基于安卓的智能電源控制系統的研究

趙振濤，陶玉梅

(石家莊信息工程職業學院，河北石家莊 050035)

基于安卓的智能電源控制系統的研究

趙振濤，陶玉梅

(石家莊信息工程職業學院，河北石家莊 050035)

智能電源控制系統是一種基于短距離通信技術的電源控制系統。它包括底層采集與控制層、通信層、系統控制中心層、智能控制器應用層幾部分。底層采用無線傳感網，具體技術需根據不同的場合采用ZigBee、紅外、Wifi等技術，并以嵌入式芯片為核心處理部件；通信層采用目前流行的4G通信；系統控制中心是系統的服務器，內設數據庫，完成數據的處理與控制命令的轉發功能；智能控制器采用安卓手機或終端，所有的應用在此完成。該系統具有運行穩定、可控制性強的優點。

智能電源；開關控制；嵌入式；安卓

電源系統是電氣設備可靠運行的動力系統。隨著通信網絡技術、自動控制及現代電子技術的快速發展，電源系統的智能化控制成為可能。在目前存在的智能電源控制系統中，可定時開關的電源系統是目前市場上比較多見的應用于家居、辦公等民用場合中的的智能型電源控制方式。這種控制是根據使用者事先設定好的時間進行電源開關控制的方式，具有運行可靠，經濟簡單的優點。但隨著市場應用水平的提高，其功能單一及可控制性差的局限已不能適應應用者的需求。功能更為智能化，控制方式更為完善的智能電源系統成為研究的重點。基于此，本文提出了基于安卓的智能電源控制系統的設計方案。

1 智能電源控制系統總體設計

本課題研究的是智能電源的控制系統，系統的基本要求是利用客戶終端設備，通過命令的方式，實現電源的通、斷控制及查看電源的運行狀態。該系統由底層采集與控制層、通信層、系統控制中心層、智能控制器應用層幾部分組成。具體結構如圖1所示。

圖1 系統整體結構圖

如圖1所示，最底層為數據采集與控制層，主要利用無線傳感網來實現電源運行數據的采集和控制命令的執行。數據的采集功能利用各種傳感器來實現，主要有霍爾電流互感器、霍爾電壓互感器及溫度、濕度傳感器等，而控制命令的執行主要依靠繼電器來實現；無線傳感網可以采用的技術有ZigBee、紅外、Wifi等。ZigBee技術主要適合于節點比較多，通信范圍較大，中間有一定障礙物的場合。目前市場上主流的ZigBee芯片為CC2530，工作在2.4 G頻段，傳輸速度較快，成本低，但對于一些有視頻傳輸要求的場合并不適用；紅外傳輸也是短距離傳輸方式，可以很方便地實現無線方式的連接，數據傳輸速度快，目前傳輸速度已達到了4 Mbps，但是存在傳輸距離短、需要點對點直對、無法穿越障礙物的缺點；Wifi是一種速度較快的無線傳輸方式，較適用于居家及辦公場合，速度快、帶寬寬，能夠傳輸圖像及視頻信息，對監控要求較高的場所是一種不錯的選擇。

底層數據采集的核心是嵌入式芯片。在本設計中，嵌入式芯片選用S3C6410，上面根據需要設置ZigBee、紅外、Wifi、4G等通信模塊接口。芯片承擔的是網關的作用，主要的功能是將底層的短距離傳輸協議轉換為4G網絡協議，以便將底層通信與4G網絡連接在一起，完成通信層功能。

系統控制中心層主要完成的是服務器的功能，對網絡通信及數據處理進行管理，同時內設數據庫，用來完成電源狀態數據的處理。在本設計中，服務器程序利用Qt開發平臺來實現。其中最重要的是來自于客戶端數據的處理及控制命令的解析，具體的程序如下所示：

服務器是控制與信息交流的中介，真實實現遠程控制的是終端。在本設計中，設置了三終端方式：PC機終端、手機終端、其他便攜設備方式。本文重點介紹手機終端方式。

2 基于安卓的智能電源控制系統上位機的實現

系統的數據流程按照設計應該是：首先，各個傳感器實時采集的電源信息，通過底層及通信層傳遞到服務器端，由服務器對數據進行整理、存儲。用戶通過賬號和密碼登陸手機客戶端，通過服務器端的驗證后，服務器端將傳感器采集的數據轉發給手機客戶端，客戶端對數據進行顯示和觀察。同時，客戶端也可以向服務器端發送不同的指令來實現對硬件設備的管理。

系統的數據流程圖如圖2。

手機端開發利用Java來實現，采用Android平臺。Android是一種基于Linux的操作系統，采用軟件堆層(software stack，又名以軟件疊層)的架構，主要分為三部分，底層以Linux核心工作為基礎，只提供基本功能，而應用層的實現則由各公司或個人自行開發，主要以Java語言作為編寫程序的基本語言[1]。

在本設計中，手機端最主要的功能是設備管理，顯示服務器傳送來的電源運行參數及下達控制命令，其Java開發的源代碼如下所示：

圖2 系統的數據流程圖

3 總結

本文在對智能電源控制系統進行分析和研究的基礎上，提出一種基于安卓的智能電源控制系統。該系統利用嵌入式系統建立了一個智能電源控制網關，利用無線傳感網采集數據和實現控制命令，利用服務器進行網絡信息及數據的處理和控制命令的轉發，并利用Android提供的應用程序實現電源系統的智能化遠程控制。結果表明：該系統運行可靠、設備簡單、成本低、易擴展，適用于智能控制系統。

[1]耿東久，索岳，陳渝，等.基于Android手機的遠程訪問和控制系統[J].計算機應用，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

趙振濤(1977—)，男，河北省人，講師，碩士，主要研究方向為嵌入式驅動開發、智能家居。