基于WiFi技術的智能家電控制的設計

劉剛信

（青島海信空調營銷股份有限公司濟南分公司，山東青島 266000）

隨著科學技術不斷發展，人們生活質量顯著提升，更加追求智能化、便捷化的生活模式。在這樣的背景下，智能家電控制系統應運而生，該系統采用WiFi無線組網模式，借助移動數據信號，就能實現對相關指令的收發和控制，為保證用戶操控的靈活性和智能性創造了良好的條件。此外，該系統為用戶提供個性化、人性化的操作提示服務，極大提高了用戶的使用體驗，同時借助5G網絡，保證遠程視頻監測效率和效果。

1 系統總體設計方案

為了提高智能家電控制系統的設計水平，技術人員要嚴格按照硬件設計、軟件設計和系統測試順序，完成對系統的科學設計。系統組織結構如圖1所示。

圖1 系統組織結構

從圖1可以看出，本文確定的智能家電控制系統設計方案如下。

（1）對WiFi模塊進行設計和拓展，完成對家庭內部網絡的組建。

（2）利用嵌入式中央控制設備，將智能手機設置為相應的系統控制終端。

（3）在家庭內部，利用中央控制器，可以向WiFi模塊發送相應信息和命令，由WiFi模塊向節點設備端發送相關傳輸信息，以實現對家電設備的智能化控制。

2 系統硬件設計

2.1 中央控制器

中央控制器作為智能家電控制系統的重要硬件，一端連接家電電器，另一端連接路由器，為實現對各個家電設備的雙向化、安全化連通創造了良好的條件。本文選用的中央控制器為ARM-S3C64l0嵌入式開發板。

2.2 WiFi模塊設計

WiFi模塊在實際設計中，主要用到以下兩種模式。

（1）本地訪問模式。本地訪問模式主要是指當用戶處于家中時，可以直接連接智能家居的WiFi網絡，然后，對家電設備進行智能化控制。

（2）外地訪問模式。遠程訪問模式主要是指當用戶處于室外環境時，可以利用5G移動網絡，或者連接當地的WiFi網絡，對智能家電控制系統進行訪問和使用。

3 系統軟件設計

3.1 設計構想

（1）結合用戶當前所在位置，選用合適的網絡接入方式。當用戶位于家庭內部網絡中，可以利用手機終端連接WiFi，通過點擊和啟動手機智能家電控制系統App，可以逐層進入到系統控制、操控等界面中，嚴格按照系統所提供的功能選項，執行查詢、控制命令，然后，借助系統后臺，向中央控制器發送操控命令，接著，利用中央控制器，將處理好的操控命令，安全、可靠地傳輸到智能家電設備中，以保證系統最終實現控制功能。

（2）當用戶位于外界位置時，可以利用5G移動網絡或者當地WiFi連接方式，利用手機上的智能家電控制系統App，遠程控制家電設備。在整個過程中，除了要做好對數據包的通信處理外，還要借助數據庫的存儲功能。因此，該系統軟件在設計和實現期間，要重點做好對用戶控制界面、通信功能、數據庫等模塊的設計和實現。

3.2 軟件設計與實現

3.2.1 登錄界面的設計與實現

在設計和實現系統登錄界面期間，首先，要利用.xml文件，對登錄界面進行設計，利用Java編程語言，完成對界面相關功能的編寫和開發。系統登錄界面在實際設計和實現中，不要采用線性布局格式，同時，還要使用大量控件，如TextView控件、Box控件和Check控件等。在具體實現中，要利用.xml文件，完成對相關函數的編寫，并對系統登錄界面相關功能進行模塊化和具體化。在正式登錄系統之前，用戶要事先做好對個人ID和密碼等信息的注冊。注冊操作結束后，用戶要將正確的賬號和密碼輸入到系統登錄對話框中。此時，軟件會將用戶輸入的信息與數據庫信息進行匹配，一旦匹配成功，說明用戶輸入的ID和密碼正確，反之，輸入錯誤，提醒用戶再次輸入。

3.2.2 主界面的設計與實現

當用戶成功登錄到系統后，系統會自動進入到系統主界面中，該界面詳細、全面地羅列了智能家居所有功能。此時，用戶通過點擊某一功能接口，可以自動進入到下一層的功能模塊中。主界面邏輯結構如圖2所示。為了確保主界面能夠安全、穩定地呈現在系統屏幕上，需要利用Java編程語言，調用getContentⅥew（）函數。此時，在整個系統主界面中，通過利用主界面，可以為用戶提供各個功能模塊訪問接口，使得數據接口功能能夠穩定運行。

圖2 主界面邏輯結構

3.2.3 各功能界面的設計與實現

在WiFi技術的應用背景下，為了更好地提高智能家電控制系統的運行性能，滿足用戶的多樣化使用需求，將該系統劃分為家電控制模塊、能源信息模塊、系統信息模塊等三大模塊。

3.2.3.1 家電控制模塊

家電控制模塊主要用于對所有家電設備的遠程化、智能化管控，屬于智能家電控制系統的重要模塊，家電控制模塊邏輯結構如圖3所示。為了確保用戶能夠借助家電控制模塊，實現對重要數據的傳輸和共享，需要利用Java編程語言，完成對數據發送函數的編寫和實現。同時，還要科學地設置數據發送格式，便于系統中央控制器能夠對應用軟件所傳輸的數據進行精確化解讀和分析，將最終的解讀和分析結果傳輸到終端家電設備中，以起到遠程化、智能化管控家電設備的作用。

圖3 家電控制模塊邏輯結構

3.2.3.2 能源信息模塊

能源信息模塊主要用于對家電設備消耗能量相關信息的存儲、更新，利用智能家電控制系統，可以向數據庫內安全、可靠地存儲重要信息數據。此時，用戶通過利用能源信息模塊，可以隨時隨地地訪問和讀取所需要的數據，便于用戶及時地查看和調用相關歷史數據。

3.2.3.3 系統信息模塊

系統信息模塊作為整個系統的重要模塊，主要用于對系統特有屬性信息的全面化顯示和呈現，便于用戶根據自己的實際使用需求，快捷地查看和調用。系統信息界面主要提供了當前日期、當前時間、剩余電量、查詢并修改終端IP地址等信息。

3.2.4 軟件的通信實現

軟件通信模塊在實際設計和實現中，要利用Java編程語言，接收和發送控制終端所采集的數據。同時，還要確保服務器與客戶端之間建立良好的連接關系，以保證數據通信性能良好。此外，還要利用中央控制器的WiFi模塊，對重要數據進行接收和發送，確保移動控制終端與中央控制器之間能夠建立良好的通信關系。

4 系統測試

為了更好地驗證系統的運行性能以及系統功能實現效果，現從通信模塊功能測試和應用功能測試入手，對該系統進行全面化測試。

4.1 通信模塊功能測試

對通信模塊進行功能測試期間，測試人員要重點做好對系統內部WiFi訪問性能的測試。

（1）要對中央控制器的運行狀態進行全面檢查，檢查其是否出現異常。經過檢查，中央控制器運行狀態穩定、良好。

（2）用戶利用Android手機，將該手機與智能家電控制系統內部的WiFi接入點進行有效連接，確保智能手機建立良好的WiFi連接關系。

（3）當連接成功后，對手機中的智能家電控制系統App進行運行和測試，發現該系統處于穩定、良好的運行狀態和操作狀態。這表明系統的通信模塊功能運行穩定、正常。

4.2 應用功能測試

對系統應用功能進行測試期間，測試人員要重點做好對落地燈、數字化電視機等兩種常用家用電器運行性能的測試，從而驗證該系統的應用功能實現效果。

（1）打開和啟動手機中的智能家電控制系統App，進入到功能選擇界面中，選擇和點擊燈光控制項。此時，系統自動進入到燈光控制界面中，接著點擊和啟動燈光開啟按鈕，當界面顯示落地燈為“亮”狀態時，關閉電源按鈕，落地燈為“滅”狀態。這表明該系統軟件可以正常地響應落地燈所發出的控制指令。

（2）從表1中的數據可以看出，無論是電燈，還是電視機，其控制狀態完全符合預期效果。本文設計的智能家電控制系統運行正常穩定，滿足設計相關標準和要求。

表1 智能家電控制系統應用功能測試

5 結束語

綜上所述，在WiFi技術的應用背景下，本文設計的智能家電控制系統具有操作簡單、易學、安裝靈活等特點，為用戶提供家庭安保防護服務，不僅可以采用遠程網絡控制的方式，全天監控家庭中各電器的安裝運行狀態，還能自動完成全氣閥關閉、電路關閉等動作。此外，還能結合用戶的實際生活規律和需求，為各個電器設備專門設置相應的預約開關機時間，達到節約能源的目的。