一種校園外景設備遠程控制系統設計與實現＊

張凱寧，楊啟明，黃瑞鑫，閆浩澤，田宇琦，李愛寧

（河北水利電力學院 自動化與通信工程學院，河北 滄州061001）

學校是社會體系的一部分，同時也是消耗水能、電能的大戶。目前，各級學校由于工作員工及校園內各類耗能設備的增多，出現了管理維護工作繁重、能源浪費嚴重的現象[1]。本設計開發了一個基于移動終端控制的校園外景設備控制系統，主要通過智能移動終端實現對校園外景設備的遠程控制。通過利用無線傳輸與控制系統實現對校園內路燈、灌溉設施、光美化等校園外景設備的遠程實時控制，實現校園節能和節約人力成本的目的。

1 系統結構

系統主要包括外景設備（包括控制模塊、無線通信模塊）、控制端模塊（包括移控制端模塊、遠程控制平臺）兩部分。系統結構如圖1 所示。

圖1 系統結構圖

1.1 外景設備

外景設備主要包括設備控制模塊和無線通信模塊。控制模塊的主要功能是控制設備的啟動/停止。無線通信模塊根據外景設備自身的特點及所處位置，分別選用Wi-Fi 模塊、GPRS 模塊和藍牙模塊3 種不同通信方式。

1.2 控制端模塊

控制端模塊主要包括移動控制端和遠程控制平臺兩個模塊。移動控制端模塊主要是采用手機、平板等移動終端通過使用Wi-Fi、GPRS 以及藍牙等通信方式，實現對外景設備的實時控制。遠程控制平臺的主要功能是遠程顯示外景設備的實時運行狀態以及遠程控制設備的運行。

1.2.1 Wi-Fi 模塊

本系統Wi-Fi 模塊選擇的是ESP8266，ESP8266 模塊屬于串口轉無線芯片，內部自帶固件，用戶無需編寫時序信號，操作簡單。ESP8266 模塊引出6個引腳，如圖2 所示，其中有4個引腳用于通信。

圖2 Wi-Fi 模塊引腳圖

1.2.2 藍牙模塊

本系統中藍牙通信模塊選用HC-05，本模塊有兩種工作模式：命令響應和自動連接。第一種模式下，可以通過配置AT 指令，實現與單片機直連，實現透傳[2]。HC-05 模塊引腳如圖3 所示。

1.2.3 單片機選擇

本系統選擇STC90C516RD 單片機，該單片機具有抗干擾強、運算速度高、功耗低的優點。

單片機引腳如圖4 所示[3-4]。

2 系統實現

2.1 外景設備模塊

系統功能結構如圖5 所示。

圖3 HC-05 模塊引腳圖

圖4 單片機引腳圖

圖5 功能結構圖

主要通過單片機和PLC 實現對外景設備的實時啟動/停止控制。控制模塊通過無線通信模塊接收來自控制端的控制指令，對外景設備進行實時控制。

2.2 控制端模塊

2.2.1 遠程控制平臺

遠程控制平臺采用VB.NET+MySql 數據庫開發，系統采用B/S 模式。遠程控制平臺主要功能是實時顯示外景設備的運行狀態，將外景設備的啟停狀態可視化。同時，移動控制端通過訪問遠程控制平臺實時查看外景設備的運行狀態，根據運行狀態對外景設備進行控制。

2.2.2 移動控制端

移動控制端APP 采用Android Studio 開發，通過移動端的Wi-Fi 模塊、藍牙模塊以及GPRS 卡實現和外景設備的通信，將實時控制指令發送給外景設備控制模塊，實現對外景設備的實時移動控制，提高外景設備控制的控制效率。移動端控制端APP 如圖6 所示。

圖6 移動控制端APP

3 性能分析

經實踐測試，通過采用課題設計的校園外景遠程控制系統能有效地實現對校園外景設備的遠程控制，提高了外景設備使用壽命，降低了外景設備的耗能。