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智能酒柜控制系统设计开发


对于酒柜的控制方法一直是针对酒柜本身,对酒柜性能的可控范围和控制精度的研究,而很少对酒柜控制距离、控制操作便捷性做出更多的尝试。本文介绍了一种远程控制酒柜,实现了酒柜异地控制,本质上是结合酒柜电控设计和互联网技术实现远程控制。

一、远程控制技术简介

随着互联网技术的发展和应用的普及,远程控制的主要数据传输可以通过互联网实现,数据传输的高速性以及无线传输技术的应用共同构成数据传输的主要平台。

远程控制技术可以实现由本地的一台电脑来控制异地的另一台电脑,两台电脑均接入Internet,可以在本地电脑上调出异地电脑的桌面,对异地电脑进行文件搜索查询、安装程序、修改等操作,这是一个比较简单的远程控制系统。硬件主要包括控制终端(或称客户端,指本地计算机)和受控端(异地计算机),具备这些便可实现远程控制。

WiFi无线网络通信技术结合互联网是本文实现远程控制的关键技术,将酒柜主控板采集的数据通过无线网络上传到互联网,控制终端通过网络获取酒柜信息,通过安装上位机软件来显示并执行控制命令。

WiFi技术是可以将个人电脑、手持设备(如PDA、手机)等终端以无线方式相互连接的技术,通常应用于无线路由器,在无线路由器电波覆盖范围内就可以采用WiFi连接方式联网。WiFi技术可以为用户提供一个无线的互联网访问接口,是在家里、办公室或在旅途中上网的快速、便捷的途径。

二、远程控制酒柜的硬件设计

首先,酒柜本身的电控模块主要包括主控板、显示板、WiFi网络模块。主控板是控制酒柜运行的主要部件,可根据采集的温度数据直接下达控制指令控制制冷模块工作,将温度信息传送至显示板,同时可将数据同步发送到网络,实现远程取数。酒柜远程控制系统需要网络平台———远程控制服务器和数据库,以及最终的客户端———控制终端(见图1)。

图 1 酒柜远程控制硬件系统框图

主控板是控制酒柜运行最直接的部件,以酒柜温度控制为例,温度传感器置于酒柜内设定的感温点上,当酒柜温度过高,超出程序设定的温度范围时,主控板会自动下达控制指令给制冷模块,通过调节压机开停或风机运转等来调整酒柜箱内的温度;主控板不仅具有控制功能,还具有数据存储和传输功能,将温度传感器和其它电器部件(通常包括加热丝、照明灯、压机、风机等)的工作状态数据反馈给显示板和WiFi网络模块。

显示板是位于酒柜箱体上便于观察和操作的部件,显示板与WiFi网络模块连接,同时与主控板连接,它可以通过按键操作独立地向主控板下达控制指令,直观地显示酒柜的工作状态。同时,可以传输来自WiFi网络模块的控制指令以及将电器部件的状态信息传输到WiFi网络模块。

网络模块是酒柜实现远程控制的重要模块,主要功能是对数据传输方式进行转换,也是数据进行网络连接的接口。此模块可以将数据有线传输的方式转变为无线信号并连接到网络,通过互联网对数据进行传输和存储,也可以将控制终端通过网络下达的控制指令无线接收。网络模块在酒柜内部直接与显示板连接,获取酒柜的信息。网络模块可采用Wi-Fi技术将数据近距离发送到网络热点上,实现数据上传到互联网。网络模块可以集成在酒柜控制器中,也可以通过有线方式与酒柜控制器进行连接。可以使用UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter———通用异步接收/发送装置)总线、SPI(Serial Peripheral Interface———串行外设接口)总线、I2C(Inter IntegratedCircuit—内部集成电路)总线等方式进行通讯。网络模块接入网络的方式可以采用无线或者有线方式。无线方式如WiFi、蓝牙、zigbee、红外、GPRS、3G等,有线方式如光纤、双绞线等。

远程控制服务器、数据库接收酒柜网络模块上传的数据,并由数据库进行存储,当控制终端登陆软件窗口时,将数据传输到控制终端;同样,当控制终端下达控制指令时,接收控制指令下传到酒柜网络模块;酒柜远程控制服务器负责对所有接入网络的酒柜进行分类管理,包含用户管理、设备管理、信息的处理和转发、数据库维护。

控制终端是酒柜远程控制的最顶层控制设备,在控制终端上安装控制软件,进入操作界面可实时浏览酒柜的运行状态,同时酒柜下达控制指令控制酒柜运行。控制终端可以是手机、计算机、平板电脑、带信息显示功能的电视智能终端设备等。

智能酒柜开发

三、远程控制酒柜的软件设计

远程控制酒柜的软件设计主要通过控制终端的上位机软件实现。在远程控制终端上安装有上位机软件,用户登陆后可搜索对应的酒柜(此软件设计上可以实现对多台酒柜的同时控制),软件判定是否进入配置模式,进入配置模式后通过操作界面进行配置操作,配置操作可以定义为用户下达的控制指令,控制指令通过互联网上传到远程控制服务器,通过网络最终由酒柜WiFi无线网络模块接收。

网络模块在上电后便进入AP模式,AP模式连接成功说明无线访问点成功连接到网络,此时,网络模块可等待主控板的查询命令,并即时反馈网络模块当前状态给主控板;同时,可以直接将主控板的数据传输到网络上。当然,网络模块一旦接收到控制终端传达的控制指令,便立即进入配置模式接收配置指令,随后发送应答帧给主控板。

主控板上电后周期性地对WiFi网络模块的状态进行查询,同时实时地将酒柜运行状态信息反馈给网络模块进行数据上传。当主控板接收到网络模块发送的应答帧后,立即进行信号处理。例如,控制终端进行了温度设定操作,主控板响应的操作就是控制酒柜制冷系统进行温度的调整(见图2)。

图 2 远程控制酒柜的软件控制方法流程图

总结

本文设计的物联网酒柜,介绍了硬件搭建和软件实现方法,主要通过无线网络模块将数据进行联网传输,功能上不仅可以实现远程控制,同时可以进行联网操作。远程控制通过上位机软件可以实现对单台或多台酒柜的实时监控,物联网功能主要是根据远程控制服务器可联网共享数据、参与社区评论互动等。

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