智能开关照明控制系统中的上位机软件设计
摘要:为了对智能开关照明控制系统中的设备进行灵活地配置和管理,设计一种上位机软件。介绍智能开关照明控制系统的系统框架,根据控制关系灵活配置的要求,提出一种新的通信协议SSLPT,用于协调上位机与主控单元、节点设备之间通信。在软件的界面功能实现过程中采用统一建模语言进行分析和设计。实验结果证明了该上位机软件方法的可靠性和稳定性。
1 概述
近年来,物联网成为全球关注的热点领域。作为物联网中一种重要应用,智能家居的概念也逐步被大家认可和接受。智能家居涉及到的内容包括家庭安防、家电控制、开关照明控制、信息服务、日常生活服务等[1-2],其中开关照明控制系统主要是通过远程或者遥控的方式对家庭内部的各种设备进行开关控制。受控设备包括冰箱、空调等家电设备,以及开关电源、继电器、温度传感器、烟雾传感器、红外传感器等电子设备,这些设备都可以通过家庭网络连接起来,查询它们的状态、以及接收指令。按照组网方式进行分类,家庭网络可以采用有线方式或者无线方式进行组建。Zigbee 是近年来发展起来的一种短距离无线通信技术,具有近距离、低功耗、低速率、低成本等特点[3],该技术与开关照明控制系统相结合,能够提供灵活的组网方式,较好地实现无线控制信号的传送[4]。
国内已有不少研究人员对基于Zigbee 技术的开关照明控制系统进行了探索和研究。文献[5]提出一种以Zigbee 技术为基础的智能家居系统设计方案,对各种传感器的信息进行采集、传输和控制,并通过上位机的串口收发功能接受数据,实现系统的监测与控制。文献[6]通过Internet 和手机2 种远程控制方式与家庭网络联网,并通过上位机系统软件完成室内灯光及家电的本地控制和状态显示。文献[7]提出一种可以通过Web 页面上的按钮开关进行远程控制的方案,该系统不仅可用于智能家居系统中的灯光控制,也可用于智能建筑的灯光控制。文献[8-9]实现室内温度的监测,并通过上位机软件对异常温度进行报警。文献[10]介绍以智能手机为远程控制工具,以上位机为主控中心,利用第2 代因特网对智能家电及各安防设备进行远程监控的方法。但是上述研究成果中,系统发送一次控制命令只能控制一个设备,或者同时控制一组设备,如果需要把被控的一组设备拆分成2 组设备分别进行控制,或者在被控的一组设备中加入一个或多个设备形成一个整体来进行控制,都是非常困难的,因为这种控制关系是事先固化、无法灵活改动的。
为对家庭设备的开关进行灵活控制,方便使用者的随意操控,降低系统的维护成本,增强系统的实用性,本文提出一种智能开关照明控制系统的上位机软件设计方法,该软件是整个控制系统的管理和控制平台,不但能够通过界面展示系统设备的当前状态信息,实现对设备的开关控制,而且还可以通过配置随意改变控制关系,不需要对家庭现有设备的内部控制程序进行改动,从而提高系统的灵活性、可维护性。
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