基于安卓的智能电源控制系统的研究

赵振涛，陶玉梅

(石家庄信息工程职业学院，河北石家庄 050035)

基于安卓的智能电源控制系统的研究

赵振涛，陶玉梅

(石家庄信息工程职业学院，河北石家庄 050035)

智能电源控制系统是一种基于短距离通信技术的电源控制系统。它包括底层采集与控制层、通信层、系统控制中心层、智能控制器应用层几部分。底层采用无线传感网，具体技术需根据不同的场合采用ZigBee、红外、Wifi等技术，并以嵌入式芯片为核心处理部件；通信层采用目前流行的4G通信；系统控制中心是系统的服务器，内设数据库，完成数据的处理与控制命令的转发功能；智能控制器采用安卓手机或终端，所有的应用在此完成。该系统具有运行稳定、可控制性强的优点。

智能电源；开关控制；嵌入式；安卓

电源系统是电气设备可靠运行的动力系统。随着通信网络技术、自动控制及现代电子技术的快速发展，电源系统的智能化控制成为可能。在目前存在的智能电源控制系统中，可定时开关的电源系统是目前市场上比较多见的应用于家居、办公等民用场合中的的智能型电源控制方式。这种控制是根据使用者事先设定好的时间进行电源开关控制的方式，具有运行可靠，经济简单的优点。但随着市场应用水平的提高，其功能单一及可控制性差的局限已不能适应应用者的需求。功能更为智能化，控制方式更为完善的智能电源系统成为研究的重点。基于此，本文提出了基于安卓的智能电源控制系统的设计方案。

1 智能电源控制系统总体设计

本课题研究的是智能电源的控制系统，系统的基本要求是利用客户终端设备，通过命令的方式，实现电源的通、断控制及查看电源的运行状态。该系统由底层采集与控制层、通信层、系统控制中心层、智能控制器应用层几部分组成。具体结构如图1所示。

图1 系统整体结构图

如图1所示，最底层为数据采集与控制层，主要利用无线传感网来实现电源运行数据的采集和控制命令的执行。数据的采集功能利用各种传感器来实现，主要有霍尔电流互感器、霍尔电压互感器及温度、湿度传感器等，而控制命令的执行主要依靠继电器来实现；无线传感网可以采用的技术有ZigBee、红外、Wifi等。ZigBee技术主要适合于节点比较多，通信范围较大，中间有一定障碍物的场合。目前市场上主流的ZigBee芯片为CC2530，工作在2.4 G频段，传输速度较快，成本低，但对于一些有视频传输要求的场合并不适用；红外传输也是短距离传输方式，可以很方便地实现无线方式的连接，数据传输速度快，目前传输速度已达到了4 Mbps，但是存在传输距离短、需要点对点直对、无法穿越障碍物的缺点；Wifi是一种速度较快的无线传输方式，较适用于居家及办公场合，速度快、带宽宽，能够传输图像及视频信息，对监控要求较高的场所是一种不错的选择。

底层数据采集的核心是嵌入式芯片。在本设计中，嵌入式芯片选用S3C6410，上面根据需要设置ZigBee、红外、Wifi、4G等通信模块接口。芯片承担的是网关的作用，主要的功能是将底层的短距离传输协议转换为4G网络协议，以便将底层通信与4G网络连接在一起，完成通信层功能。

系统控制中心层主要完成的是服务器的功能，对网络通信及数据处理进行管理，同时内设数据库，用来完成电源状态数据的处理。在本设计中，服务器程序利用Qt开发平台来实现。其中最重要的是来自于客户端数据的处理及控制命令的解析，具体的程序如下所示：

服务器是控制与信息交流的中介，真实实现远程控制的是终端。在本设计中，设置了三终端方式：PC机终端、手机终端、其他便携设备方式。本文重点介绍手机终端方式。

2 基于安卓的智能电源控制系统上位机的实现

系统的数据流程按照设计应该是：首先，各个传感器实时采集的电源信息，通过底层及通信层传递到服务器端，由服务器对数据进行整理、存储。用户通过账号和密码登陆手机客户端，通过服务器端的验证后，服务器端将传感器采集的数据转发给手机客户端，客户端对数据进行显示和观察。同时，客户端也可以向服务器端发送不同的指令来实现对硬件设备的管理。

系统的数据流程图如图2。

手机端开发利用Java来实现，采用Android平台。Android是一种基于Linux的操作系统，采用软件堆层(software stack，又名以软件叠层)的架构，主要分为三部分，底层以Linux核心工作为基础，只提供基本功能，而应用层的实现则由各公司或个人自行开发，主要以Java语言作为编写程序的基本语言[1]。

在本设计中，手机端最主要的功能是设备管理，显示服务器传送来的电源运行参数及下达控制命令，其Java开发的源代码如下所示：

图2 系统的数据流程图

3 总结

本文在对智能电源控制系统进行分析和研究的基础上，提出一种基于安卓的智能电源控制系统。该系统利用嵌入式系统建立了一个智能电源控制网关，利用无线传感网采集数据和实现控制命令，利用服务器进行网络信息及数据的处理和控制命令的转发，并利用Android提供的应用程序实现电源系统的智能化远程控制。结果表明：该系统运行可靠、设备简单、成本低、易扩展，适用于智能控制系统。

[1]耿东久，索岳，陈渝，等.基于Android手机的远程访问和控制系统[J].计算机应用，2011(2)：559-560.

Research of intelligent power supply control system based on android

The proposed intelligent power control system was a kind of power control system based on short distance communication technology.The underlying collection and control layer,communication layer and system control center,intelligent controller application layer segments were included.Underlying used the wireless sensor network, and the specific techniques should be adopted according to different occasions such as ZigBee,infrared,Wifi,and an embedded chip was put as the core processing unit.Communication layer adopted 4G communications.System control center was the server of the system, including database.The data processing and control command forwarding function were completed.The android mobile phone or terminal were used by the intelligent controller.All the applications were completed.The system had the advantages of stable running,strong control-ability.

intelligent power;switch control;embedded;android

TM 57

A

1002-087 X(2016)03-0721-02

2015-10-17

赵振涛(1977—)，男，河北省人，讲师，硕士，主要研究方向为嵌入式驱动开发、智能家居。