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智能酒柜控制系統設計開發


對于酒柜的控制方法一直是針對酒柜本身,對酒柜性能的可控范圍和控制精度的研究,而很少對酒柜控制距離、控制操作便捷性做出更多的嘗試。本文介紹了一種遠程控制酒柜,實現了酒柜異地控制,本質上是結合酒柜電控設計和互聯網技術實現遠程控制。

一、遠程控制技術簡介

隨著互聯網技術的發展和應用的普及,遠程控制的主要數據傳輸可以通過互聯網實現,數據傳輸的高速性以及無線傳輸技術的應用共同構成數據傳輸的主要平臺。

遠程控制技術可以實現由本地的一臺電腦來控制異地的另一臺電腦,兩臺電腦均接入Internet,可以在本地電腦上調出異地電腦的桌面,對異地電腦進行文件搜索查詢、安裝程序、修改等操作,這是一個比較簡單的遠程控制系統。硬件主要包括控制終端(或稱客戶端,指本地計算機)和受控端(異地計算機),具備這些便可實現遠程控制。

WiFi無線網絡通信技術結合互聯網是本文實現遠程控制的關鍵技術,將酒柜主控板采集的數據通過無線網絡上傳到互聯網,控制終端通過網絡獲取酒柜信息,通過安裝上位機軟件來顯示并執行控制命令。

WiFi技術是可以將個人電腦、手持設備(如PDA、手機)等終端以無線方式相互連接的技術,通常應用于無線路由器,在無線路由器電波覆蓋范圍內就可以采用WiFi連接方式聯網。WiFi技術可以為用戶提供一個無線的互聯網訪問接口,是在家里、辦公室或在旅途中上網的快速、便捷的途徑。

二、遠程控制酒柜的硬件設計

首先,酒柜本身的電控模塊主要包括主控板、顯示板、WiFi網絡模塊。主控板是控制酒柜運行的主要部件,可根據采集的溫度數據直接下達控制指令控制制冷模塊工作,將溫度信息傳送至顯示板,同時可將數據同步發送到網絡,實現遠程取數。酒柜遠程控制系統需要網絡平臺———遠程控制服務器和數據庫,以及最終的客戶端———控制終端(見圖1)。

圖 1 酒柜遠程控制硬件系統框圖

主控板是控制酒柜運行最直接的部件,以酒柜溫度控制為例,溫度傳感器置于酒柜內設定的感溫點上,當酒柜溫度過高,超出程序設定的溫度范圍時,主控板會自動下達控制指令給制冷模塊,通過調節壓機開停或風機運轉等來調整酒柜箱內的溫度;主控板不僅具有控制功能,還具有數據存儲和傳輸功能,將溫度傳感器和其它電器部件(通常包括加熱絲、照明燈、壓機、風機等)的工作狀態數據反饋給顯示板和WiFi網絡模塊。

顯示板是位于酒柜箱體上便于觀察和操作的部件,顯示板與WiFi網絡模塊連接,同時與主控板連接,它可以通過按鍵操作獨立地向主控板下達控制指令,直觀地顯示酒柜的工作狀態。同時,可以傳輸來自WiFi網絡模塊的控制指令以及將電器部件的狀態信息傳輸到WiFi網絡模塊。

網絡模塊是酒柜實現遠程控制的重要模塊,主要功能是對數據傳輸方式進行轉換,也是數據進行網絡連接的接口。此模塊可以將數據有線傳輸的方式轉變為無線信號并連接到網絡,通過互聯網對數據進行傳輸和存儲,也可以將控制終端通過網絡下達的控制指令無線接收。網絡模塊在酒柜內部直接與顯示板連接,獲取酒柜的信息。網絡模塊可采用Wi-Fi技術將數據近距離發送到網絡熱點上,實現數據上傳到互聯網。網絡模塊可以集成在酒柜控制器中,也可以通過有線方式與酒柜控制器進行連接。可以使用UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter———通用異步接收/發送裝置)總線、SPI(Serial Peripheral Interface———串行外設接口)總線、I2C(Inter IntegratedCircuit—內部集成電路)總線等方式進行通訊。網絡模塊接入網絡的方式可以采用無線或者有線方式。無線方式如WiFi、藍牙、zigbee、紅外、GPRS、3G等,有線方式如光纖、雙絞線等。

遠程控制服務器、數據庫接收酒柜網絡模塊上傳的數據,并由數據庫進行存儲,當控制終端登陸軟件窗口時,將數據傳輸到控制終端;同樣,當控制終端下達控制指令時,接收控制指令下傳到酒柜網絡模塊;酒柜遠程控制服務器負責對所有接入網絡的酒柜進行分類管理,包含用戶管理、設備管理、信息的處理和轉發、數據庫維護。

控制終端是酒柜遠程控制的最頂層控制設備,在控制終端上安裝控制軟件,進入操作界面可實時瀏覽酒柜的運行狀態,同時酒柜下達控制指令控制酒柜運行。控制終端可以是手機、計算機、平板電腦、帶信息顯示功能的電視智能終端設備等。

智能酒柜開發

三、遠程控制酒柜的軟件設計

遠程控制酒柜的軟件設計主要通過控制終端的上位機軟件實現。在遠程控制終端上安裝有上位機軟件,用戶登陸后可搜索對應的酒柜(此軟件設計上可以實現對多臺酒柜的同時控制),軟件判定是否進入配置模式,進入配置模式后通過操作界面進行配置操作,配置操作可以定義為用戶下達的控制指令,控制指令通過互聯網上傳到遠程控制服務器,通過網絡最終由酒柜WiFi無線網絡模塊接收。

網絡模塊在上電后便進入AP模式,AP模式連接成功說明無線訪問點成功連接到網絡,此時,網絡模塊可等待主控板的查詢命令,并即時反饋網絡模塊當前狀態給主控板;同時,可以直接將主控板的數據傳輸到網絡上。當然,網絡模塊一旦接收到控制終端傳達的控制指令,便立即進入配置模式接收配置指令,隨后發送應答幀給主控板。

主控板上電后周期性地對WiFi網絡模塊的狀態進行查詢,同時實時地將酒柜運行狀態信息反饋給網絡模塊進行數據上傳。當主控板接收到網絡模塊發送的應答幀后,立即進行信號處理。例如,控制終端進行了溫度設定操作,主控板響應的操作就是控制酒柜制冷系統進行溫度的調整(見圖2)。

圖 2 遠程控制酒柜的軟件控制方法流程圖

總結

本文設計的物聯網酒柜,介紹了硬件搭建和軟件實現方法,主要通過無線網絡模塊將數據進行聯網傳輸,功能上不僅可以實現遠程控制,同時可以進行聯網操作。遠程控制通過上位機軟件可以實現對單臺或多臺酒柜的實時監控,物聯網功能主要是根據遠程控制服務器可聯網共享數據、參與社區評論互動等。

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