基于WiFi技术的智能家电控制的设计

刘刚信

（青岛海信空调营销股份有限公司济南分公司，山东青岛 266000）

随着科学技术不断发展，人们生活质量显著提升，更加追求智能化、便捷化的生活模式。在这样的背景下，智能家电控制系统应运而生，该系统采用WiFi无线组网模式，借助移动数据信号，就能实现对相关指令的收发和控制，为保证用户操控的灵活性和智能性创造了良好的条件。此外，该系统为用户提供个性化、人性化的操作提示服务，极大提高了用户的使用体验，同时借助5G网络，保证远程视频监测效率和效果。

1 系统总体设计方案

为了提高智能家电控制系统的设计水平，技术人员要严格按照硬件设计、软件设计和系统测试顺序，完成对系统的科学设计。系统组织结构如图1所示。

图1 系统组织结构

从图1可以看出，本文确定的智能家电控制系统设计方案如下。

（1）对WiFi模块进行设计和拓展，完成对家庭内部网络的组建。

（2）利用嵌入式中央控制设备，将智能手机设置为相应的系统控制终端。

（3）在家庭内部，利用中央控制器，可以向WiFi模块发送相应信息和命令，由WiFi模块向节点设备端发送相关传输信息，以实现对家电设备的智能化控制。

2 系统硬件设计

2.1 中央控制器

中央控制器作为智能家电控制系统的重要硬件，一端连接家电电器，另一端连接路由器，为实现对各个家电设备的双向化、安全化连通创造了良好的条件。本文选用的中央控制器为ARM-S3C64l0嵌入式开发板。

2.2 WiFi模块设计

WiFi模块在实际设计中，主要用到以下两种模式。

（1）本地访问模式。本地访问模式主要是指当用户处于家中时，可以直接连接智能家居的WiFi网络，然后，对家电设备进行智能化控制。

（2）外地访问模式。远程访问模式主要是指当用户处于室外环境时，可以利用5G移动网络，或者连接当地的WiFi网络，对智能家电控制系统进行访问和使用。

3 系统软件设计

3.1 设计构想

（1）结合用户当前所在位置，选用合适的网络接入方式。当用户位于家庭内部网络中，可以利用手机终端连接WiFi，通过点击和启动手机智能家电控制系统App，可以逐层进入到系统控制、操控等界面中，严格按照系统所提供的功能选项，执行查询、控制命令，然后，借助系统后台，向中央控制器发送操控命令，接着，利用中央控制器，将处理好的操控命令，安全、可靠地传输到智能家电设备中，以保证系统最终实现控制功能。

（2）当用户位于外界位置时，可以利用5G移动网络或者当地WiFi连接方式，利用手机上的智能家电控制系统App，远程控制家电设备。在整个过程中，除了要做好对数据包的通信处理外，还要借助数据库的存储功能。因此，该系统软件在设计和实现期间，要重点做好对用户控制界面、通信功能、数据库等模块的设计和实现。

3.2 软件设计与实现

3.2.1 登录界面的设计与实现

在设计和实现系统登录界面期间，首先，要利用.xml文件，对登录界面进行设计，利用Java编程语言，完成对界面相关功能的编写和开发。系统登录界面在实际设计和实现中，不要采用线性布局格式，同时，还要使用大量控件，如TextView控件、Box控件和Check控件等。在具体实现中，要利用.xml文件，完成对相关函数的编写，并对系统登录界面相关功能进行模块化和具体化。在正式登录系统之前，用户要事先做好对个人ID和密码等信息的注册。注册操作结束后，用户要将正确的账号和密码输入到系统登录对话框中。此时，软件会将用户输入的信息与数据库信息进行匹配，一旦匹配成功，说明用户输入的ID和密码正确，反之，输入错误，提醒用户再次输入。

3.2.2 主界面的设计与实现

当用户成功登录到系统后，系统会自动进入到系统主界面中，该界面详细、全面地罗列了智能家居所有功能。此时，用户通过点击某一功能接口，可以自动进入到下一层的功能模块中。主界面逻辑结构如图2所示。为了确保主界面能够安全、稳定地呈现在系统屏幕上，需要利用Java编程语言，调用getContentⅥew（）函数。此时，在整个系统主界面中，通过利用主界面，可以为用户提供各个功能模块访问接口，使得数据接口功能能够稳定运行。

图2 主界面逻辑结构

3.2.3 各功能界面的设计与实现

在WiFi技术的应用背景下，为了更好地提高智能家电控制系统的运行性能，满足用户的多样化使用需求，将该系统划分为家电控制模块、能源信息模块、系统信息模块等三大模块。

3.2.3.1 家电控制模块

家电控制模块主要用于对所有家电设备的远程化、智能化管控，属于智能家电控制系统的重要模块，家电控制模块逻辑结构如图3所示。为了确保用户能够借助家电控制模块，实现对重要数据的传输和共享，需要利用Java编程语言，完成对数据发送函数的编写和实现。同时，还要科学地设置数据发送格式，便于系统中央控制器能够对应用软件所传输的数据进行精确化解读和分析，将最终的解读和分析结果传输到终端家电设备中，以起到远程化、智能化管控家电设备的作用。

图3 家电控制模块逻辑结构

3.2.3.2 能源信息模块

能源信息模块主要用于对家电设备消耗能量相关信息的存储、更新，利用智能家电控制系统，可以向数据库内安全、可靠地存储重要信息数据。此时，用户通过利用能源信息模块，可以随时随地地访问和读取所需要的数据，便于用户及时地查看和调用相关历史数据。

3.2.3.3 系统信息模块

系统信息模块作为整个系统的重要模块，主要用于对系统特有属性信息的全面化显示和呈现，便于用户根据自己的实际使用需求，快捷地查看和调用。系统信息界面主要提供了当前日期、当前时间、剩余电量、查询并修改终端IP地址等信息。

3.2.4 软件的通信实现

软件通信模块在实际设计和实现中，要利用Java编程语言，接收和发送控制终端所采集的数据。同时，还要确保服务器与客户端之间建立良好的连接关系，以保证数据通信性能良好。此外，还要利用中央控制器的WiFi模块，对重要数据进行接收和发送，确保移动控制终端与中央控制器之间能够建立良好的通信关系。

4 系统测试

为了更好地验证系统的运行性能以及系统功能实现效果，现从通信模块功能测试和应用功能测试入手，对该系统进行全面化测试。

4.1 通信模块功能测试

对通信模块进行功能测试期间，测试人员要重点做好对系统内部WiFi访问性能的测试。

（1）要对中央控制器的运行状态进行全面检查，检查其是否出现异常。经过检查，中央控制器运行状态稳定、良好。

（2）用户利用Android手机，将该手机与智能家电控制系统内部的WiFi接入点进行有效连接，确保智能手机建立良好的WiFi连接关系。

（3）当连接成功后，对手机中的智能家电控制系统App进行运行和测试，发现该系统处于稳定、良好的运行状态和操作状态。这表明系统的通信模块功能运行稳定、正常。

4.2 应用功能测试

对系统应用功能进行测试期间，测试人员要重点做好对落地灯、数字化电视机等两种常用家用电器运行性能的测试，从而验证该系统的应用功能实现效果。

（1）打开和启动手机中的智能家电控制系统App，进入到功能选择界面中，选择和点击灯光控制项。此时，系统自动进入到灯光控制界面中，接着点击和启动灯光开启按钮，当界面显示落地灯为“亮”状态时，关闭电源按钮，落地灯为“灭”状态。这表明该系统软件可以正常地响应落地灯所发出的控制指令。

（2）从表1中的数据可以看出，无论是电灯，还是电视机，其控制状态完全符合预期效果。本文设计的智能家电控制系统运行正常稳定，满足设计相关标准和要求。

表1 智能家电控制系统应用功能测试

5 结束语

综上所述，在WiFi技术的应用背景下，本文设计的智能家电控制系统具有操作简单、易学、安装灵活等特点，为用户提供家庭安保防护服务，不仅可以采用远程网络控制的方式，全天监控家庭中各电器的安装运行状态，还能自动完成全气阀关闭、电路关闭等动作。此外，还能结合用户的实际生活规律和需求，为各个电器设备专门设置相应的预约开关机时间，达到节约能源的目的。