一种智能家居的云平台系统

2021-09-26广东理工学院电气与电子工程学院郑仲凯谷红霞

电子世界 2021年16期

广东理工学院电气与电子工程学院周莹郑仲凯谷红霞

随着物联网越来越多地应用于智能家居，智能家居领域需要更进一步地深耕。智能不仅只是控制，更是数据与反馈。本文在Arduino和机智云的基础上，设计了一种智能家居的云平台系统。该系统可以通过传感器搜集各类家居的使用数据，并通过树莓派将反馈信号发送到各个家用电器，调整电器的参数。智能家居的云平台能通过搜集的大数据，匹配居住者的生活模式，从而提供更加个性化服务。

随着物联网、云平台和大数据等技术的不断发展与融合，全方位、立体化和数字化的智能家居系统跃然于眼前，通过物联网连接居家电器，上传数据至云平台，通过大数据分析行为模式，通过行为模式匹家居电器的参数设置。而云平台是这个整个体系中不可或缺且非常重要的一部分。云平台的本质是配置于智能家居的软件服务，类似于手机的APP。

Arduino是一个兼顾硬件开发与软件开发的平台。在软件方面，其有类似Java、C语言的Processing/Wiring开发环境，主要通过Arduino IDE界面，进行软件编程，并上传至Arduino。在硬件方面，作为最为流行的开源硬件，Arduino电路板可以适配现有的各类传感器、开关、步进电机和LED显示屏等。并且其软硬件皆开源，能够跨越各平台使用且软件编模块化、易上手，是非常适用于一个立体化且适配性高的智能家居系统。

机智云平台为个人和企业开发人员提供了智能硬件开发与云服务平台。该平台采用微服务架构在云端和边缘侧部署可供选择的封装不见，依托边云智能协同，通过“软件+硬件+应用+数据”垂直一体化服务，打通产品从设计研发到生产销售的全流程数据，赋能企业实现IoT设备全生命周期全流程闭环管理。本文通过机智云的AIoT协同应用开发平台，完成产品从开发到检测一系列过程。

1 智能云平台的开发

在机智云平台上进行开发，需要一系列流程。首先要进行注册，然后创建新产品，产品包括设备开发和应用开发，即硬件和软件两个部分。产品创建完成后，进入调试阶段，调试成功后，可以进入量产阶段。创建过程入如下：

（1）注册开发者账号，在机智云官网点击右上角开发者中心，选择个人账号选项根据界面指引填写信息进行注册。

（2）创建产品，选择个人产品还是企业产品，这里选择个人产品，并输入产品名称，将已有arduino产品接入机智云，如图1所示。产品创建后，进行产品的对接，包括硬件与软件对接。硬件方面，在arduino的主控中心将WiFi模块密码设置完成，同时设置Product Key为同一密码，在WiFi/GPRS模块登录后，机智云就可以识别出该设备为对接设备。同时需要设置Product Secret参数，作为APP与相关服务器的匹配密码。

图1 产品创建界面

（3）创建数据点。本平台创建的数据点如图2所示，机智云APP需要与硬件设备进行通信，就要确定统一的数据格式，这样就可以互相识别数据。数据点的定义内容包括名称、标识名称、读写方式与数据类型。

图2 产品数据点创建

（4）下载云端的通信协议。数据点创建完成后，通过MCU下载到，之前的数据点参数设置，即通信协议。

（5）设备与应用开发。在完成以上的初步创建的工作后，进入下一阶段的开发工作。首先是设备的开发，在硬件端安装机智云GAgent的联网模块，这样所有硬件都可以接入云端，并且实现智能控制。在应用端，用手机APP接入机制云平台，并且设置控制方式，语音控制或者按键控制等等。

（6）调试产品。设备与应用设置完成之后，对其性能进行测试。首先连接官方的测试服务器，然后针对主要的控制功能一一测试。

（7）申请服务器服务。当完成测试后，该成品基本已经成型，只有正式接入服务器中，就可以使用。通过申请发布，就可以使用机智云的服务器，服务器只提供一部分基本的服和对应的附加服务。

（8）正式量产。完后上述一系列创建过程后，可以通过机智云平台发布产品，并且可以正式使用产品。若要进一步商用使用，需要与机智云官方协商。

2 智能云平台的接入

在机智云官网下载机智云串口调试助手，打开串口，填入在官网申请的product_key和Product Secret后，就能在右边看见数据点了，此时再打开指令界面，点击AirLink命令，ESP8266就进入了自动配网模式，如图3所示。然后开启APP，点击一键配置，输入家里的WiFi账号及密码，选择乐鑫，因为刚才我们已经将ESP8266设置成AirLink透传模式，现在通过APP就可以将家里的WiFi信息发送给ESP8266，此时APP发现新设备下会出现你的WiFi模组，点击后就会看到你定义的数据点了。