無線WiFi對家庭供暖的遠程控制

摘 要：隨著科學與技術的發展，WiFi技術已成為當前最流行的無線局域網技術，具有組網簡單、易于擴展等優點。通過對無線WiFi技術的研究，文章提出了通過無線WiFi技術對家庭供暖的遠程控制方案，本系統通過無線WiFi模塊與STM32之間進行信息傳遞，從而達到遠程控制室溫的效果。控制系統把采集的數據信息傳輸給遠程終端，并將信息上傳到供熱公司，以供熱費的計算或供熱決策的調整。

關鍵詞：WiFi技術；遠程控制；無線局域網；STM32

引言

文章所設計的智能供暖系統是利用了WiFi網絡，通過使用智能手機或者平板電腦向智能供暖系統發送控制信號，由一系列傳感器和控制器實現指定的操作，實現對溫度的智能控制。WiFi的傳輸速率相對較高，具有比較強的抗干擾的能力，能夠在大多數環境中使用，也能夠和有限網絡實現無縫對接。

1 WiFi技術的介紹和系統組成

無線WiFi技術是一種短程的無線傳輸的技術，其最大的優點在于傳輸速度，在信號比較弱的地方或者有干擾的情況下可以調整帶寬，對網絡的可靠性和穩定性進行了有效的保障。它的傳輸距離比較長，開放區域中，無線的通信距離為305米，使用特殊技術的話能夠達到1000米； WiFi可以方便和現有的有線網進行整合，降低成本。近幾年來，WiFi在智能家居、移動端以及嵌入式等設備的環境中使用頻繁。

無線WiFi系統是由無線接入點（AP），無線控制器和無線網卡三部分組成。無線接入點也就是遠端基站，是無線進行收發的基本單元，是終端和智能供暖系統直接進行無線通信的中轉站。無線控制器數對無線接入點進行管理，組成智能的無線網絡。無線網卡是無需通過網線連接，直接采用無線對數據進行傳輸的終端。

2 系統框架設計

WiFi遠程控制的供暖系統主要完成以下兩大功能：（1）對多個房間的溫度進行實時的監控；（2）通過手機端對WiFi設備的參數進行修改。

WiFi遠程控制的智能供暖系統的主體框架主要包括AP接入點、手機客戶端和系統終端三大部分，文章主要研究系統終端部分，它由WiFi終端節點、STM32單片機和電動閥門構成。傳感器采集的數據利用單片機通過SPI接口傳送給AP接入點，最終達到實現有線網和無線網的數據交換。系統整體結構圖如圖1所示。

3 詳細設計

3.1 系統終端的系統設計

手機端和系統終端之間的通信是由低功耗SimpleWiFi模塊完成的，具體的通信過程由以下兩個過程組成：

（1）無線WiFi數據傳輸：利用無線WiFi實現手機端和系統終端的通信，整個網絡采用的是單個AP接入的方式，整個過程無需外網的接入，降低了成本。

（2）異步串口的通信：用來連接WiFi模塊和STM32單片機之間進行數據的傳輸，WiFi模塊和STM32單片機之間的通信采用的是UART協議，這個協議是數據鏈路層的協議，主要用到了其中的RS-232和RS-485的串口通信，此協議是一種低速的通信協議，應用于各個通信領域。整個過程是由STM32和WiFi模塊自帶的串口進行的，無需其他設備的輔助，節約成本。

通信的具體流程為：在手機端填寫要進行調整溫度的房間以及要調成的溫度，然后用手機發送請求信號，信號通過WiFi網絡傳輸到WiFi的終端節點，接著通過串口把數據傳送給STM32單片機，最終由STM32單片機將接收到的數據進行解析，解析為具體的指令，執行相應的指令以完成指定的功能。

3.2 Simpwifi模塊設置

Simplewifi模塊最簡單的設置方式是利用瀏覽器進行設置，具體過程如下：

（1）模塊上電后復位引腳與GND相連（模塊恢復出廠設置默認IP為192.168.2.1）初始用戶名為：admin，密碼為：123456。（2）利用筆記本電腦的無線網卡連接Simplewifi模塊，此時Simplewifi作為路由器使用，無密碼。（3）打開瀏覽器，然后打開一個網頁，進入到登錄頁面，輸入初始的用戶名和密碼跳轉到配置頁面。（4）設置串口通信的參數。波特率：

9600，8位數據位，無校驗位，1位停止位。（5）修改模塊名與登錄密碼。（6）設置模塊為服務器或者為客戶端，傳輸層協議是UDP通信協議或者TCP通信協議。

4 網絡拓撲以及協議的選擇

4.1 WiFi網絡的拓撲結構的選擇

WiFi無線網絡主要有兩種拓撲結構，一種是Ad hoc網，一種是Infra網。Ad hoc網是自組網的結構，在該網絡結構中不需要中心AP，可以通過自身來建立網絡。Infra網是有基礎設施的網絡，必須接入中心的AP才能夠進行通信，終端節點是不能夠通過系統本身的節點進行通信的。

我們采用的是Infra網絡拓撲結構，智能供暖系統是由單個AP（WiFi模塊或者家里的路由器）發起，手機和系統終端分別接入到本網絡，實現手機和系統終端的數據傳輸。

4.2 傳輸層協議的選擇

TCP協議是面向連接的可靠傳輸協議，在進行數據傳輸之前先要經過三次握手建立連接，在通信發過程中，為了保證數據的可靠性，需要對收到的數據進行確認，在通信結束后需要經過四次揮手斷開連接，其主要優點在于能夠實現通信的可靠性，缺點是降低了數據傳輸的有效性。UDP協議是面向無連接的，傳輸效率比較高，但是不能保證數據的可靠傳輸。

鑒于現代網絡的高速發展，帶寬已經足夠寬，使用TCP協議進行通信時的速度慢的缺點人們已經幾乎不能察覺，造不成影響，所以對于本系統來說選擇TCP協議實現手機與終端設備間的通信，可以實現手機與終端設備之間的間接通信。

5 結束語

本系統主要是應用在家庭供暖系統的遠程遙控中，系統的成功實現主要在于無線WiFi技術的實現，通過線AP能夠實現相對較遠距離的無線傳輸，用戶可以通過移動終端對室內的溫度進行實時的監控，并且能夠實現對溫度進行調整。該系統傳輸數據的速度相對較快，可靠性有保障，而且安裝快捷，不需要進行電纜的鋪設，實現簡單，操作也方便容易，實現了資源的節約和熱費的節約，并且能夠合理利用資源，生產效率能夠達到進一步的提高，經濟效益較明顯。伴隨著無線網絡的應用在全國范圍內不斷擴展，該系統的適應性及實用性將有更多的體現。

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