基于IPv6的智能家居移动终端控制系统的设计

仵苍峰　毕鹏飞

摘要：为了提高家居设施智能化控制水平，给人们的日常生活提供极大的便利，本文利用IPv6技术，设计一款功能完善、实用性强的智能家居移动终端控制系统。首先，从系统架构设计、移动终端架构设计两个方面入手，完成系统总体设计；其次，从移动终端控制权限模块设计、智能无线灯光控制模块设计、智能无线家电红外遥控学习控制模块设计等多个方面入手，完成系统功能模块的科学化设计；最后，测试系统性能。在IPv6技术的应用背景下，本文所设计的智能家居移动终端控制系统运行正常、可靠、稳定，各个功能模块能够满足设计相关要求，希望通过这次研究，能够为技术人员提供有效地借鉴和参考。

关键词：IPv6技术；智能家居；移动终端控制系统；设计

在互联网时代，IPv6技术主要是在参照IPv4的基础上，为网络用户提供更加优质的服务质量，并实现对自组网络的智能化管理和控制。通过将IPv6技术科学地应用到智能家居移动终端控制系统中，不仅可以智能化控制家庭相关设备，还能全面获取和了解家庭设备使用情况，并远程化监控家庭设备，从而最大限度地提高家庭娱乐效果。所以，在IPv6技术的应用背景下，如何科学地设计智能家居移动终端控制系统是技术人员必须思考和解决的问题。

一、系统总体设计

（一）系统架构设计

智能家居移动终端控制系统主要包含以下三个部分，分别是客户端、服务端后台和智能无线管理中心。通过采用TCP连接方式[1]，可以将客户端与服务端后台进行有效地连接，同时，在Socket通讯方式的应用背景下，确保客户端与服务端后台实时、安全地发送和回传信息数据。智能无线管理中心主要用于对各个通信设备之间的命令执行以及设备状态的实时化监测。系统架构图如图1所示。

（二）移动终端架构设计

移动终端架构设计示意图如图2所示，从图2中可以看出，移动终端架构主要包含以下三种：分别是交互层、控制层、网络通信层。

1.交互层设计

交互层主要用于设计用户界面，通过利用交互层，可以将软件功能直观地呈现在用户面前，同时为控制设备、房间区域切换提供了极大地支持。当系统软件正式启动后，可以以按钮的方式直观、有效地呈现在用户面前，以便用户能够在第一时间全面地了解和掌握相关控制页面。

2.控制层设计

在实际设计中，控制层需要结合用户的实际需求，触控和滑动系统屏幕，并智能化控制界面相关按钮，再结合指令封装数据，封装处理智能无线管理中心所呈现出的各个数据格式，然后将封装处理后的数据命令安全、可靠地传输到网络数据交互层。

3.网络通信层设计

通过利用网络通信层，采用WIFI连接的方式，将服务端与智能无线管理中心进行有效地连接，当连接成功后，对控制层所传输的命令数据包进行接收处理，同时还要采用TCP连接方式，向服务端、智能无线管理中心安全、可靠地传输相关命令数据包。在此基础上，还要采用多线程方式，对本地端口进行实时监听处理，由服务器端、智能无线管理中心负责相关数据信息的接收和回传处理。

二、系统功能模块设计

为了充分发挥和利用IPv6技术的应用优势，提高智能家居移动终端控制系统的稳定性和实用性，技术人员完成对移动终端控制权限模块、智能无线灯光控制模块、智能无线家电红外遥控学习控制模块等模块的科学化设计[2]。在实际设计中，这些功能所选用的开发工具和开发语言分别是eclipse、JAVA，整个web展示主要运用了三种技术，分别是JSP技术、Spring技术和Hibernate技术，其中，JSP技术应用于移动终端控制權限模块设计[3]；Spring技术应用于智能无线灯光与窗帘控制模块设计；Hibernate技术应用于智能无线家电红外遥控学习控制模块设计。

（一）移动终端控制权限模块设计

在综合考虑用户实际使用需求的基础上，针对硬件设备控制权限情况，借助移动终端，完成对三层权限控制，从而保证个人家庭控制权限设计质量，避免其他用户非法入侵和访问系统。三层权限主要包含移动终端与服务端激活码匹配、账号与密码匹配、账号与智能无线管理中心匹配等，只有符合以上三个条件[4]，才能赋予用户登录和访问客户端权限，以此实现对各个账户的统一化、智能化控制。

（二）智能无线灯光控制模块设计

该模块主要用于对房屋内各个地方灯光的智能化开启和关闭，并结合场景控制需求，采用一次轻触操作的方式，智能化转换多路灯光场景。同时，利用可调光功能能够对房屋内各个灯光的亮度进行统一调节，实现对多种家庭场景的智能化设置[5]。此外，还要利用WIFI网络，帮助用户随时随地地智能化调控各个房间设备。

（三）智能无线家电红外遥控学习控制模块

当家电内部用到红外遥控器，通过利用移动终端，为用户提供持续学习功能，并对家电红外遥控器各项学习功能进行移动，使其移动到家电控制模块中。但是，红外遥控器需要控制内部用到多种多样的家电种类，同时，厂家不同，所生产的家电遥控器也存在一定的差异[6]，所以，在设计智能无线家电红外遥控学习控制模块期间，要重点做好对各个家电红外遥控器学习模块的设计，并在参照遥控器按键的基础上，智能化控制相关产品功能。

（四）智能无线窗帘控制模块设计

该模块主要包含三项窗帘模块、窗帘开启模块、窗帘关闭模块，因此，在控制移动终端客户端期间，要针对性地设计三种窗帘按钮，分别是开启按钮、关闭按钮和暂停按钮。通过一次性点击硬件，可以连续化、自动化启动窗帘、开启按钮，确保窗帘处于完全开启状态；同理，通过采用一次性点击硬件的方式[7]，启用窗帘关闭按钮，使得窗帘处于完全关闭状态。当停止不动的窗帘接收到按钮开启命令时，会自动进入到完全开启状态；同理，当停止不动的窗帘接收到按钮关闭命令时，会自动进入到完全关闭状态。

（五）智能无线情景服务模式设计

情景信息主要有两种，一种是系统功能信息，另一种是用户行为所产生的信息，这些信息涉及用户资料、位置信息和环境信息等。通过系统化采集和整理这些信息，并选用合适的计算方式，可以确定出系统需要完成的动作。

家居情景要素主要包含以下四种类型：

①环境。环境要素具有一定的特殊性，主要集中体现在温度、湿度、气体等自然状态中，通过利用相关传感器，获取所需要信息。

②实体。实体除了包含设备外，还涉及空间和人两种类型。

③时间。时间作为一种特殊因素，每时每刻都存在。

④活动。活动除了可以用于对不同实体间静态关系的刻画外，还可以用于对不同实体间动态关系的刻画。用户通过利用该系统，可以添加和设置所需的场景控制模式，同时，通过科学地设置设施状态，可以解决系统功能执行时间延迟的问题。情景服务主要是指借助该系统的多种功能，科学地调整和设置家居情景，确保所设置好的家居情景能够完全满足用户的使用需求。情景服务模式主要包含到家模式、离家模式，其中，到家模式主要是指主人离家后再次返回到家中；离家模式主要是指房屋从原有无人状态快速转入到无人值守的状态。

三、系统性能测试

为了更好地验证系统运行性能，现从以下两个方面入手，对系统的5G模块间通信稳定性、灯光和窗帘控制稳定性进行全面化测试。

（一）5G模块间通信稳定性测试

为了给无线通信控制提供稳定、安全的网络环境，相关人员要系统化测试5G模块间通信的稳定性，从而更好地验证数据传输的安全性和精确性[8]，测试步骤如下：

首先，将不同类型的协议程序加入三个CC2511中，其中一个CC2511与MID进行有效地连接，另外两个CC2511与电脑USB口之间建立有效的连接关系，并形成以下两个节点，分别是AP节点、ED节点。其次，将两个CC2511直接连接到两种PC上，不断地增加MID与AP的距离。

最后，通过对编写好的调试程序进行启动处理，并利用MID完成对相关数据的实时化、安全化发送，同时，利用接收端对串口调试工具进行启动处理，从而完成对所需数据的接收，5G模块间通信稳定性测试结果如表1所示。

从表1中的数据可以看出，当两个CC2511之间通信距离远远低于8m时，各个无线模块之间的通信效果比较稳定[9]；当两个CC2511间通信距离不断增加时，会不断地降低通信的可靠性和稳定性，由此可见，距离是影响通信稳定性的首要因素。

（二）控制中心对灯光及窗帘控制的测试

控制中心控制灯光流程是通过利用MID，将延迟出发时间发送到灯光控制模块，并结合所获得的数据，对可控出发时间进行科学化设置[10]，从而达到智能化控制灯光的目的。灯光控制测试结果如表2所示。从表2中的数据可以看出，通过利用灯光控制模块，可以智能化控制灯光，这表明系统相关触发程序具有较高的正确性，同时，也体现出协议通信的稳定性。

为了更好地验证最终测试结果，技术人员要系统化测试窗帘控制模块，而窗帘控制模块主要包含开启模块、关闭模块、暂停模块，因此，技术人员要对这三种子模块进行系统化测试。当窗帘正在移动时，如果要对其启用暂停模块，系统会出现5s延迟问题。经过系统化分析发现，导致这种现象的原因包含以下两点：

①当信号传输到窗帘处理器时，会因为惯性而无法在最短时间内暂停当前正在移动的窗帘。

②系统硬件电路在实际应用中，电压波形整流电路精确度较低，解决这一问题的有效方案是优化硬件电路。

四、结束语

综上所述，在IPv6技术的应用背景下，本文所设计的智能家居移动终端控制系统主要运用了C/S架构模式，依次完成对移动终端控制权限模块、智能无线灯光控制模块、智能无线家电红外遥控学习控制模块等多个模块的科学化设计，有效地保证了系统功能的实现效果。通过将该系统科学地应用到远程家居管理中，可以实现对家居基本设施的远程化、智能化控制，极大地提高了用户家庭娱乐效果。由此可见，本文所设计的智能家居移动终端控制系统具有较高的应用价值和应用前景，值得被进一步推广和应用。

参  考  文  献

[1]钱程，韩太林.移动终端下的智能家居控制系统设计及应用[J].中国新通信，2016，18（20）：108-108.

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[3]韩子康，陈金鹰，徐曾萍.移动终端控制下的智能家居安全问题[J].通讯世界，2016（4）：264-264.

[4]吴青林，周天宏.基于移动终端和LabVIEW的智能家居控制系统研究[J].现代电子技术，2016，39（2）：130-132，136.

[5]董萍.基于Android的智能家居控制系统的设计与实现[J].河北北方学院学报（自然科学版），2017，33（7）：19-23，31.

[6]王康.NeST智能家居控制系统的设计与应用[J].电子测试，2018（15）：78-79.

[7]何文乐.基于物联网和wifi的智能家居移动控制系统[J].信息通信，2016（2）：90-91.

[8]江新道，张芹.基于ZigBee和Android的智能家居终端控制系统的设计[J].电脑知识与技术，2018，14（18）：169-172，177.

[9]许增杰，石丽梅，谌鑫，等.基于OneNET的智能家居控制系统设计[J].现代信息科技，2022，6（3）：158-161.

[10]张婷婷.一种智能家居手机app控制系统的设计及实际应用探索[J].电子测试，2017（19）：53，34.

仵蒼峰（1973.10-），男，汉族，山东菏泽，硕士研究生，高级经济师，研究方向：企业经济管理。