基于物联网的远程控制智能插座设计

【摘 要】 传统电子技术完成的是本地数据的采集、保存、以及实现本地的控制，无法满足远程网络控制。本系统结合了物联网技术、网络技术、电子技术、传感技术，设计了一款可以通过物联网进行远程控制的智能插座系统。可以应用于各种需要实现远程控制的系统，具有很强的实用性。

【关键词】 物联网 WiFi 远程控制 插座 ESP8266

引 言

近年来，随着人民生活水平的日益提高以及科技的高速发展，传统接触式或者短距离遥控式控制电器的方法已经满足不了人民对于高品质生活的追求。人们需要更加智能以及方便的方法对电器进行控制。本系统结合物联网技术、网络技术、电子技术实现一套，通过手机APP远程控制智能插座开关，不需要对原有电器设备进行改造，只需要把待控制的设备插到这个插座上即可。只要在有网络的环境下，在地球上任何一个地方都可以实现对电器的开关控制。

1 总体设计

本系统由三大部分构成：第一部分是智能插座，内置一个ESP8266WiFi模块，该模块通过WiFi接入网络，实现插座实时功率值的上传，以及接收到云端的控制指令之后执行对应的控制动作。第二部分是云端，通过云端实现，只要在有网络的地方都可以实现对插座的控制，对智能插座采集到的数据进行转发到手机客户端，以及转发从手机APP发过来的控制指令到智能插座，实现远程控制智能插座。第三部分是手机APP，通过手机APP对智能插座进行配网，智能插座联网成功之后，就可以通过手机APP发送控制命令到智能插座，智能插座的实时功率也可以显示到手机APP上，方便用户在地球任何地方对智能插座进行控制。

2 插座硬件设计

智能插座硬件部分的核心部分使用了安信可公司生产的ESP8266-12F WiFi模块，该在较小尺寸封装中集成了业界领先的Tensilica L106超低功耗32位微型 MCU，带有16位精简模式，主频支持80 MHz和160 MHz，支持 RTOS，集成 Wi-Fi MAC/ BB/RF/PA/LNA，板载天线。内置TCP/IP协议栈，支持 STA/AP/STA+AP 工作模式，支持 Smart Config 功能并且支持多种不同的接口[1]。该模块引出了18个接口，在本系统当中只使用到电源接口，工作模式切换引脚，下载串口引脚，使用两个引脚控制外部继电器实现对插座进行开关。

3 智能插座软件以及云端设计

云端我们采用的是机智云平台，机智云平台为开发者提供了自助式智能硬件开发工具与开放的云端服务。通过傻瓜化的自助工具、完善的SDK与API服务能力最大限度降低了物联网硬件开发的技术门槛，降低开发者的研发成本，提升开发者的产品投产速度，帮助开发者进行硬件智能化升级，更好的连接、服务最终消费者[2]。在该平台上我们首先创建一个新产品，关键需要设置好我们选择的技术方案，在本系统当中我们不需要使用到其他的MCU，直接使用的是ESP8266作为主控芯片通过WiFi的方式直连到云端。然后设置数据点，数据点可以理解为我们所需要定义的变量名称，例如在本系统当中，需要定义的变量有三个，一个是需要上传的功率值，还有两个是对应两个插座的开关变量。定义好之后就可以直接生成ESP8266的基本代码工程和手机APP代码工程。

智能插座软件部分的设计，是基于机智云平台生成的MCU代码工程进行修改。机智云平台生成的代码已经包含了MCU与平台之间通讯的协议以及Product Key和Product Secret，只需要在gizwitsEventProcess处理函数里面实现要实现的控制方法即可，该函数是当MCU接收到云端下发的指令之后所需要执行的动作。当有数据需要上传的时候，需要修改userHandle函数，该函数是在MCU里面启动一个定时器，定时将数据发送到云端。通过简单修改这两个地方即可完成项目代码的修改。如果还需要添加更多功能需要先理解整个工程的工作流程，然后进行修改，总体来说机智云已经把大部分的功能都已经做好，我們只需要根据自己的需要做一些小的修改即可。

4 手机APP控制软件设计

手机APP也可以通过机智云平台生成对应的代码工程，这个工程是一个通用的APP工程，包含一些基本的操作。比如我们用的智能插座使用的是WiFi模块，一般家庭WiFi都有设置密码，我们需要先让智能插座连接指定的WiFi和对应的密码才能使智能插座的WiFi联网。但是由于智能插座上没有显示模块和输入的键盘，我们需要使用一种叫做SmartConfig的技术。通过手机APP输入了WiFi名和密码之后广播到手机附近的区域，智能插座监听到这个广播之后，利用收到的WiFi名和密码进行联网。联网成功之后，手机APP就可以显示该智能插座设备，并且进入该设备可以看到设备的信息和对应的控制开关。就可以通过手机APP对设备进行控制。

结 语

该系统方案简单易用，可以很方便将传统的家电设备，改造为物联网平台下的远程智能控制设备，以满足各种不同场合的应用下对电器设备的远程控制，可以应用在智能家居、智慧农业、智能路灯、智能停车场等不同的场合，具有很高的实用价值。

【参考文献】

[1] esp32-s2_technical_reference_manual_cn.pdf

[2] 机智云平台概述

作者简介：谢剑明（1987—），男，汉族，广东省深圳市人，讲师，工学学士，单位：深圳技师学院 信息与通信学院，研究方向：嵌入式电子技术、物联网技术。