基于物联网下的智能电器管理系统的设计与实现

摘 要：随着物联网技术的迅猛发展，物联网设备与云计算相结合，成为物联网使用的主流方向。在这样的背景下，物联网设备需要将自身数据上传至云端，并支持从云端发起的对物联网设备的控制。同时，还需要支持收集物联网设备的使用数据进行归纳与分析，进一步调整设备的使用，并预测其未来的使用情况。本设计利用物联网技术，开发了一套基于Web和移动端的控制系统，实现对智能电器设备的管理和控制。

关键词：Web；物联网；智能电器

中图分类号：TP391.44；TN929.5 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2018）10-0187-03

Abstract：With the rapid development of internet of things technology，the combination of internet of things devices and cloud computing has become the mainstream direction of the use of the internet of things. In this context，internet of things devices need to upload their own data to the cloud and support cloud-initiated control of the internet of things devices. At the same time，it also needs to support the collection of data on the use of the internet of things equipment to summarize and analyze，further adjust the use of equipment，and predict its future use. This design uses the Internet of Things technology，developed a set of control system based on Web and mobile terminal，to achieve the management and control of intelligent electrical equipment.

Keywords：Web；internet of things；intelligent appliances

0 引 言

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是信息化时代的重要发展阶段。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。基于物联网的发展，越来越多的设备已经具备了IoT功能，并广受欢迎。由于智能电器结合微处理器、传感器、网络通信等技术，而使生活更节能、高效、便捷。然而，如何降低智能电器功耗、损耗、成本等，成为了物联网使用的重要课题。本设计开发一套基于Web端和移动端对智能设备进行综合管理的智能电器物联网系统。该系统能够实现基于实际的环境对智能设备的参数等进行智能调节，并根据实际使用状况，基于人工智能技术对设备使用状况进行分析，从而进一步优化对设备的智能控制和管理。

1 需求分析

本调研以电器中的最简单的照明为例，进行控制的需求分析。以智能照明为例，开发智能照明的物联网控制平台，可根据系统收集到的当地实际的天气、日照情况，智能调节智能灯泡参数，控制灯泡何时开关，何时调节亮度和颜色。并将灯泡使用的日志等情况收集起来，对设备使用情况进行相关的分析。根据未来天气和日照情况判断灯泡的使用情况，达到高效使用和节能的目的。通过分析以上的参数确定所需的工具及相关的软硬件需求。

2 系统功能分析及硬件功能分析

本系统采用Android端+Web端作为客户端，服务器采用Tomcat 8.0，利用JSP完成服务器的创建，云服务器采用腾讯云，数据库采用MySQL数据库。对该系统进行以下功能分析：

（1）智能设备的状态自主上传到云平台中，电器状态可被监控。以智能照明为例，要求灯泡的开关、亮度、颜色等状态可被监控；

（2）可以根据当地每日天气等实际情况，自主调节设备参数，达到节能高效省电的使用目的。以智能照明为例，可以根据每日天气、日出时间等信息，使用机器学习等算法，智能调节灯泡开关、亮度和颜色；

（3）电器状态和功耗需要可被监控，并上传到大数据平台中，通过搜集电器的相关信息，使用人工智能进一步分析电器能耗曲线，预判电器使用寿命等；

（4）所有的控制流均需通过云平台下发，状态数据从云计算平台获取；

（5）电器状态和功耗等数据需上传到大数据平台中进行分析。

以智能照明为例，硬件主要用到了以下几部分：

（1）红外感应模块：连接单片机的p0.1口，采用的是检测I/O口高低电平，当有人进入其感应范围则输入高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平；

（2）感光模块：连接单片机的p0.0口，采用检测I/O口高低电平，当感应探头感应到光比较强时，输入低电平，LED灯不亮，当感应探头感应到光比较暗时，运行LED灯亮的暗的程序；

（3）单片机：采用的是89c51单片机，晶振为11.0592 MHZ。P0口接1K上拉电阻然后连接小灯泡进行实验，将其P3.0RXD和P3.1TXD与无线模块进行反接。

3 系统主要功能模块及数据库设计

从用户的角度出发，本系统可以分为几个模块，分别为登录注册模块，消息反馈模块，照明控制模块，常用电器管理模块，用户反馈模块，监控系统模块等。

（1）登录注册模块：为用户提供必要的注册登录信息，因为控制路灯的用户一般为管理员，所以要登陆之后获得正确的权限之后才能对路灯进行控制，用户注册之后会自动存储在服务器的数据库中，登录时传值检索，以达到登录目的；

（2）消息反馈模块：主要用来反馈一些状态不正常的路灯信息，信息反馈到服务器之后由服务器进行记录，用户刷新调用；

（3）照明控制模块及常用电器控制管理模块：提供基本的全部开启和全部关闭功能，亦可以针对单个设备进行开关。可以刷新实时获取所属设备的当前运行状态。点击Listview可以获取一些设备的运行信息；

（4）用户反馈模块：即关于模块，用于展示团队信息和接受一些用户建议与反馈，以便于软件的更新与发展；

（5）监控系统模块：用户可以通过搜索往日视频从服务器端获取监控列表，点击获取视频URI地址，通过获取的URI地址在VideoView中播放。

本系统共在四个地方使用到数据库文件。分别为注册登录表，监控视频表，用户反馈表和状态消息表。

（1）注册登录表：表中分为索引列，用户名（id）列，密码（password）列，密匙列四项；

（2）监控视频表：表中分为索引列，录像名称列和URI地址列三列；

（3）用户反馈表：表中分为索引列，星级列和详细反馈信息列三列；

（4）状态信息表：表中分为索引列，名称列，详细信息列和new图标列四列。

4 系统移动端设计与实现

7 结 论

以上为基于Web端和移动端实现的智能电器管理系统的实现流程，本文通过对部分功能进行分析，并展示了部分功能界面与代码设计，实现了物联网设备与云计算相结合，完成了物联网下的智能电器管理系统的设计。同时，要求物联网设备将自身数据上传至云端，并支持从云端发起的对物联网设备的控制。

参考文献：

[1] 钟元生，曹权，陈海俊，等.App开发案例教程 [M].北京：清华大学出版社，2015.

[2] 明日科技.JSP项目开发实战入门 [M].长春：吉林大学出版社，2017.

[3] 郭霖.第一行代码Android [M].北京：人民邮电出版社，2014.

作者简介：王学梅（1979.08-），女，汉族，山东德州人，教师，讲师，硕士。研究方向：数据库应用、软件开发。