无线WiFi对家庭供暖的远程控制

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摘 要：随着科学与技术的发展，WiFi技术已成为当前最流行的无线局域网技术，具有组网简单、易于扩展等优点。通过对无线wifi技术的研究，文章提出了通过无线WiFi技术对家庭供暖的远程控制方案，本系统通过无线WiFi模块与STM32之间进行信息传递，从而达到远程控制室温的效果。控制系统把采集的数据信息传输给远程终端，并将信息上传到供热公司，以供热费的计算或供热决策的调整。

关键词：WiFi技术；远程控制；无线局域网；STM32

引言

文章所设计的智能供暖系统是利用了WiFi网络，通过使用智能手机或者平板电脑向智能供暖系统发送控制信号，由一系列传感器和控制器实现指定的操作，实现对温度的智能控制。WiFi的传输速率相对较高，具有比较强的抗干扰的能力，能够在大多数环境中使用，也能够和有限网络实现无缝对接。

1 WiFi技术的介绍和系统组成

无线WiFi技术是一种短程的无线传输的技术，其最大的优点在于传输速度，在信号比较弱的地方或者有干扰的情况下可以调整带宽，对网络的可靠性和稳定性进行了有效的保障。它的传输距离比较长，开放区域中，无线的通信距离为305米，使用特殊技术的话能够达到1000米； WiFi可以方便和现有的有线网进行整合，降低成本。近几年来，WiFi在智能家居、移动端以及嵌入式等设备的环境中使用频繁。

无线WiFi系统是由无线接入点（AP），无线控制器和无线网卡三部分组成。无线接入点也就是远端基站，是无线进行收发的基本单元，是终端和智能供暖系统直接进行无线通信的中转站。无线控制器数对无线接入点进行管理，组成智能的无线网络。无线网卡是无需通过网线连接，直接采用无线对数据进行传输的终端。

2 系统框架设计

WiFi远程控制的供暖系统主要完成以下两大功能：（1）对多个房间的温度进行实时的监控；（2）通过手机端对WiFi设备的参数进行修改。

WiFi远程控制的智能供暖系统的主体框架主要包括AP接入点、手机客户端和系统终端三大部分，文章主要研究系统终端部分，它由WiFi终端节点、STM32单片机和电动阀门构成。传感器采集的数据利用单片机通过SPI接口传送给AP接入点，最终达到实现有线网和无线网的数据交换。系统整体结构图如图1所示。

3 详细设计

3.1 系统终端的系统设计

手机端和系统终端之间的通信是由低功耗SimpleWiFi模块完成的，具体的通信过程由以下两个过程组成：

（1）无线WiFi数据传输：利用无线WiFi实现手机端和系统终端的通信，整个网络采用的是单个AP接入的方式，整个过程无需外网的接入，降低了成本。

（2）异步串口的通信：用来连接WiFi模块和STM32单片机之间进行数据的传输，WiFi模块和STM32单片机之间的通信采用的是UART协议，这个协议是数据链路层的协议，主要用到了其中的RS-232和RS-485的串口通信，此协议是一种低速的通信协议，应用于各个通信领域。整个过程是由STM32和WiFi模块自带的串口进行的，无需其他设备的辅助，节约成本。

通信的具体流程为：在手机端填写要进行调整温度的房间以及要调成的温度，然后用手机发送请求信号，信号通过WiFi网络传输到WiFi的终端节点，接着通过串口把数据传送给STM32单片机，最终由STM32单片机将接收到的数据进行解析，解析为具体的指令，执行相应的指令以完成指定的功能。

3.2 Simpwifi模块设置

Simplewifi模块最简单的设置方式是利用浏览器进行设置，具体过程如下：

（1）模块上电后复位引脚与GND相连（模块恢复出厂设置默认IP为192.168.2.1）初始用户名为：admin，密码为：123456。（2）利用笔记本电脑的无线网卡连接Simplewifi模块，此时Simplewifi作为路由器使用，无密码。（3）打开浏览器，然后打开一个网页，进入到登录页面，输入初始的用户名和密码跳转到配置页面。（4）设置串口通信的参数。波特率：

9600，8位数据位，无校验位，1位停止位。（5）修改模块名与登录密码。（6）设置模块为服务器或者为客户端，传输层协议是UDP通信协议或者TCP通信协议。

4 网络拓扑以及协议的选择

4.1 WiFi网络的拓扑结构的选择

WiFi无线网络主要有两种拓扑结构，一种是Ad hoc网，一种是Infra网。Ad hoc网是自组网的结构，在该网络结构中不需要中心AP，可以通过自身来建立网络。Infra网是有基础设施的网络，必须接入中心的AP才能够进行通信，终端节点是不能够通过系统本身的节点进行通信的。

我们采用的是Infra网络拓扑结构，智能供暖系统是由单个AP（WiFi模块或者家里的路由器）发起，手机和系统终端分别接入到本网络，实现手机和系统终端的数据传输。

4.2 传输层协议的选择

TCP协议是面向连接的可靠传输协议，在进行数据传输之前先要经过三次握手建立连接，在通信发过程中，为了保证数据的可靠性，需要对收到的数据进行确认，在通信结束后需要经过四次挥手断开连接，其主要优点在于能够实现通信的可靠性，缺点是降低了数据传输的有效性。UDP协议是面向无连接的，传输效率比较高，但是不能保证数据的可靠传输。

鉴于现代网络的高速发展，带宽已经足够宽，使用TCP协议进行通信时的速度慢的缺点人们已经几乎不能察觉，造不成影响，所以对于本系统来说选择TCP协议实现手机与终端设备间的通信，可以实现手机与终端设备之间的间接通信。

5 结束语

本系统主要是应用在家庭供暖系统的远程遥控中，系统的成功实现主要在于无线WiFi技术的实现，通过线AP能够实现相对较远距离的无线传输，用户可以通过移动终端对室内的温度进行实时的监控，并且能够实现对温度进行调整。该系统传输数据的速度相对较快，可靠性有保障，而且安装快捷，不需要进行电缆的铺设，实现简单，操作也方便容易，实现了资源的节约和热费的节约，并且能够合理利用资源，生产效率能够达到进一步的提高，经济效益较明显。伴随着无线网络的应用在全国范围内不断扩展，该系统的适应性及实用性将有更多的体现。

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