孙常华 吴波 孟令海 张文勇 王伟

摘 要：基于物联网的群灯控制系统的即对群灯的智能化管理，实现群灯远程检测与控制。其关键技术在于APP与群灯之间的连接，实现设备智能控制。通过APP终端远程监测设备的运行状态，降低设备运行成本。基于物联网的群灯控制系统不仅为群灯提供了自动化控制方案，而且可推广至智能家居，智能农业、智能环保、智能物流等多个领域。

关键词：物联网;APP;远程监控

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.135

1 引言

在初始方案策划中，考虑了基于物联网的群灯控制系统的创新点就是APP（工控机等）实现远程监测设备的状态，然后将数据通过无线网络传输到APP中，管理人员通过查看APP终端，实现对设备的实时监控。

基于物联网的群灯控制系统由两部分组成：一是以ARM（STM32）为核心和以温湿度传感器、语音模块等为周边的检测模块组成的执行控制系统;二是以APP为核心的控制中心。其中，以ARM（STM32）为核心和以温湿度传感器、语音模块、检测反馈模块、电源模块等组成的系统现场检测及执行控制部分;以机智云为平台制作的控制APP组成了远程查看及控制中心。

2 系统整体设计

基于物联网的群灯控制系统分为硬件部分与软件部分。

2.1 硬件部分

（1）机械部分：主要承担的任务是对整个群灯系统的展示与支撑。整个机械部分可分为：基座、配重、加固、灯杆、灯罩五部分组成。机械部分作为整个系统的基础，是系统展示的平台，是主要的外观体现，因此在设计机械部分时充分考虑到稳定可靠的同时也考虑到了外观美观的设计需求。

（2）硬件电路部分：系统的硬件电路的框图如图1所示。

2.2 软件实现

系统软件整体架构和物联体系如图2所示：

（1）软件架构：①MCU（设备）：MCU（设备）通过串口和网络模块通讯，网络模块通过特定协议及对应接口和云端或同一局域网中的APP进行通讯，并将从系统模块中收集的信息实时上传至云端并且实时接受云端以及APP的数据点指令，调用相应模块完成任务。②云端：为节省成本，缩短开发周期，本群灯控制系统借助第三方云平台，云端数据库中搭建了工程所需程序指令以及数据点，并开放接口，通过特定协议与MCU（设备）和APP进行通讯及实时数据交换。③APP：APP为用户终端，APP通过特定协议与云端进行通讯，从而可以实时监测群灯情况，并对MCU（设备）进行实时控制，APP也可以在局域网内通过特定协议直接同MCU（设备）网络模块通讯，从而直接管理电路驱动部分。

（2）物联系统：①远程管理控制及监测提醒（online）：通过APP发送数据点指令至云端，云端传送指令数据点至MCU，MCU调用相应模块完成任务。MCU从系统模块中收集的信息实时上传至云端，云端再实时传送给APP。如：通过APP设定参数，此参数作为数据点指令传送给云端，云端再将数据点指令传送给MCU从而完成设置。②定时控制：通过手机APP对MCU做出设定后，调用时钟模块及其周边驱动模块从而实现功能。③实时控制：通过APP进行设定，调用无线模块进行传输数据，经云端通讯给设备的MCU，MCU即时处理相应指令。④使用环境检测：通过传感器模块中的相应传感器进行检测。⑤时间同步（online）：通过时钟模块实现。时钟模块有两工作状态：在联网状态时，通过MCU与云端或通过APP通讯与网络时间同步运行;在无网络状态下，作为本地时钟运行，保证断网状态下依旧可以准时实现功能。

3 主要硬件电路实现

系统主要硬件电路由电源电路、主控电路、采集反馈电路、驱动电路、无线传输、数据存储电路等组成。

3.1 电源电路设计

电源设计采用12V直流电源，通过线性稳压电路给电源供电，线性稳压电路具有噪声纹波小，输出稳定，瞬态响应好的优点，采用线性稳压电路以尽可能的降低电源电路对外围电路的干扰强度。经过板子7805芯片和LM1117将12V电源转化成5V和3.3V给各个模块供电，进而完成不同模块对电压的需求，设计电路如图3所示。

3.2 主控电路设计

STM32103FC8T6单片机是整个群灯控制系统的核心。群灯控制系统具有较高的要求，如控制精度高、执行速度快、稳定性强以及灵敏度高等特点。所以本设计选用属于STM32系列的STM32单片机作为现场控制电路主控芯片。主控电路接收采集反馈电路采集的现场灯群实时状态，并通过物联网单元上传至云端，在手机终端APP上实现对现场群灯的动态监测与控制。设计电路如图4所示。

3.3 检测和执行电路设计

采集反馈电路采集現场群灯的运行状态，如灯的亮度、短路、断路灯故障灯情况。并每个灯的运行状态数据传输给主控单元STM32。驱动电路用于实现现场群灯的驱动，实现群灯的实时控制。

3.4 无线传输电路和存储电路设计

如图6所示本设计选用WiFi模块作为主要传输链路，主要用于主控单元与云端、APP间的信息传递。存储电路用于相关数据的存储，实现离线状态的系统的正常工作和运行状态的信息储存。

4 系统实现

图7所示为系统的硬件PCB电路板和设计完成的群灯控制系统的样机。

5 结语

基于物联网控制技术群灯控制系统经测试运行稳定，控制可靠;基于APP、云端、MCU模式智能化网络控制方式运行便捷有较强的市场应用前景。

参考文献：

[1]姜宁.基于物联网的智能交通实训系统设计[J].物联网技术，2017（09）.

[2]高海峰.智能交通系统中数据挖掘技术的应用研究[J].数字技术与应用，2016（05）.

[3]尤阳阳，王晓华.基于S7-200的交通灯控制系统设计[J].产业与科技论坛，2017（12）.

[4]熊丽萍，张翠云，马广原.基于单片机的交通灯控制系统设计[J]. 机电工程技术，2013（03）.