微信實施LED照明智能控制的方法的概述

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，3G時代的到來，云計算與云網(wǎng)絡(luò)相涌而出，大數(shù)據(jù)的視頻可以直接下載到智能手機(jī)終端在線觀看，沒有絲毫地停滯。在這樣的大環(huán)境下，智能家居技術(shù)也在發(fā)生翻天覆地的變化?，F(xiàn)階段知名品牌的智能控制產(chǎn)品仍以有線為主，如施耐德的C-BUS[1]、ABB的I-BUS、Honeywell的H-BUS、愛默爾的M-BUS，以及羅格朗TCL的SCS-BUS，基本上都是清一色的現(xiàn)場總線技術(shù)。隨著民用射頻無線通信技術(shù)的日漸成熟，如WiFi與ZigBee等[2]，較之有線技術(shù)有安裝拆卸方便、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉等明顯優(yōu)勢。這些優(yōu)勢加之云網(wǎng)絡(luò)的快捷與大數(shù)據(jù)存儲傳輸，將在照明、家電、安防等領(lǐng)域掀起一場轟轟烈烈的無線化智能控制革命。

　　自2012年8月23日騰訊微信公眾平臺正式上線以來，目前用戶遠(yuǎn)超過3億，在城市里普及率極高，基本上人人都在用微信。微信的新功能尤其為當(dāng)代青年熱愛，方便的語音信息收發(fā)只耗極少流量，較之于電話更省錢，也更酷。圖片收發(fā)再不用額外開通GPRS功能，也不用害怕圖片太大發(fā)不出去，一切都在彈指之間便輕松完成。

　　本文所述技術(shù)是嫁接在微信公眾平臺及其云網(wǎng)絡(luò)的一種智能控制技術(shù)，以下簡稱為微信智控。微信智控技術(shù)功能強(qiáng)大，所涉范圍極廣，可以應(yīng)用在絕大多數(shù)智能控制場合。本文以智慧家居為例，將詳細(xì)闡述其基本原理及其強(qiáng)大的功能。

　　微信智控在智慧家居中的基本應(yīng)用如圖1所示，當(dāng)用戶在控制端通過手機(jī)或電腦上的微信向應(yīng)用端發(fā)送文字、語音與圖片等信息時，這一信息很快會通過3G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綉?yīng)用端附近的路由器。通過網(wǎng)線TCP/IP協(xié)議，路由器再將信息傳輸給微信智控網(wǎng)關(guān)(一種專門用于微信智控通信的網(wǎng)關(guān))，該網(wǎng)關(guān)一邊進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，一邊進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，并很快將信息轉(zhuǎn)換成新的指令[3]。新指令在智慧照明、智慧家電與智慧安防應(yīng)用中有不同的表現(xiàn)形式與傳輸方式，下面分別來論述它們。

　　一、微信智控之智慧照明

　　1.初識ZigBee協(xié)議

　　每個家庭都需要用燈具來照明，而控制燈具的方法現(xiàn)階段國內(nèi)仍以普通開關(guān)為主，少數(shù)采用紅外遙控、315MHz與433MHz射頻遙控等方式。微信智控系統(tǒng)中采用2.4GHz的ZigBee協(xié)議[4]，而ZigBee采用了按需路由AODV算法，可以輕松地實現(xiàn)燈具之間的智能組網(wǎng)、智能擇路，遠(yuǎn)距離無線傳遞信息。如圖2(a)所示，當(dāng)ZigBee遙控開關(guān)(1號節(jié)點)對節(jié)點12的臺燈發(fā)出指令時，根據(jù)AODV算法，指令將被傳輸?shù)焦?jié)點3，然后是節(jié)點7、節(jié)點10、最后到達(dá)臺燈，臺燈根據(jù)指令做出相應(yīng)的動作，如開、關(guān)、調(diào)光、定時等。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上2號節(jié)點與7號節(jié)點被移除時，如圖2(b)所示，1號節(jié)點開關(guān)發(fā)出的指令時，會重新計算路線，新路線將途經(jīng)節(jié)點3、節(jié)點6、節(jié)點11，最后到達(dá)節(jié)點12臺燈。由此可見，只要每兩個節(jié)點之間能保持通訊，則節(jié)點的增減不會對通訊造成影響。

　　2. 智慧照明原理

　　(1)遠(yuǎn)程控制方式

　　當(dāng)你身在千里之外使用手機(jī)上微信，并想控制家里的燈具照明時，你只需輕敲鍵盤輸入文字，或直接說話錄音，即可將指令經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送到你家的路由器上。路由器再將指令通過網(wǎng)線傳輸給微信智控網(wǎng)關(guān)。如圖3所示，微信智控網(wǎng)關(guān)則將指令按ZigBee協(xié)議打包并通過ZigBee天線向外輻射出去。應(yīng)用端ZigBee無線收發(fā)模塊[5]內(nèi)置于燈具內(nèi)，相鄰的兩個燈具之間可以相互通訊。眾多的燈具便可以組成一個照明網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)將按需路由算法AODV找到最優(yōu)傳輸路線，并最終將指令發(fā)送到目標(biāo)燈具，目標(biāo)燈具則會立馬按照指令做出相應(yīng)的反應(yīng)，如開、關(guān)、調(diào)光、定時，或回傳當(dāng)前工作狀態(tài)。

　　(2)遙控控制方式

　　微信智控之智慧照明系統(tǒng)不僅支持遠(yuǎn)距離控制燈具，同時還能完全兼容近距離遙控。從圖3可以看出，近距離遙控的控制端主要有微信智控主機(jī)、電腦、手機(jī)與遙控器四種。它們的控制方式分別如下：第一種控制方式。主要是針對微信智控主機(jī)、電腦與手機(jī)設(shè)計的，這三種機(jī)器上安裝有相應(yīng)的APP應(yīng)用軟件，可以直接對家里的每盞燈進(jìn)行開、關(guān)、調(diào)光與延時等操作。這三種機(jī)器都是通過WiFi與路由器互通，它們發(fā)出的指令到路由器后通過網(wǎng)線傳輸給微信智控網(wǎng)關(guān)，該網(wǎng)關(guān)再將指令通過ZigBee天線與照明網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)侥繕?biāo)燈具，該燈具根據(jù)要求做出相應(yīng)的動作，并可回傳當(dāng)時的工作狀態(tài)?？梢娺@一控制方式中，當(dāng)指令到達(dá)路由器后，與遠(yuǎn)程控制方式基本相同。第二種控制方式，即遙控器控制方式。每個燈具在遙控器上都有一個位置按鍵與之對應(yīng)，而像調(diào)光與延時等功能鍵則是共用的。舉個例子來說明，如打開臺燈并調(diào)到50%亮度，操作起來就是先按遙控器與臺燈對應(yīng)的按鍵，此時表明后面的功能設(shè)定是針對臺燈的，與其他燈具無關(guān)。當(dāng)臺燈收到“點名”指令時，就會將目前狀態(tài)置反，即如果原來臺燈是亮的，現(xiàn)在就會被關(guān)掉；如果原來臺燈是滅的，現(xiàn)在就會被點亮。臺燈點亮后，再用手指直接點擊連續(xù)調(diào)光環(huán)50%的位置即可。此種方式最為簡單，不需要路由器與網(wǎng)關(guān)等設(shè)備便可輕松實現(xiàn)控制燈具。　　二、 微信智控之智慧家電

　　1.遠(yuǎn)程控制方式

　　遠(yuǎn)程控制方式與智慧照明相類似，當(dāng)你在外地通過手機(jī)或電腦使用微信發(fā)送指令控制家里的空調(diào)、彩電與電飯等家電時，指令很快便會通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)郊依锏穆酚善魃?，路由器再將指令通過TCP/IP協(xié)議傳輸給微信智控網(wǎng)關(guān)。如圖4所示，微信智控網(wǎng)關(guān)則將指令重新打包并通過紅外LED照射出去，紅外線遇到墻壁會發(fā)生反射，最終信號會到達(dá)目標(biāo)家電，目標(biāo)家電將根據(jù)指令要求做出相應(yīng)的動作，至此通訊結(jié)束。

　　不過此處控制電飯煲情況就比較特殊些，因為目前大多數(shù)電飯煲都沒有遙控功能，因此此處在電飯的供電處串接了一個ZigBee繼電器開關(guān)。這樣，當(dāng)微信智控網(wǎng)關(guān)接到控制電飯的指令時就會采用ZigBee通訊方式，將指令發(fā)送給無線繼電器開關(guān)，后者將按指令開啟或斷開給電飯供電。