簡(jiǎn)述微信實(shí)施照明智能控制的方法

本文選自《半導(dǎo)體照明》雜志2013年第11期(總第45期)

轉(zhuǎn)載請(qǐng)標(biāo)注:、《半導(dǎo)體照明》雜志

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，3G時(shí)代的到來，云計(jì)算與云網(wǎng)絡(luò)相涌而出，大數(shù)據(jù)的視頻可以直接下載到智能手機(jī)終端在線觀看，沒有絲毫地停滯。在這樣的大環(huán)境下，智能家居技術(shù)也在發(fā)生翻天覆地的變化。現(xiàn)階段知名品牌的智能控制產(chǎn)品仍以有線為主，如施耐德的C-BUS[1]、ABB的I-BUS、Honeywell的H-BUS、愛默爾的M-BUS，以及羅格朗TCL的SCS-BUS，基本上都是清一色的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。隨著民用射頻無線通信技術(shù)的日漸成熟，如WiFi與ZigBee等[2]，較之有線技術(shù)有安裝拆卸方便、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉等明顯優(yōu)勢(shì)。這些優(yōu)勢(shì)加之云網(wǎng)絡(luò)的快捷與大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)傳輸，將在照明、家電、安防等領(lǐng)域掀起一場(chǎng)轟轟烈烈的無線化智能控制革命。

自2012年8月23日騰訊微信公眾平臺(tái)正式上線以來，目前用戶遠(yuǎn)超過3億，在城市里普及率極高，基本上人人都在用微信。微信的新功能尤其為當(dāng)代青年熱愛，方便的語(yǔ)音信息收發(fā)只耗極少流量，較之于電話更省錢，也更酷。圖片收發(fā)再不用額外開通GPRS功能，也不用害怕圖片太大發(fā)不出去，一切都在彈指之間便輕松完成。

本文所述技術(shù)是嫁接在微信公眾平臺(tái)及其云網(wǎng)絡(luò)的一種智能控制技術(shù)，以下簡(jiǎn)稱為微信智控。微信智控技術(shù)功能強(qiáng)大，所涉范圍極廣，可以應(yīng)用在絕大多數(shù)智能控制場(chǎng)合。本文以智慧家居為例，將詳細(xì)闡述其基本原理及其強(qiáng)大的功能。

微信智控在智慧家居中的基本應(yīng)用如圖1所示，當(dāng)用戶在控制端通過手機(jī)或電腦上的微信向應(yīng)用端發(fā)送文字、語(yǔ)音與圖片等信息時(shí)，這一信息很快會(huì)通過3G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綉?yīng)用端附近的路由器。通過網(wǎng)線TCP/IP協(xié)議，路由器再將信息傳輸給微信智控網(wǎng)關(guān)(一種專門用于微信智控通信的網(wǎng)關(guān))，該網(wǎng)關(guān)一邊進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，一邊進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，并很快將信息轉(zhuǎn)換成新的指令[3]。新指令在智慧照明、智慧家電與智慧安防應(yīng)用中有不同的表現(xiàn)形式與傳輸方式，下面分別來論述它們。

一、微信智控之智慧照明

1.初識(shí)ZigBee協(xié)議

每個(gè)家庭都需要用燈具來照明，而控制燈具的方法現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)仍以普通開關(guān)為主，少數(shù)采用紅外遙控、315MHz與433MHz射頻遙控等方式。微信智控系統(tǒng)中采用2.4GHz的ZigBee協(xié)議[4]，而ZigBee采用了按需路由AODV算法，可以輕松地實(shí)現(xiàn)燈具之間的智能組網(wǎng)、智能擇路，遠(yuǎn)距離無線傳遞信息。如圖2(a)所示，當(dāng)ZigBee遙控開關(guān)(1號(hào)節(jié)點(diǎn))對(duì)節(jié)點(diǎn)12的臺(tái)燈發(fā)出指令時(shí)，根據(jù)AODV算法，指令將被傳輸?shù)焦?jié)點(diǎn)3，然后是節(jié)點(diǎn)7、節(jié)點(diǎn)10、最后到達(dá)臺(tái)燈，臺(tái)燈根據(jù)指令做出相應(yīng)的動(dòng)作，如開、關(guān)、調(diào)光、定時(shí)等。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上2號(hào)節(jié)點(diǎn)與7號(hào)節(jié)點(diǎn)被移除時(shí)，如圖2(b)所示，1號(hào)節(jié)點(diǎn)開關(guān)發(fā)出的指令時(shí)，會(huì)重新計(jì)算路線，新路線將途經(jīng)節(jié)點(diǎn)3、節(jié)點(diǎn)6、節(jié)點(diǎn)11，最后到達(dá)節(jié)點(diǎn)12臺(tái)燈。由此可見，只要每?jī)蓚€(gè)節(jié)點(diǎn)之間能保持通訊，則節(jié)點(diǎn)的增減不會(huì)對(duì)通訊造成影響。

2. 智慧照明原理

(1)遠(yuǎn)程控制方式

當(dāng)你身在千里之外使用手機(jī)上微信，并想控制家里的燈具照明時(shí)，你只需輕敲鍵盤輸入文字，或直接說話錄音，即可將指令經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送到你家的路由器上。路由器再將指令通過網(wǎng)線傳輸給微信智控網(wǎng)關(guān)。如圖3所示，微信智控網(wǎng)關(guān)則將指令按ZigBee協(xié)議打包并通過ZigBee天線向外輻射出去。應(yīng)用端ZigBee無線收發(fā)模塊[5]內(nèi)置于燈具內(nèi)，相鄰的兩個(gè)燈具之間可以相互通訊。眾多的燈具便可以組成一個(gè)照明網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)將按需路由算法AODV找到最優(yōu)傳輸路線，并最終將指令發(fā)送到目標(biāo)燈具，目標(biāo)燈具則會(huì)立馬按照指令做出相應(yīng)的反應(yīng)，如開、關(guān)、調(diào)光、定時(shí)，或回傳當(dāng)前工作狀態(tài)。

(2)遙控控制方式

微信智控之智慧照明系統(tǒng)不僅支持遠(yuǎn)距離控制燈具，同時(shí)還能完全兼容近距離遙控。從圖3可以看出，近距離遙控的控制端主要有微信智控主機(jī)、電腦、手機(jī)與遙控器四種。它們的控制方式分別如下：第一種控制方式。主要是針對(duì)微信智控主機(jī)、電腦與手機(jī)設(shè)計(jì)的，這三種機(jī)器上安裝有相應(yīng)的APP應(yīng)用軟件，可以直接對(duì)家里的每盞燈進(jìn)行開、關(guān)、調(diào)光與延時(shí)等操作。這三種機(jī)器都是通過WiFi與路由器互通，它們發(fā)出的指令到路由器后通過網(wǎng)線傳輸給微信智控網(wǎng)關(guān)，該網(wǎng)關(guān)再將指令通過ZigBee天線與照明網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)侥繕?biāo)燈具，該燈具根據(jù)要求做出相應(yīng)的動(dòng)作，并可回傳當(dāng)時(shí)的工作狀態(tài)?？梢娺@一控制方式中，當(dāng)指令到達(dá)路由器后，與遠(yuǎn)程控制方式基本相同。第二種控制方式，即遙控器控制方式。每個(gè)燈具在遙控器上都有一個(gè)位置按鍵與之對(duì)應(yīng)，而像調(diào)光與延時(shí)等功能鍵則是共用的。舉個(gè)例子來說明，如打開臺(tái)燈并調(diào)到50%亮度，操作起來就是先按遙控器與臺(tái)燈對(duì)應(yīng)的按鍵，此時(shí)表明后面的功能設(shè)定是針對(duì)臺(tái)燈的，與其他燈具無關(guān)。當(dāng)臺(tái)燈收到“點(diǎn)名”指令時(shí)，就會(huì)將目前狀態(tài)置反，即如果原來臺(tái)燈是亮的，現(xiàn)在就會(huì)被關(guān)掉;如果原來臺(tái)燈是滅的，現(xiàn)在就會(huì)被點(diǎn)亮。臺(tái)燈點(diǎn)亮后，再用手指直接點(diǎn)擊連續(xù)調(diào)光環(huán)50%的位置即可。此種方式最為簡(jiǎn)單，不需要路由器與網(wǎng)關(guān)等設(shè)備便可輕松實(shí)現(xiàn)控制燈具。

二、 微信智控之智慧家電

1.遠(yuǎn)程控制方式

遠(yuǎn)程控制方式與智慧照明相類似，當(dāng)你在外地通過手機(jī)或電腦使用微信發(fā)送指令控制家里的空調(diào)、彩電與電飯等家電時(shí)，指令很快便會(huì)通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)郊依锏穆酚善魃?，路由器再將指令通過TCP/IP協(xié)議傳輸給微信智控網(wǎng)關(guān)。如圖4所示，微信智控網(wǎng)關(guān)則將指令重新打包并通過紅外LED照射出去，紅外線遇到墻壁會(huì)發(fā)生反射，最終信號(hào)會(huì)到達(dá)目標(biāo)家電，目標(biāo)家電將根據(jù)指令要求做出相應(yīng)的動(dòng)作，至此通訊結(jié)束。

不過此處控制電飯煲情況就比較特殊些，因?yàn)槟壳按蠖鄶?shù)電飯煲都沒有遙控功能，因此此處在電飯的供電處串接了一個(gè)ZigBee繼電器開關(guān)。這樣，當(dāng)微信智控網(wǎng)關(guān)接到控制電飯的指令時(shí)就會(huì)采用ZigBee通訊方式，將指令發(fā)送給無線繼電器開關(guān)，后者將按指令開啟或斷開給電飯供電。[!--empirenews.page--]

2.遙控控制方式

如圖4所示，智慧家電中也有四種控制終端，與智慧照明差不多。微信智控主機(jī)、電腦與手機(jī)控制時(shí)走的是無線網(wǎng)路，途經(jīng)路由器與微信智控網(wǎng)關(guān)，最終由微信智控網(wǎng)關(guān)紅外遙控家電完成相應(yīng)的動(dòng)作，只是省去了局域網(wǎng)與云網(wǎng)絡(luò)通信部分，具體原理見上文。

而遙控器控制家電的情況比較普通，大家也都熟悉，這里不再贅述。

三、 微信智控之智慧安防

出差在外，如何了解家里現(xiàn)在狀況呢?如何為家人的生日送上一曲自己唱的歌曲呢?如果家里萬一發(fā)生了盜竊，或煤氣外泄，或有人入侵，你怎么知道呢?又該怎么做呢?答案就在后面的章節(jié)中。

1.遠(yuǎn)程控制方式

(1)了解家里狀況

當(dāng)你在另一個(gè)城市出差時(shí)，你可以打開手機(jī)登陸微信，向好友“家里”索取監(jiān)控錄像，這一信息先傳輸?shù)礁浇耐ㄐ呕荆缓髠鬏數(shù)教焐系耐ㄐ判l(wèi)星，通信衛(wèi)星再將信息傳輸給你家最近的通信基站，再由該基站將信息通過以太網(wǎng)傳輸?shù)侥慵业穆酚善鳌Ｈ鐖D5所示，路由器通過網(wǎng)線將信息發(fā)送給微信智控網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)立即去讀取磁盤陣列存儲(chǔ)器中監(jiān)控錄像的最后一段視頻，并將視頻傳給路由器。路由器再通過以太網(wǎng)將視頻傳送到你的手機(jī)微信上，看到這張段視頻，你便對(duì)家里狀況有了一個(gè)大致的了解。

(2)送上生日祝福歌曲

若是想為家人生日唱上一曲歌送給他/她，你可以像平時(shí)給微信語(yǔ)音對(duì)話一樣，按住錄音鍵開始唱，喝完松開手，點(diǎn)擊發(fā)送就可以了。微信智控網(wǎng)關(guān)接到你的語(yǔ)音信息后，將會(huì)通過家里音箱播放出來，家人聽到身在他鄉(xiāng)的你所唱的歌，此時(shí)此刻一定會(huì)異常的感動(dòng)。

(3)報(bào)警系統(tǒng)

一旦家里出現(xiàn)了盜竊，或煤氣外泄，或有人入侵，相應(yīng)的振動(dòng)感應(yīng)器、煙霧報(bào)警器、煤氣泄漏報(bào)警器與紅外探測(cè)器均會(huì)以ZigBee協(xié)議送報(bào)警信號(hào)發(fā)送給微信智控網(wǎng)關(guān)，后者一邊將報(bào)警信號(hào)和當(dāng)前監(jiān)控錄像通過路由器和以太網(wǎng)將信息發(fā)送到你的手機(jī)上，觸發(fā)手機(jī)報(bào)警事件，同時(shí)發(fā)送指令給無線聲光報(bào)警器，命令其開始工作，以現(xiàn)場(chǎng)警示。你亦可以在微信上發(fā)出警告，讓家里的揚(yáng)聲器播放你的警告。你也可以打電話給親人或朋友前往你家，或打發(fā)生地報(bào)警電話等。

其中煙霧報(bào)警器被觸發(fā)時(shí)，還將同時(shí)打開水閘，開始灑水滅火。煤氣泄漏報(bào)警器被觸發(fā)時(shí)，發(fā)出報(bào)警的將同時(shí)將打開排氣扇將煤氣排出去。該系統(tǒng)智能、完善、方便使用、快捷、成本低廉、安全可靠，可將損失降低到最小。

2.遙控控制方式

同樣的，安防設(shè)備也可以在家里操控，常用的控制端主要有微信智控主機(jī)、電腦與手機(jī)。它們均采用WiFi協(xié)議與路由器通訊，路由器、微信智控網(wǎng)關(guān)與磁盤陣列存儲(chǔ)器之間用網(wǎng)線相連，見圖5。監(jiān)控錄像每時(shí)每刻都在拍攝，并將數(shù)據(jù)采用WiFi傳輸給微信智控網(wǎng)關(guān)，后者將錄像存儲(chǔ)在磁盤陣列存儲(chǔ)器中，控制端如有需要，則讀取最后一段視頻或圖片傳輸過去。

家里的報(bào)警器根據(jù)盜竊、火警與入侵需要分為三類：振動(dòng)感應(yīng)器、煙霧報(bào)警器與紅外探測(cè)器。這三類報(bào)警器只要觸發(fā)條件存在，便會(huì)不斷地發(fā)送報(bào)警信號(hào)給微信智控網(wǎng)關(guān)，后者一邊將報(bào)警信號(hào)傳給路由器，路由器再將報(bào)警信號(hào)發(fā)送給控制端。微信智控網(wǎng)關(guān)還一邊發(fā)送信號(hào)給聲光報(bào)警器，命令其工作。若是三類報(bào)警觸發(fā)條件均被清除時(shí)，微信智控網(wǎng)關(guān)便命令聲光報(bào)警器“休眠”，回歸常態(tài)。當(dāng)然也可以通過控制端發(fā)送“閉嘴”指令，讓聲光報(bào)警器停止報(bào)警;或斷開聲光報(bào)警器電源，讓其停止工作。

四、結(jié)語(yǔ)

微信智控系統(tǒng)集智慧照明、智慧家電與智慧安防于一身，利用微信現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)與云服務(wù)，有組網(wǎng)簡(jiǎn)單、成本與維護(hù)成本低廉、操作簡(jiǎn)單、功能齊全、系統(tǒng)完善、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，是目前最適合普通家庭使用的智慧家居系統(tǒng)之一。