浅谈远程智能电气控制系统的设计

浅谈远程智能电气控制系统的设计

屈晓柳

（柳州市地方税务局广西柳州市545005）

摘要：该文论述了远程智能电气控制系统设计，方案采用软、硬件相结合，以51系列单片机STC89C52为硬件核心，通过wifi模块与WEB服务器交换数据，PC电脑（B/S模式）或手机（APP模式）通过Internet访问该系统，实现远程电气设备控制和管理功能。软件用VC++编写STC89C52单片机控制程序，ASP编写网管软件，配合ACCESS数据库和TCP/IP协议，实现远程电气控制和管理。

关键词：51系列单片机；APP；ASP网管软件；远程控制

引言：随着互联网+时代的到来、手机（APP）应用程序技术迅猛发展及远程控制电气技术产品日益成熟，远程控制和管理电气设备的应用越来越广泛。用户通过PC机或手机（APP）轻松实现对远程电气设备管理和控制，本文从硬件、软件及其相互结合，论述远程电气控制和管理系统的设计方案。

1系统构成

1.1控制模块

控制模块，由单片机+最小系统+wifi模块+继电器控制装置。是系统直接控制电气设备的前端器件。支持WiFi网络，可分散布点控制，不需要进行网络布线。

控制模块与WEB服务器交换数据，受控于手机终端（APP）或PC终端（B/S）。每路电气设备的开关状态或其它监测量，均可在PC终端或手机终端上查询制。

1.2Web服务器Web服务器集控网内所有的电源控制模块，各控制模块的所有电源的开关状态都保存在Web服务器上的数据库中。Web服务器响应远程访问者的请求，对指定的电源控制模块的开关状态进行查询和设置。同时记录操作人员名称和操作时间（备查），Web服务器的软件构成如下：

1）ASP网管软件

2）ACCESS数据库

1.3终端

1)PC机终端通过浏览器访问WEB服务器，对指定的电源控制模块的开关状态进行查询和设置。

2)手机（APP）终端

手机终端通过应用软件APP访问WEB服务器，对指定的电源控制模块的开关状态进行查询和设置。

1.4交换机10M/100M自适应以太网控制器。

2系统拓朴结构

远程控制系统，在不改变原有电气设备结构的原则基础上加装控制模块。系统拓朴结构如图1所示。系统由WEB服务器、PC终端、手机终端和控制模块通过网络（WiFi）连接构成。

用户使用电脑（PC）终端或手机（APP）终端，通过InterNet网络远程登录到系统WEB服务器上的网管系统，向WEB服务器发出控制和查询指令，WEB服务器再将指令传送给网内（WiFi）的特定的电源控制模块，通过控制模块实现对系统内的任何受控电气开关切换、监测以及交互查询。

3系统硬件构成

3.1控制模块

控制模块，即：网络智能控制模块，由单片机+wifi模块+继电器控制装置组成，负责执行控制（动作）。

3.2WEB服务器

WEB服务器，提供网管软件的运行环境，网管软件不仅具有电气控制相应功能，考虑到运行维护安全，网管软件对操作人员的行为实时记录，以备待查。

3.3交换机设备

网络交换机，是系统组网的必备设备。网络交换机支持WIFI功能，局域网内终端可免布线。

3.4终端设备

PC电脑或手机，PC通过B/S模式访问系统，手机通过APP访问系统。

3.5其他设备

网络打印机，为可选项，需要报表打印，可配置。

4控制模块的设计

4.1硬件部分设计

1）51系列单片机（STC89C51/52），即：本例采用单片机为51系列STC89C52型号单片机。

2）WiFi模块（技术服务ESP8266模块，基于IEEE802.11b标准的无线局域网）；

3）固态继电器控制装置；

4）强弱电转换装置；

5服务器端软件的设计

网管页面是远程电气控制系统的主界面，超级管理员、管理员和普通用户，具有不同层级的权限。在远端通过受权的用户名，登录到该控制页面，点击相应的按钮就可以远程监控、控制整个系统的电气设备情况。网页可采用当前主流的ASP语言编写，配合ACCESS数据库及SQL检索方式，实现高效的机房IP网络集中管理。

6单片机与WEB服务器的数据交换程序的设计

单片机在发数据送时，每隔一定时间向WEB服务器发出请求（提交表单），服务器接收表单数据，并存到数据库中去，这时可根据数据变化刷新主页，PC通过INTERNET访问WEB服务器网页显示数据或图形；单片机在接收数据送时，也是通过单片机每隔一定时间向WEB服务器发出请求（提交表单），WEB服务器根据提交的内容，将数据回传到单片机中，而PC机可以通过修改WEB服务器网页中的数据来更新传给单片机信息。如5-1所示：

单片机访问WEB服务器流程如图5-2所示：

根据以上分析，WEB服务器中至少包括以下ASP脚本文件：

1）接收单片机定时提交过来的表单脚本文件；响应单片机请求，并保存单片机发送过来数据的脚本文件；接由PC机参数修改后提交的表单脚本文件；供PC机浏览数据的网页脚本文件。

2）PC向单片机发送数据的过程是类似是，这里不再重复。要说明的是，单片机接收由服务器回送的HTTP信号中的数据包含了各种HTTP协议信息，但只要将接收下来的数据分析一下不难找出我们所需的数据信息。

7结语

至此，远程电气控制系统设计方案就介绍完了，采用B/S模式在互联网上进行PC和单片机的数据传输，不受IP地址网段限制，不受防火墙的有无限制，不受IP地址是静态的或是动态的限制。只要是设备能收发TCP/IP协议的信号，其方法可以推广到其他如单片机之间、嵌入式等设备之间的通信。另外，本电气控制系统不仅仅可以用于企事业单位的电气的远程控制，也同样适用于化工等领域中危险设备的远程电气管理控制。

参考文献

[1]张迎新，《单片机原理及应用》，电子工业出版社，2004年10月.

2]谢希仁，《计算机网络》，电子工业出版社，1999年12月.

[3]汪晓平，《ASP网络开发技术》，人民邮电出版社，2000年1月.

[4]夏华，《无线通信模块设计与物联网应用开发》，电子工业出版社出版，2011年06月

作者简介

屈晓柳（1962-11），男，汉族，籍贯：广西柳州，学历：大学本科。