基于WiFi的智能插座检测系统

发布时间：2017-05-13 15:15

  本文关键词：基于WiFi的智能插座检测系统，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着社会的快速发展,普通家居方式已经很难满足人们快节奏的生活需求,智能家居生活必将是未来人们的首要选择。智能家居是使用先进的技术如嵌入式系统、网络、传感器等使家居生活的各个方面智能的组合起来,并且实现网络化,通过网络实现管理智能家居设备,以达到随时随地使用智能化控制家电和监控家居目的。现在的家具设备不太具有智能化功能,操作起来极其笨拙。家庭电灯不具有灯光可控功能,太强或者太暗都会伤害人的眼睛。在如此快节奏的当下,人们回到家才可以打开热水器,非常不便捷。家居是一个存放我们私人财产的场所,安全防护这一块也是重中之重。智能插座可弥补现有的的不足,如果在检测用电功能的基础上再具有调控灯的功能、红外控制电器功能、安防功能等,不仅提高了家居用电的安全性,还大大提高了传统电器的智能化。所以本文基于ESP8266无线串口WiFi芯片设计了三款低成本,高性能的多功能智能插座。三款智能插座最基本的功能可以控制家电通断电、采集家电的用电量。照明监控智能插座增加了采集光照强度和进行PWM调控LED光照的功能。红外监控智能插座可以接收和发送红外线,主要是为一些需要红外控制的家电设计的。安防智能插座在监控电器的同时又可以对家庭安全起到保护的作用。本论文基于三款插座给出了各模块的详细硬件设计方案,以及软件程序设计实现。在此系统中智能插座节点和远端手机(或者PC)的数据通信是通过MQTT代理进行双向推送的。智能插座通过WiFi连接安装了MQTT服务器软件的智能家庭网关,发布数据消息并且订阅控制命令主题。远端手机通过网络登录智能家居网关,订阅数据消息以及发布控制智能插座的命令主题。在本系统中MQTT消息主题是具有开放性、可扩展性的。MQTT是基于TCP连接的数据推送协议,在本系统的数据通信中起着关键作用。本系统的整体结构具有可扩展性,可以增加任何基于WiFi通信的设备,注册到MQTT服务器进行数据交换,也可以增加任何新的主题。
【关键词】：智能家居 智能插座 WiFi MQTT
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM503.5;TN92
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 绪论14-20
• 1.1 研究背景及意义14-15
• 1.2 国内外研究现状15-18
• 1.2.1 智能家居的概念15-16
• 1.2.2 智能家居的发展现状16-17
• 1.2.3 智能插座的发展现状17-18
• 1.3 主要研究内容18-19
• 1.4 本文章节安排19-20
• 2 系统相关技术与设计方案20-24
• 2.1 技术分析20-22
• 2.1.1 WiFi技术介绍20-21
• 2.1.2 MQTT介绍21-22
• 2.2 智能插座总体设计方案22-23
• 2.2.1 智能插座功能设计22
• 2.2.2 系统整体架构设计22-23
• 2.3 本章小结23-24
• 3 智能插座的硬件设计24-38
• 3.1 MCU硬件设计24-27
• 3.1.1 ESP8266芯片24-26
• 3.1.2 电源电路26-27
• 3.2 照明监控插座27-32
• 3.2.1 继电器模块28-29
• 3.2.2 电量检测电路29-30
• 3.2.3 光照传感器30-31
• 3.2.4 PWM调控电路31-32
• 3.3 红外监控插座32-35
• 3.3.1 红外线编码33
• 3.3.2 红外线收发模块33-35
• 3.3.3 温度传感器35
• 3.4 安防监控插座35-37
• 3.5 本章小结37-38
• 4 智能插座的软件设计38-54
• 4.1 固件开发环境38-39
• 4.2 协议的封装和解析39-43
• 4.2.1 JSON格式的封装和解析39-41
• 4.2.2 MQTT协议的封装和解析41-43
• 4.3 系统程序设计43-53
• 4.3.1 电量检测设计44-46
• 4.3.2 照明监控插座设计46-50
• 4.3.3 红外监控插座设计50-53
• 4.3.4 安防监控插座设计53
• 4.4 本章小结53-54
• 5 MQTT交互设计54-64
• 5.1 MQTT消息格式54-55
• 5.2 消息主题55-57
• 5.3 MQTT的通信流程57-59
• 5.4 MQTT客户端设计59
• 5.5 MQTT服务器设计59-63
• 5.5.1 MQTT服务器介绍59-60
• 5.5.2 MQTT服务器整体设计60
• 5.5.3 用户管理模块设计60-61
• 5.5.4 主题管理模块61
• 5.5.5 消息推送管理设计61-63
• 5.5.6 数据库管理63
• 5.6 本章小结63-64
• 6 系统测试64-72
• 6.1 整体测试64-68
• 6.2 性能测试68-71
• 6.2.1 电量检测测试68
• 6.2.2 光照传感器测试68-69
• 6.2.3 红外控制测试69-70
• 6.2.4 安防控制测试70
• 6.2.5 MQTT推送测试70-71
• 6.3 本章小结71-72
• 7 结论72-74
• 7.1 论文工作总结72-73
• 7.2 论文未来展望73-74
• 参考文献74-76
• 致谢76-78
• 作者简介及读研期间主要科研成果78

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