基于移动通信网络的智能家电控制系统设计及实现
徐超
（广东美的厨房电器制造有限公司，广东省佛山市528311）
摘要：伴随当前社会发展速度进一步加快，科技逐步发展，人们越来越对自己居住环境的安全性和舒适性进行关注，与此同时也开始重视家居环境中出现的一些安全隐患，在智能家居监控过程中有诸多实现方法，主要是依托互联网来对在线监控得以实现，然而在此过程中，往往受到一些空间或时间的限制，没有办法兼顾环境检测和控制等方面的内容，本文重点对移动通信网络下的智能家电控制系统设计和实现进行分析和研究，以供参考。
关键词：移动通信网络；智能家电；控制系统
1智能家电控制系统设计概述
在本次设计当中主要使用移动通信网络加强智能家居的控制，通过手机来便携式的处理家居环境当中出现的一些突发事件，实时控制家用电器、家庭晾衣架等相关设备，并且具有一定的防盗报警功能，本系统具有很强的可操作性，而且电路设计相对较为简单，成本低廉，市场应用前景较为广泛。
在本次设计当中通过，ARM单片机为主要控制核心来进行控制，利用sim7020模块对无线信息进行上传，并且通过各种传感器让煤气泄漏、温度、湿度数据进行检测，并且和设计的阈值进行比对，如果发现检测的值超过阈值就通过无线系统向后台进行报警，另外还可以利用手机对家电设备进行智能控制，如果出现意外，可以及时将电源切断，可以依照天气的变化对晾衣架的启闭进行即时控制，利用编码的方式对命令进行合理的设置，使之成为一个功能较全、操作协调的控制系统。
2系统电路设计与实现
2.1主控系统的设计
在主控系统当中使用stm32处理器进行控制，这样可以让整个产品的应用更为灵活，由于stm32外设有多个定时器、数模转换器、模数转换器以及大量的串口、spi接口、IIC接口，在使用的过程中相当方便。
通过stm32单片机可以很好的对多个传感器进行控制，对获取的数据进行处理，并且与阈值进行比对，具有很强的实用性，并且可以驱动步进电机来对伸缩衣架进行控制，或者通过继电器来对家电设备的开关进行启闭控制。
2.2无线通讯系统设计
2.2.1GPRS通讯模块
在本次设计当中，GPRS通讯系统采用的是sim7020模块，该模块属于nb-iot模块,具有很强的通讯能力和很强的扩展性,能够为用户在进行产品设计的过程中提供很大的方便，另外，sim7020具有低吞吐量、低功耗、低延迟等诸多特点，可以在连接后台之后，通过tcp-ip协议、http协议或者ftp协议进行网络通信，而且该模块的功耗很低，从理论上讲，可以在两节5号电池的条件下使用十年时间，具有很强的使用性。
2.2.2短距通信模块
在选择短距通信模块的过程中，本解决方案使用的是wifi模块，wifi模块能够很好的进行无线数据传输，而且由于当前中国的网络布设的很好，几乎家家都通了宽带能够通过路由器把网络信号转换为wifi信号，而智能设备通过wifi模块就可以进一步加入到整个网络系统当中，具有很强的可操作性。
在本解决方案当中，wifi选择的是esp8266，该wifi模块在各种wifi无线通信设备当中得到了广泛的使用，是进行嵌入式wifi应用设计过程中非常重要的一个组件。与此同时，esp8266的功耗非常低，可以通过蓄电池供电，就能完成很长时间的操作。
2.3执行部分
在进行检测的过程中，主要使用MQ-2传感器来对一氧化碳进行检测，通过热电偶来对相关位置的温度进行检测，通过DHT11来对湿度进行检测，这些传感器的灵敏度较高，而且操作相对比较简便，可以形成一套智能化的传感控制系统，具有非常强的使用功能。
3软件设计
3.1控制系统软件设计
当电源通电之后，stm32单片机开始对整个设备进行控制，首先是程序进行初始化，对各个系统资源进行分配，然后驱动传感器工作，对传感器获取的数据进行分析，再和阈值进行比对，通过显示屏来进行显示，并且将各参数上报给后台服务器。如果采集值和阈值进行对比之后发现超过阈值，则需要通过无线设备进行报警，并且及时控制一些继电器或者电动机来进行管理，其次通过中断检测GPRS模块返回的数据值，依照数据解析方法对获取的数据进行解析，判断需要进行的工作，比如说切断某个继电器，让整个程序可以顺利的运行。
3.2手持式控制端的设计
可以使用安卓系统进行app的编写，来对整个智能家居控制系统进行管理。整个管理分为以下几个部分：首先是用户系统的设置，对用户的权限进行管理，用户可以使用该系统对系统进行控制的人员进行设定，并且分配相应的权限，使整个设备在使用过程中更具有安全性。其次是阈值的设定，相关操作人员可以依照家电设备使用的环境以及温湿度情况来对阈值进行设定，比如说，如果温度超过60℃，则视为出现了火灾，并通过控制系统对外进行报警。其三智能控制系统可以对相应的电机和继电器进行控制管理。比如说设定某个家用电器的开机使用时间为早上7点，设定关闭时间为9点，这样可以让智能设备更好的辅助家电设备进行使用。
4未来的发展以及可能出现的问题
随着科学技术快速发展，可以预计物联网的时代逐步到来，而且与人们的预计相比，速度更快。各大国家都在对智能设备进行研究，加强智能家电控制设备的使用，我国也生产出了各种具有智能物联系统的家电设备，可以发现家电企业已经逐步开始意识到物联网时代的到来以及家电产业发展的主要趋势。基于移动通信网络的智能家电控制系统在未来会具有一定的市场而且应用非常广泛。
另外还可以预见到在产品发展的过程中往往会遇到一定的瓶颈和难点，智能物联控制系统所需要涉及到方方面面的内容，另外在安全性和技术指标研发方面具有一定的难度。伴随当前技术，信息的不断共享和标准的不断完善，基于移动通信网络的智能家电控制系统必将更为完善。
结束语
本设计主要通过stm32单片机与各传感器以及无线通讯模块进行结合，对家居环境进行实时监控和分析，整个系统当中可以实时监测湿度、温度、有毒气体等相关参数，并且，通过移动通讯模块进行管理，具有很强的实用性，而且成本较低，市场前景较好。
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