簡(jiǎn)述微信實(shí)施照明智能控制的方法

　　隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，3G時(shí)代的到來(lái)，云計算與云網(wǎng)絡(luò )相涌而出，大數據的視頻可以直接下載到智能手機終端在線(xiàn)觀(guān)看，沒(méi)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階段知名品牌的智能控制產(chǎn)品仍以有線(xiàn)為主，如施耐德的C-BUS[1]、ABB的I-BUS、Honeywell的H-BUS、愛(ài)默爾的M-BUS，以及羅格朗TCL的SCS-BUS，基本上都是清一色的現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)。隨著(zhù)民用射頻無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的日漸成熟，如WiFi與ZigBee等[2]，較之有線(xiàn)技術(shù)有安裝拆卸方便、網(wǎng)絡(luò )結構簡(jiǎn)單、成本低廉等明顯優(yōu)勢。這些優(yōu)勢加之云網(wǎng)絡(luò )的快捷與大數據存儲傳輸，將在照明、家電、安防等領(lǐng)域掀起一場(chǎng)轟轟烈烈的無(wú)線(xiàn)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(xiàn)以來(lái)，目前用戶(hù)遠超過(guò)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代青年熱愛(ài)，方便的語(yǔ)音信息收發(fā)只耗極少流量，較之于電話(huà)更省錢(qián)，也更酷。圖片收發(fā)再不用額外開(kāi)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(jiǎn)稱(chēng)為微信智控。微信智控技術(shù)功能強大，所涉范圍極廣，可以應用在絕大多數智能控制場(chǎng)合。本文以智慧家居為例，將詳細闡述其基本原理及其強大的功能。

　　微信智控在智慧家居中的基本應用如圖1所示，當用戶(hù)在控制端通過(guò)手機或電腦上的微信向應用端發(fā)送文字、語(yǔ)音與圖片等信息時(shí)，這一信息很快會(huì )通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò )傳輸到應用端附近的路由器。通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)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(zhuān)門(mén)用于微信智控通信的網(wǎng)關(guān))，該網(wǎng)關(guān)一邊進(jìn)行數據存儲，一邊進(jìn)行協(xié)議轉換，并很快將信息轉換成新的指令[3]。新指令在智慧照明、智慧家電與智慧安防應用中有不同的表現形式與傳輸方式，下面分別來(lái)論述它們。

　　一、微信智控之智慧照明

　　1.初識ZigBee協(xié)議

　　每個(gè)家庭都需要用燈具來(lái)照明，而控制燈具的方法現階段國內仍以普通開(kāi)關(guān)為主，少數采用紅外遙控、315MHz與433MHz射頻遙控等方式。微信智控系統中采用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(shí)現燈具之間的智能組網(wǎng)、智能擇路，遠距離無(wú)線(xiàn)傳遞信息。如圖2(a)所示，當ZigBee遙控開(kāi)關(guān)(1號節點(diǎn))對節點(diǎn)12的臺燈發(fā)出指令時(shí)，根據AODV算法，指令將被傳輸到節點(diǎn)3，然后是節點(diǎn)7、節點(diǎn)10、最后到達臺燈，臺燈根據指令做出相應的動(dòng)作，如開(kāi)、關(guān)、調光、定時(shí)等。當網(wǎng)絡(luò )上2號節點(diǎn)與7號節點(diǎn)被移除時(shí)，如圖2(b)所示，1號節點(diǎn)開(kāi)關(guān)發(fā)出的指令時(shí)，會(huì )重新計算路線(xiàn)，新路線(xiàn)將途經(jīng)節點(diǎn)3、節點(diǎn)6、節點(diǎn)11，最后到達節點(diǎn)12臺燈。由此可見(jiàn)，只要每?jì)蓚€(gè)節點(diǎn)之間能保持通訊，則節點(diǎn)的增減不會(huì )對通訊造成影響。

　　2. 智慧照明原理

　　(1)遠程控制方式

　　當你身在千里之外使用手機上微信，并想控制家里的燈具照明時(shí)，你只需輕敲鍵盤(pán)輸入文字，或直接說(shuō)話(huà)錄音，即可將指令經(jīng)過(guò)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(guò)網(wǎng)線(xiàn)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(guò)ZigBee天線(xiàn)向外輻射出去。應用端ZigBee無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊[5]內置于燈具內，相鄰的兩個(gè)燈具之間可以相互通訊。眾多的燈具便可以組成一個(gè)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(xiàn)，并最終將指令發(fā)送到目標燈具，目標燈具則會(huì )立馬按照指令做出相應的反應，如開(kāi)、關(guān)、調光、定時(shí)，或回傳當前工作狀態(tài)。

　　(2)遙控控制方式

　　微信智控之智慧照明系統不僅支持遠距離控制燈具，同時(shí)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、電腦、手機與遙控器四種。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、電腦與手機設計的，這三種機器上安裝有相應的APP應用軟件，可以直接對家里的每盞燈進(jìn)行開(kāi)、關(guān)、調光與延時(shí)等操作。這三種機器都是通過(guò)WiFi與路由器互通，它們發(fā)出的指令到路由器后通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)傳輸給微信智控網(wǎng)關(guān)，該網(wǎng)關(guān)再將指令通過(guò)ZigBee天線(xiàn)與照明網(wǎng)絡(luò )傳輸到目標燈具，該燈具根據要求做出相應的動(dòng)作，并可回傳當時(shí)的工作狀態(tài)?？梢?jiàn)這一控制方式中，當指令到達路由器后，與遠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(gè)燈具在遙控器上都有一個(gè)位置按鍵與之對應，而像調光與延時(shí)等功能鍵則是共用的。舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)明，如打開(kāi)臺燈并調到50%亮度，操作起來(lái)就是先按遙控器與臺燈對應的按鍵，此時(shí)表明后面的功能設定是針對臺燈的，與其他燈具無(wú)關(guān)。當臺燈收到“點(diǎn)名”指令時(shí)，就會(huì )將目前狀態(tài)置反，即如果原來(lái)臺燈是亮的，現在就會(huì )被關(guān)掉;如果原來(lái)臺燈是滅的，現在就會(huì )被點(diǎn)亮。臺燈點(diǎn)亮后，再用手指直接點(diǎn)擊連續調光環(huán)50%的位置即可。此種方式最為簡(jiǎn)單，不需要路由器與網(wǎng)關(guān)等設備便可輕松實(shí)現控制燈具。

　　二、 微信智控之智慧家電

　　1.遠程控制方式

　　遠程控制方式與智慧照明相類(lèi)似，當你在外地通過(guò)手機或電腦使用微信發(fā)送指令控制家里的空調、彩電與電飯等家電時(shí)，指令很快便會(huì )通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳輸到家里的路由器上，路由器再將指令通過(guò)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(guò)紅外LED照射出去，紅外線(xiàn)遇到墻壁會(huì )發(fā)生反射，最終信號會(huì )到達目標家電，目標家電將根據指令要求做出相應的動(dòng)作，至此通訊結束。

　　不過(guò)此處控制電飯煲情況就比較特殊些，因為目前大多數電飯煲都沒(méi)有遙控功能，因此此處在電飯的供電處串接了一個(gè)ZigBee繼電器開(kāi)關(guān)。這樣，當微信智控網(wǎng)關(guān)接到控制電飯的指令時(shí)就會(huì )采用ZigBee通訊方式，將指令發(fā)送給無(wú)線(xiàn)繼電器開(kāi)關(guān)，后者將按指令開(kāi)啟或斷開(kāi)給電飯供電。

　　2.遙控控制方式

　　如圖4所示，智慧家電中也有四種控制終端，與智慧照明差不多。微信智控主機、電腦與手機控制時(shí)走的是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)路，途經(jīng)路由器與微信智控網(wǎng)關(guān)，最終由微信智控網(wǎng)關(guān)紅外遙控家電完成相應的動(dòng)作，只是省去了局域網(wǎng)與云網(wǎng)絡(luò )通信部分，具體原理見(jiàn)上文。

　　而遙控器控制家電的情況比較普通，大家也都熟悉，這里不再贅述。

　　三、 微信智控之智慧安防

　　出差在外，如何了解家里現在狀況呢?如何為家人的生日送上一曲自己唱的歌曲呢?如果家里萬(wàn)一發(fā)生了盜竊，或煤氣外泄，或有人入侵，你怎么知道呢?又該怎么做呢?答案就在后面的章節中。

　　1.遠程控制方式

　　(1)了解家里狀況

　　當你在另一個(gè)城市出差時(shí)，你可以打開(kāi)手機登陸微信，向好友“家里”索取監控錄像，這一信息先傳輸到附近的通信基站，然后傳輸到天上的通信衛星，通信衛星再將信息傳輸給你家最近的通信基站，再由該基站將信息通過(guò)以太網(wǎng)傳輸到你家的路由器。如圖5所示，路由器通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)將信息發(fā)送給微信智控網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)立即去讀取磁盤(pán)陣列存儲器中監控錄像的最后一段視頻，并將視頻傳給路由器。路由器再通過(guò)以太網(wǎng)將視頻傳送到你的手機微信上，看到這張段視頻，你便對家里狀況有了一個(gè)大致的了解。

　　(2)送上生日祝福歌曲

　　若是想為家人生日唱上一曲歌送給他/她，你可以像平時(shí)給微信語(yǔ)音對話(huà)一樣，按住錄音鍵開(kāi)始唱，喝完松開(kāi)手，點(diǎn)擊發(fā)送就可以了。微信智控網(wǎng)關(guān)接到你的語(yǔ)音信息后，將會(huì )通過(guò)家里音箱播放出來(lái)，家人聽(tīng)到身在他鄉的你所唱的歌，此時(shí)此刻一定會(huì )異常的感動(dòng)。

　　(3)報警系統

　　一旦家里出現了盜竊，或煤氣外泄，或有人入侵，相應的振動(dòng)感應器、煙霧報警器、煤氣泄漏報警器與紅外探測器均會(huì )以ZigBee協(xié)議送報警信號發(fā)送給微信智控網(wǎng)關(guān)，后者一邊將報警信號和當前監控錄像通過(guò)路由器和以太網(wǎng)將信息發(fā)送到你的手機上，觸發(fā)手機報警事件，同時(shí)發(fā)送指令給無(wú)線(xiàn)聲光報警器，命令其開(kāi)始工作，以現場(chǎng)警示。你亦可以在微信上發(fā)出警告，讓家里的揚聲器播放你的警告。你也可以打電話(huà)給親人或朋友前往你家，或打發(fā)生地報警電話(huà)等。

　　其中煙霧報警器被觸發(fā)時(shí)，還將同時(shí)打開(kāi)水閘，開(kāi)始灑水滅火。煤氣泄漏報警器被觸發(fā)時(shí)，發(fā)出報警的將同時(shí)將打開(kāi)排氣扇將煤氣排出去。該系統智能、完善、方便使用、快捷、成本低廉、安全可靠，可將損失降低到最小。

　　2.遙控控制方式

　　同樣的，安防設備也可以在家里操控，常用的控制端主要有微信智控主機、電腦與手機。它們均采用WiFi協(xié)議與路由器通訊，路由器、微信智控網(wǎng)關(guān)與磁盤(pán)陣列存儲器之間用網(wǎng)線(xiàn)相連，見(jiàn)圖5。監控錄像每時(shí)每刻都在拍攝，并將數據采用WiFi傳輸給微信智控網(wǎng)關(guān)，后者將錄像存儲在磁盤(pán)陣列存儲器中，控制端如有需要，則讀取最后一段視頻或圖片傳輸過(guò)去。

　　家里的報警器根據盜竊、火警與入侵需要分為三類(lèi)：振動(dòng)感應器、煙霧報警器與紅外探測器。這三類(lèi)報警器只要觸發(fā)條件存在，便會(huì )不斷地發(fā)送報警信號給微信智控網(wǎng)關(guān)，后者一邊將報警信號傳給路由器，路由器再將報警信號發(fā)送給控制端。微信智控網(wǎng)關(guān)還一邊發(fā)送信號給聲光報警器，命令其工作。若是三類(lèi)報警觸發(fā)條件均被清除時(shí)，微信智控網(wǎng)關(guān)便命令聲光報警器“休眠”，回歸常態(tài)。當然也可以通過(guò)控制端發(fā)送“閉嘴”指令，讓聲光報警器停止報警;或斷開(kāi)聲光報警器電源，讓其停止工作。

　　四、結語(yǔ)

　　微信智控系統集智慧照明、智慧家電與智慧安防于一身，利用微信現有網(wǎng)絡(luò )與云服務(wù)，有組網(wǎng)簡(jiǎn)單、成本與維護成本低廉、操作簡(jiǎn)單、功能齊全、系統完善、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，是目前最適合普通家庭使用的智慧家居系統之一。