wù)開發(fā)、運(yùn)行平臺(tái)，對(duì)外提供PaaS服務(wù)，支持PHP、Python、Java等多種Web開發(fā)語言。

3 智能硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)

Wi-Fi型的智能插座的硬件方案設(shè)計(jì)包含中央處理器模塊、電源轉(zhuǎn)換模塊、通信模塊、時(shí)鐘模塊、電能計(jì)量模塊、繼電器控制模塊、插座及外殼等。本設(shè)計(jì)采用基于ARM架構(gòu)的BCM2825處理器（樹莓派（Raspberry Pi））用來滿足Wi-Fi型智能插座的功能及可擴(kuò)展性的需求。樹莓派是一款基于Linux系統(tǒng)的開源微型計(jì)算機(jī)，其大小與身份證相當(dāng)。樹莓派最大的特點(diǎn)是硬件是開源的，設(shè)計(jì)開發(fā)者可以根據(jù)其開源電路圖來自行設(shè)計(jì)修改PCB圖。電源轉(zhuǎn)換模塊采用三端穩(wěn)壓管LM7805提供穩(wěn)定的5V直流供電。

4 服務(wù)器端軟件設(shè)計(jì)

服務(wù)器端軟件設(shè)計(jì)由如下兩部分組成：（1）微信公眾平臺(tái)賬號(hào)的申請(qǐng)與設(shè)置；（2）SAE Web應(yīng)用設(shè)置。最終將實(shí)現(xiàn)所有通過手機(jī)微信公眾賬號(hào)平臺(tái)發(fā)送的執(zhí)行指令傳輸至SAEWeb應(yīng)用中，SAEWeb應(yīng)用進(jìn)行執(zhí)行指令的解析和處理，然后將解析和處理后的指令信息傳輸?shù)街悄苡布脚_(tái)中來完成相應(yīng)的控制方式。

4.1 微信公眾平臺(tái)帳號(hào)的申請(qǐng)與設(shè)置

微信公眾平臺(tái)賬號(hào)是基于實(shí)名認(rèn)證的基礎(chǔ)上使用的，注冊(cè)者通過實(shí)名認(rèn)證便可以使用微信公眾平臺(tái)里的功能[3]。本設(shè)計(jì)中Wi-Fi型智能插座將會(huì)使用其高級(jí)功能，高級(jí)功能可以選擇編輯模式和開發(fā)模式，每種模式只能單獨(dú)啟動(dòng)。開發(fā)模式通過使用公眾平臺(tái)提供的開發(fā)接口，可以實(shí)現(xiàn)通過給微信公眾賬號(hào)發(fā)送微信指令來控制Wi-Fi型智能擂座的目的。

用戶信息交互、自定義菜單交互功能都可以在微信公眾平臺(tái)的開發(fā)接口中實(shí)現(xiàn)，具體實(shí)現(xiàn)過程如下：（1）用戶通過手機(jī)微信公眾平臺(tái)發(fā)送指令信息到已經(jīng)開啟開發(fā)接口的公眾賬號(hào)中，公眾賬號(hào)平臺(tái)服務(wù)器將自動(dòng)啟用Http用來推送第三方服務(wù)器的URL鏈接；（2）第三方服務(wù)器的響應(yīng)包回復(fù)特定結(jié)構(gòu)在響應(yīng)推送后將回復(fù)信息給用戶；（3）用戶通過回復(fù)的URL鏈接信息和Token簽名信息來驗(yàn)證URL的有效性，并且完成開發(fā)模式的設(shè)置。

在Wi-Fi型智能插座使用過程中，操作流程具體如下：（1）用戶通過手機(jī)微信公眾平臺(tái)發(fā)送文本信息到公眾賬號(hào)中；（2）文本信息轉(zhuǎn)換成XML數(shù)據(jù)包，然后POST到服務(wù)器的URL中；（3）服務(wù)器將接收并解析數(shù)據(jù)包的有效性并進(jìn)一步執(zhí)行有效指令；（4）將執(zhí)行結(jié)果反饋到用戶手機(jī)微信公眾平臺(tái)中。

其中接收文本消息的XML數(shù)據(jù)包格式如下所示。

<！[CDATA [toUser]] >；ToUserName開發(fā)者的公眾賬號(hào)

<！[CDATA[fromUser]] >；FromUserName普通用戶的賬號(hào)

l348831860；CreateTime消息創(chuàng)建時(shí)間

<！[CDATA[text]p；MsgType是接收消息的類型

<！[CDATA[this is a test]] >；Content是具體的文木消息內(nèi)容

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