一种校园外景设备远程控制系统设计与实现＊

张凯宁，杨启明，黄瑞鑫，闫浩泽，田宇琦，李爱宁

（河北水利电力学院 自动化与通信工程学院，河北 沧州061001）

学校是社会体系的一部分，同时也是消耗水能、电能的大户。目前，各级学校由于工作员工及校园内各类耗能设备的增多，出现了管理维护工作繁重、能源浪费严重的现象[1]。本设计开发了一个基于移动终端控制的校园外景设备控制系统，主要通过智能移动终端实现对校园外景设备的远程控制。通过利用无线传输与控制系统实现对校园内路灯、灌溉设施、光美化等校园外景设备的远程实时控制，实现校园节能和节约人力成本的目的。

1 系统结构

系统主要包括外景设备（包括控制模块、无线通信模块）、控制端模块（包括移控制端模块、远程控制平台）两部分。系统结构如图1 所示。

图1 系统结构图

1.1 外景设备

外景设备主要包括设备控制模块和无线通信模块。控制模块的主要功能是控制设备的启动/停止。无线通信模块根据外景设备自身的特点及所处位置，分别选用Wi-Fi 模块、GPRS 模块和蓝牙模块3 种不同通信方式。

1.2 控制端模块

控制端模块主要包括移动控制端和远程控制平台两个模块。移动控制端模块主要是采用手机、平板等移动终端通过使用Wi-Fi、GPRS 以及蓝牙等通信方式，实现对外景设备的实时控制。远程控制平台的主要功能是远程显示外景设备的实时运行状态以及远程控制设备的运行。

1.2.1 Wi-Fi 模块

本系统Wi-Fi 模块选择的是ESP8266，ESP8266 模块属于串口转无线芯片，内部自带固件，用户无需编写时序信号，操作简单。ESP8266 模块引出6个引脚，如图2 所示，其中有4个引脚用于通信。

图2 Wi-Fi 模块引脚图

1.2.2 蓝牙模块

本系统中蓝牙通信模块选用HC-05，本模块有两种工作模式：命令响应和自动连接。第一种模式下，可以通过配置AT 指令，实现与单片机直连，实现透传[2]。HC-05 模块引脚如图3 所示。

1.2.3 单片机选择

本系统选择STC90C516RD 单片机，该单片机具有抗干扰强、运算速度高、功耗低的优点。

单片机引脚如图4 所示[3-4]。

2 系统实现

2.1 外景设备模块

系统功能结构如图5 所示。

图3 HC-05 模块引脚图

图4 单片机引脚图

图5 功能结构图

主要通过单片机和PLC 实现对外景设备的实时启动/停止控制。控制模块通过无线通信模块接收来自控制端的控制指令，对外景设备进行实时控制。

2.2 控制端模块

2.2.1 远程控制平台

远程控制平台采用VB.NET+MySql 数据库开发，系统采用B/S 模式。远程控制平台主要功能是实时显示外景设备的运行状态，将外景设备的启停状态可视化。同时，移动控制端通过访问远程控制平台实时查看外景设备的运行状态，根据运行状态对外景设备进行控制。

2.2.2 移动控制端

移动控制端APP 采用Android Studio 开发，通过移动端的Wi-Fi 模块、蓝牙模块以及GPRS 卡实现和外景设备的通信，将实时控制指令发送给外景设备控制模块，实现对外景设备的实时移动控制，提高外景设备控制的控制效率。移动端控制端APP 如图6 所示。

图6 移动控制端APP

3 性能分析

经实践测试，通过采用课题设计的校园外景远程控制系统能有效地实现对校园外景设备的远程控制，提高了外景设备使用寿命，降低了外景设备的耗能。