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智能远程户用系统监控技术简析摘要 现代科技的巨大力量，打破了人们传统的时空观念。Wi-fi物联网通信模块技术在太阳能热水器监控系统中已实现。只需使用智能电话便可对家中太阳能热水器进行远程监控，并且随时随地可通过智能手机查看家里太阳能热水器状态并预约热水使用时间。进门便可享受热水，而不需要等待。 关键词 wi-fi物联网通信模块 户用系统监控 太阳能APP 0 前言 由于太阳能热水器具有安全节能等优点，成为我国太阳能推广利用最普及的产品。太阳能热水器已经成为与电热水器、燃气热水器并列的3大热水器产品之一。 我国太阳能热水器市场上绝大多数户用太阳能热水器的控制系统还停留在温度、水位和时间的本地控制阶段，不具有远程监控功能。即使控制器具有定时辅助加热功能,也可能由于加热后长时间无人使用需要再次加热，从而对电能造成了浪费。而且太阳能热水器通常需要配备大容积水箱来储存热水，在阴雨天或太阳辐照量不足时，用户需要较长时间等待热水加热，使用舒适度大大降低。 现代科技的巨大力量，打破了人们传统的时空观念。物联网技术在太阳能热水器监控系统中也已实现。只需使用智能电话便可对家中太阳能热水器进行远程监控，并且随时随地可通过智能手机查看家里太阳能热水器状态并预约热水使用时间。进门便可享受热水，而不需要等待。 户用系统监控组成（见图1） 图1 户用系统监控组成 系统监控是由家用太阳能控制仪表、Wi-Fi物联网传输模块（以下简称“传输模块”）、家庭上网Wi-Fi路由、服务器集群管理平台（以下简称“云服务平台”）以及智能手机终端应用程序（以下简称“APP应用”）等组成。 家用太阳能控制仪表内置/外接传输模块通过Wi-Fi与家庭上网路由器连接，自动接入互联网并登陆云服务平台与智能手机APP应用程序的用户ID匹配，建立数据直接互通。实现家用太阳能控制仪表能通过智能手机APP应用实现对太阳能热水器运行数据的全方位实时监测、统计、报警和控制功能。 用系统监控功能介绍 通过智能手机除了可以对常规家用太阳能控制仪表的全部功能，如定时上水、定时加热、水满报警、缺水报警等功能进行设置，还能实现热水预约和节能量统计功能。 热水预约功能。当用户下班前确认几点回家后，在办公室开启手机APP应用程序，设定需要用热水的时间点和热水温度，云服务平台会根据太阳能热水器水箱当前温度、水位和电加热功率以及太阳辐照量来综合计算辅助加热开启时间，以确保用户到家能享用舒适的热水。热水预约功能不仅能提高用户的使用舒适度，还可以起到节能降耗的作用。由于太阳能水箱放置在屋顶受环境温度影响较大，定时加热好的热水会因为长时间不用而产生大量热损，因此根据用户需求指令加热可以有效节约因反复加热而浪费的电能。 节能量统计功能。云服务平台能自动记录每个用户的太阳能热水器每日吸收的太阳能量和电加热所消耗的能量，为用户直观地提供了每天、每月和每年太阳能热水器所节省的能量。 3远程系统监控架构（见图2） 远程系统监控主要包括监控设备、云服务器平台、控制终端等。 图2 远程系统监控架构 云服务器支持多服务器扩展以满足监控设备容量需求，通过自主研发的基于云服务器操作系统BroadlinkOS，完成对各个服务器之间的协议管理和控制。 BroadlinkOS以linux操作系统为基础，通过对多CPU硬件系统的性能优化，采用更加有效的内存和cache管理方式，重新开发更高性能的网络协议栈，使其在网络和数据云处理上更加高效。 同时为了保证系统的高效稳定，设计的容错机制，当任何一台服务器出现异常，可以在数秒时间内，完成云服务之间的切换，从而保证系统的正常工作运行。 监控设备，在启动过程中，与云服务器建立连接，并保持与云服务器的连接状态。 控制终端，可以为Android、Ios，或者其他的上网设备，通过云服务器，获取设备的网络络信息，从而与设备建立连接，实现实时控制管理。 4 Wi-Fi远程智能控制模块 Wi-Fi远程智能控制模块，可以为客户进行定制化的远程监控的项目。 模块采用Wi-Fi通信方式，可以与杰澳电子云服务器平台建立通信连接，同时配合杰澳电子的Android，IOS的SDK开发包，可以实现定制化的界面开发和功能开发。图3为系统方框图： 图3 系统方框图 5 模块的硬件结构（见图4） 图4 模块硬件结构 模块内部通过MSP430单片机，与Wi-Fi模块WG1300相连，实现所有的网络协议栈以及通信方式；通过LED指示灯，指示模块的网络连接状态，快速闪烁表示处于配置状态，慢速闪烁，处于连接网络状态，常亮状态，表示网络连接正常。 同时通过UART接口与现有的太阳能控制相连，通过TXD和RXD进行控制器的配置和状态获取等功能。 6 APP应用数据通信到模块UART的透明接口 杰澳电子提供的SDK开发包，通过云服务器和硬件模块之后，可以与硬件模块的UART接口建立透明的通信方式，即在SDK上层发送的命令，可以直接传递给UART接口，而命令返回可以直接传递给SDK的接口。 这样在无需修改用户原有的通信方式情况下，用户无需了解TCP/IP网络协议栈，无需了解云服务器架构，即可以完成远程监控的功能。 7 简单的Wi-Fi上网配置和认证管理 用户在使用Wi-Fi模块时，只需要在设备进入配置状态时，通过手机的配置界面，搜索到需要连接的Wi-Fi网络，输入密码，手机就会自动将模块配置到该Wi-Fi网络；模块收到配置命令之后，根据配置的Wi-Fi网络SSID，密码以及配置时间，动态生成认证码。 手机根据配置的Wi-Fi网络和密码，也自动会连接到该Wi-Fi网络，从而可以自动搜索到设备，并添加到管理列表；这样只要手机能上网，即可以实现随时随地对模块设备的监控功能。 总而言之，杰澳电子采用家庭Wi-Fi局域网的加密认证，实现自动的配置和设备的认证以及添加到管理列表的功能，无需繁琐的用户名注册、密码设置等功能，极大地简化了用户的安装使用。 8 定制化的功能和界面开发 根据客户的具体需求，杰澳电子可定制化的功能和界面开发，可以进一步简化客户的开发过程。 9 智能终端应用程序介绍(见图5） 针对该户用监控系统开发的Ios及Android应用程序适用于市面上绝大多数智能手机，大大提升了用户体验，终端用户可在任何地点，任何时间，随心所欲地控制/监测太阳能热水器系统。其主要功能包括： 1. 具有水温及水位实时显示功能； 2. 可进行手动和自动切换； 3. 可设定温度预约； 4. 可设定时间预约； 5. 具有进水超水位、超水温报警指示/推送； 6. 用水时若水温达不到设置值时，可无延时手动开启加热装置； 7. 可计算系统节能减排量。 图5 智能终端界面 10“傻瓜”式配置说明 “傻瓜”式配置集成终端应用程序的网络配置方式，充分考虑了用户使用简洁易联性，无需通晓无线网络知识，只需输入无线路由器上网密码即可完成配置，从而实现远程监控。应用程序自动完成网络搜索、设备ID和认证码的获取，用户仅需知道当前无线路由器的上网密码，按以下步骤即可完成配置： 1.打开手机Wi-Fi设置，手机登录本地的Wi-Fi网络自动扫描设备并添加到设备列表； 2.点击查找到的设备，输入当前使用的无线路由器上网密码即完成网络配置； 3.用户可自行编辑设备名称、图片等。 图6为傻瓜式配置操作界面。 图6 “傻瓜”式配置操作界面 11 结束