基于IPv6的智能家居移動終端控制系統的設計

仵蒼峰　畢鵬飛

摘要：為了提高家居設施智能化控制水平，給人們的日常生活提供極大的便利，本文利用IPv6技術，設計一款功能完善、實用性強的智能家居移動終端控制系統。首先，從系統架構設計、移動終端架構設計兩個方面入手，完成系統總體設計；其次，從移動終端控制權限模塊設計、智能無線燈光控制模塊設計、智能無線家電紅外遙控學習控制模塊設計等多個方面入手，完成系統功能模塊的科學化設計；最后，測試系統性能。在IPv6技術的應用背景下，本文所設計的智能家居移動終端控制系統運行正常、可靠、穩定，各個功能模塊能夠滿足設計相關要求，希望通過這次研究，能夠為技術人員提供有效地借鑒和參考。

關鍵詞：IPv6技術；智能家居；移動終端控制系統；設計

在互聯網時代，IPv6技術主要是在參照IPv4的基礎上，為網絡用戶提供更加優質的服務質量，并實現對自組網絡的智能化管理和控制。通過將IPv6技術科學地應用到智能家居移動終端控制系統中，不僅可以智能化控制家庭相關設備，還能全面獲取和了解家庭設備使用情況，并遠程化監控家庭設備，從而最大限度地提高家庭娛樂效果。所以，在IPv6技術的應用背景下，如何科學地設計智能家居移動終端控制系統是技術人員必須思考和解決的問題。

一、系統總體設計

（一）系統架構設計

智能家居移動終端控制系統主要包含以下三個部分，分別是客戶端、服務端后臺和智能無線管理中心。通過采用TCP連接方式[1]，可以將客戶端與服務端后臺進行有效地連接，同時，在Socket通訊方式的應用背景下，確?？蛻舳伺c服務端后臺實時、安全地發送和回傳信息數據。智能無線管理中心主要用于對各個通信設備之間的命令執行以及設備狀態的實時化監測。系統架構圖如圖1所示。

（二）移動終端架構設計

移動終端架構設計示意圖如圖2所示，從圖2中可以看出，移動終端架構主要包含以下三種：分別是交互層、控制層、網絡通信層。

1.交互層設計

交互層主要用于設計用戶界面，通過利用交互層，可以將軟件功能直觀地呈現在用戶面前，同時為控制設備、房間區域切換提供了極大地支持。當系統軟件正式啟動后，可以以按鈕的方式直觀、有效地呈現在用戶面前，以便用戶能夠在第一時間全面地了解和掌握相關控制頁面。

2.控制層設計

在實際設計中，控制層需要結合用戶的實際需求，觸控和滑動系統屏幕，并智能化控制界面相關按鈕，再結合指令封裝數據，封裝處理智能無線管理中心所呈現出的各個數據格式，然后將封裝處理后的數據命令安全、可靠地傳輸到網絡數據交互層。

3.網絡通信層設計

通過利用網絡通信層，采用WIFI連接的方式，將服務端與智能無線管理中心進行有效地連接，當連接成功后，對控制層所傳輸的命令數據包進行接收處理，同時還要采用TCP連接方式，向服務端、智能無線管理中心安全、可靠地傳輸相關命令數據包。在此基礎上，還要采用多線程方式，對本地端口進行實時監聽處理，由服務器端、智能無線管理中心負責相關數據信息的接收和回傳處理。

二、系統功能模塊設計

為了充分發揮和利用IPv6技術的應用優勢，提高智能家居移動終端控制系統的穩定性和實用性，技術人員完成對移動終端控制權限模塊、智能無線燈光控制模塊、智能無線家電紅外遙控學習控制模塊等模塊的科學化設計[2]。在實際設計中，這些功能所選用的開發工具和開發語言分別是eclipse、JAVA，整個web展示主要運用了三種技術，分別是JSP技術、Spring技術和Hibernate技術，其中，JSP技術應用于移動終端控制權限模塊設計[3]；Spring技術應用于智能無線燈光與窗簾控制模塊設計；Hibernate技術應用于智能無線家電紅外遙控學習控制模塊設計。

（一）移動終端控制權限模塊設計

在綜合考慮用戶實際使用需求的基礎上，針對硬件設備控制權限情況，借助移動終端，完成對三層權限控制，從而保證個人家庭控制權限設計質量，避免其他用戶非法入侵和訪問系統。三層權限主要包含移動終端與服務端激活碼匹配、賬號與密碼匹配、賬號與智能無線管理中心匹配等，只有符合以上三個條件[4]，才能賦予用戶登錄和訪問客戶端權限，以此實現對各個賬戶的統一化、智能化控制。

（二）智能無線燈光控制模塊設計

該模塊主要用于對房屋內各個地方燈光的智能化開啟和關閉，并結合場景控制需求，采用一次輕觸操作的方式，智能化轉換多路燈光場景。同時，利用可調光功能能夠對房屋內各個燈光的亮度進行統一調節，實現對多種家庭場景的智能化設置[5]。此外，還要利用WIFI網絡，幫助用戶隨時隨地地智能化調控各個房間設備。

（三）智能無線家電紅外遙控學習控制模塊

當家電內部用到紅外遙控器，通過利用移動終端，為用戶提供持續學習功能，并對家電紅外遙控器各項學習功能進行移動，使其移動到家電控制模塊中。但是，紅外遙控器需要控制內部用到多種多樣的家電種類，同時，廠家不同，所生產的家電遙控器也存在一定的差異[6]，所以，在設計智能無線家電紅外遙控學習控制模塊期間，要重點做好對各個家電紅外遙控器學習模塊的設計，并在參照遙控器按鍵的基礎上，智能化控制相關產品功能。

（四）智能無線窗簾控制模塊設計

該模塊主要包含三項窗簾模塊、窗簾開啟模塊、窗簾關閉模塊，因此，在控制移動終端客戶端期間，要針對性地設計三種窗簾按鈕，分別是開啟按鈕、關閉按鈕和暫停按鈕。通過一次性點擊硬件，可以連續化、自動化啟動窗簾、開啟按鈕，確保窗簾處于完全開啟狀態；同理，通過采用一次性點擊硬件的方式[7]，啟用窗簾關閉按鈕，使得窗簾處于完全關閉狀態。當停止不動的窗簾接收到按鈕開啟命令時，會自動進入到完全開啟狀態；同理，當停止不動的窗簾接收到按鈕關閉命令時，會自動進入到完全關閉狀態。

（五）智能無線情景服務模式設計

情景信息主要有兩種，一種是系統功能信息，另一種是用戶行為所產生的信息，這些信息涉及用戶資料、位置信息和環境信息等。通過系統化采集和整理這些信息，并選用合適的計算方式，可以確定出系統需要完成的動作。

家居情景要素主要包含以下四種類型：

①環境。環境要素具有一定的特殊性，主要集中體現在溫度、濕度、氣體等自然狀態中，通過利用相關傳感器，獲取所需要信息。

②實體。實體除了包含設備外，還涉及空間和人兩種類型。

③時間。時間作為一種特殊因素，每時每刻都存在。

④活動?；顒映丝梢杂糜趯Σ煌瑢嶓w間靜態關系的刻畫外，還可以用于對不同實體間動態關系的刻畫。用戶通過利用該系統，可以添加和設置所需的場景控制模式，同時，通過科學地設置設施狀態，可以解決系統功能執行時間延遲的問題。情景服務主要是指借助該系統的多種功能，科學地調整和設置家居情景，確保所設置好的家居情景能夠完全滿足用戶的使用需求。情景服務模式主要包含到家模式、離家模式，其中，到家模式主要是指主人離家后再次返回到家中；離家模式主要是指房屋從原有無人狀態快速轉入到無人值守的狀態。

三、系統性能測試

為了更好地驗證系統運行性能，現從以下兩個方面入手，對系統的5G模塊間通信穩定性、燈光和窗簾控制穩定性進行全面化測試。

（一）5G模塊間通信穩定性測試

為了給無線通信控制提供穩定、安全的網絡環境，相關人員要系統化測試5G模塊間通信的穩定性，從而更好地驗證數據傳輸的安全性和精確性[8]，測試步驟如下：

首先，將不同類型的協議程序加入三個CC2511中，其中一個CC2511與MID進行有效地連接，另外兩個CC2511與電腦USB口之間建立有效的連接關系，并形成以下兩個節點，分別是AP節點、ED節點。其次，將兩個CC2511直接連接到兩種PC上，不斷地增加MID與AP的距離。

最后，通過對編寫好的調試程序進行啟動處理，并利用MID完成對相關數據的實時化、安全化發送，同時，利用接收端對串口調試工具進行啟動處理，從而完成對所需數據的接收，5G模塊間通信穩定性測試結果如表1所示。

從表1中的數據可以看出，當兩個CC2511之間通信距離遠遠低于8m時，各個無線模塊之間的通信效果比較穩定[9]；當兩個CC2511間通信距離不斷增加時，會不斷地降低通信的可靠性和穩定性，由此可見，距離是影響通信穩定性的首要因素。

（二）控制中心對燈光及窗簾控制的測試

控制中心控制燈光流程是通過利用MID，將延遲出發時間發送到燈光控制模塊，并結合所獲得的數據，對可控出發時間進行科學化設置[10]，從而達到智能化控制燈光的目的。燈光控制測試結果如表2所示。從表2中的數據可以看出，通過利用燈光控制模塊，可以智能化控制燈光，這表明系統相關觸發程序具有較高的正確性，同時，也體現出協議通信的穩定性。

為了更好地驗證最終測試結果，技術人員要系統化測試窗簾控制模塊，而窗簾控制模塊主要包含開啟模塊、關閉模塊、暫停模塊，因此，技術人員要對這三種子模塊進行系統化測試。當窗簾正在移動時，如果要對其啟用暫停模塊，系統會出現5s延遲問題。經過系統化分析發現，導致這種現象的原因包含以下兩點：

①當信號傳輸到窗簾處理器時，會因為慣性而無法在最短時間內暫停當前正在移動的窗簾。

②系統硬件電路在實際應用中，電壓波形整流電路精確度較低，解決這一問題的有效方案是優化硬件電路。

四、結束語

綜上所述，在IPv6技術的應用背景下，本文所設計的智能家居移動終端控制系統主要運用了C/S架構模式，依次完成對移動終端控制權限模塊、智能無線燈光控制模塊、智能無線家電紅外遙控學習控制模塊等多個模塊的科學化設計，有效地保證了系統功能的實現效果。通過將該系統科學地應用到遠程家居管理中，可以實現對家居基本設施的遠程化、智能化控制，極大地提高了用戶家庭娛樂效果。由此可見，本文所設計的智能家居移動終端控制系統具有較高的應用價值和應用前景，值得被進一步推廣和應用。

參? 考? 文? 獻

[1]錢程，韓太林.移動終端下的智能家居控制系統設計及應用[J].中國新通信，2016，18（20）：108-108.

[2]倪海鷗.基于互聯網的iOS智能家居移動終端控制系統[J].福建電腦，2018，34（3）：126-128.

[3]韓子康，陳金鷹，徐曾萍.移動終端控制下的智能家居安全問題[J].通訊世界，2016（4）：264-264.

[4]吳青林，周天宏.基于移動終端和LabVIEW的智能家居控制系統研究[J].現代電子技術，2016，39（2）：130-132，136.

[5]董萍.基于Android的智能家居控制系統的設計與實現[J].河北北方學院學報（自然科學版），2017，33（7）：19-23，31.

[6]王康.NeST智能家居控制系統的設計與應用[J].電子測試，2018（15）：78-79.

[7]何文樂.基于物聯網和wifi的智能家居移動控制系統[J].信息通信，2016（2）：90-91.

[8]江新道，張芹.基于ZigBee和Android的智能家居終端控制系統的設計[J].電腦知識與技術，2018，14（18）：169-172，177.

[9]許增杰，石麗梅，諶鑫，等.基于OneNET的智能家居控制系統設計[J].現代信息科技，2022，6（3）：158-161.

[10]張婷婷.一種智能家居手機app控制系統的設計及實際應用探索[J].電子測試，2017（19）：53，34.

仵蒼峰（1973.10-），男，漢族，山東菏澤，碩士研究生，高級經濟師，研究方向：企業經濟管理。