wifi控制模块的原理

基于物联网WiFi模块的开关控制方案

时下主流的开关控制方案基本都可以实现在家控制和远程控制两种方式。在家的情况下，用户手机APP通过路由器连接WiFi控制内置WiFi模块的产品(比如智能开关，智能灯泡……)的开关来控制产品的通电和断电;在室外，用户可以通过云端来控制家里的开关。

智能开关解决方案主要以SKYLAB WiFi模块WU106/WG219为基础，实现无线数传、控制等功能。SKYLAB提供：1） 硬件参考设计；2）云平台服务；3）iOS，Android APP设计服务；4）嵌入式软件服务；5）WiFi模块WU106/WG219。

对于大多数物联网从业者来说，有两样东西是避免不了的，一个是单片机，一个是移动通信模块。现在主流的通信模块都以4G模组和NB-IOT模组为主（由于运营商正在对2G进行退网，在新产品上继续使用2G模组已经是个不明智的决定了）。无论是曾经的2G模组还是现在主流的4G和NB-IOT模组，都采用了AT指令的方式与外部控制器进行通信，AT指令因此成为物联网从业者必须要掌握的知识。
4G模组举例
AT是Attention的缩写，最早是贺氏公司（Hayes）为了控制调制解调器而发明的协议。后来随着网络带宽的升级，速度很低的拨号调制解调器基本退出一般使用市场，但是 AT 命令保留了下来，并且逐渐被标准化。现在的移动通信模组（2G，4G，NB-IOT）皆采用AT指令作为其控制协议，AT 指令已经成为通信模组产品开发中的实际标准。
某4G模块应用示意图
AT指令只是AT客户端（如MCU）和AT服务器（如移动通信模组）之间的软件接口，硬件上基本都采用串口作为接口。有一点需要注意，很多模块的串口电平采用的是18V，而大多数MCU的IO口电平是33V或5V，所以在硬件连接上需要依据具体情况考虑进行电平转换。
AT指令工作示意图
AT指令的大部分使用场景是这样：MCU主动发送AT指令给模组，然后等待模组返回数据，MCU再根据返回的数据做对应 *** 作。每个AT指令都有一个超时时间，如果MCU发送出AT指令后在超时时间内没有收到返回的数据则需要重试。AT指令中还有一种数据被成为URC数据，URC的全称是Unsolicited Result Code，翻译成中文就是“不请自来的结果码”。顾名思义，它不是模块对MCU所发送AT指令的返回，而是模块主动上报的数据。比如模块收到TCP数据包，或者模块的网络状态发生改变，都会通过URC数据主动告知MCU。
下面介绍下AT指令的格式。AT指令是基于字符串的通信协议，一般 AT 命令由三个部分组成，分别是：前缀、主体和结束符。其中前缀由字符“AT”构成；主体由命令、参数和可能用到的数据组成，结束符一般为 <CR><LF> (即回车换行，对应于ASCII码中的“\r\n”)。AT指令可以分为以下几种（<x>代表命令）：
上表中省略了结束符，在实际使用中，将<x>替换为要用的命令，并且整个命令需要以<CR><LF>结尾。如何知道模块都支持哪些AT指令呢？关于具体的AT指令，其实不用刻意去记忆，因为每个模块都会有配套的AT指令集手册，要用的时候再去查询手册就行了。
AT指令应用举例（以下指令皆省略了回车换行）：
MCU发送：AT
模组返回：OK
命令说明：可以根据是否有OK返回判断模块是否可用。
MCU发送：AT+CGSN
模组返回：<IMEI>
　OK
命令说明：用于查询模组的IMEI。
MCU发送：AT+CGACT=<state>,<cid>
模组返回：OK
命令说明：用于设置模块PDP上下文激活状态。
MCU发送：AT+CGACT？
模组返回：+CGACT: <cid>,<state>
　OK
命令说明：用于查询模块PDP上下文激活状态。

随着智慧城市建设加快，以及国家对教育的重视，智慧校园、智慧教室的打造即将在各城市相继落地，重点解决传统校园、教室管理中出现的各类实际问题。

校园、教室管理常见状况及问题

在以往的校园管理及教室设备使用当中，往往存在以下几个问题：

（1）设备繁多，难以统一实现智能感知、控制管理；

（2）手动按键下拉投影幕布、开关灯、空调温度调节、排风扇开关等 *** 作太过繁琐，既浪费实际授课时间，教室上课体验大打折扣；

（3）各类设备使用情况及能耗没有清晰的数据可查及分析，不利于节能改进。

顺舟智能根据教室场景实际需求，推出智慧教室物联网方案，致力于实现教室场景的智慧化升级。

智慧教室物联网方案

顺舟智能基于Zigbee技术优势，Zigbee30网关及内嵌Zigbee模块，可实现对教室场景下的灯光、风扇、空调、窗帘、电教设备、智能门锁等电器设备实现智能化管控，节省人员管理成本，提高设备管理效率，同时为师生打造智慧化的教学/学习体验。

1、情景模式

情景策略为一组动作的集合， *** 作简单、高效。如早上开始一天的学习时段，空调、排风扇到点自动提前开启，改善教室内空气环境；学生进入教室时，门禁打开，音乐播放；老师上课时，投影打开，投影幕布下放，讲台灯光关闭或调暗等。通过场景开关和系统配置，一键进入预设的场景模式。如“上课场景”、“下课场景”、“多媒体场景”、“电教场景”等，可个性化定制。

2、智能门禁系统

智能门禁支持管理员便捷录入人员进出记录，实时掌握门禁状态及告警信息。此外，智能门禁系统结合人脸识别功能，有效保障学校教室安防、安全。

3、教室设备管理系统

设备实时状态显示：设备工作状态（如灯光开还是关）、设备故障显示（开关是否故障）可实时在线显示。 设备单独控制功能：各设备可以通过设备管理系统进行控制和管理，受控设备包括：空调，投影控制器，电脑，日光灯，窗帘、能源、环境设备、专业设备、门禁门锁等。

4、智慧环境监测系统

教室环境监测及调节。通过温湿度传感器、空气质量传感器等实现教室温湿度、空气质量等实时监测，环境数据实时回传至服务器、云平台，通过策略部署、设备联动，开启新风、加湿器、风扇等设备，调节教室环境。实现教室环境智能化管控，确保教学环境处于舒适状态。

5、智慧节能系统

通过物联网平台可远程调控、开关教室设备，设定情景模式、自定义时段进行设备开启关闭 *** 作，避免非教学时段设备长期开启、空转。同时，平台可进行能耗数据展示分析，清楚了解各区域、各类型设备用电情况，实现节能减排。

6、智慧用电安全系统

教室内部智能开关、智能插座、温控面板等均嵌入Zigbee模块，可以远程查询空气开关线路电压、漏电电流、线路功率、线路电流、开关状态等用电数据，同时设置漏电保护功能自动检测，以及区域内所有用电线路开关远程集控管理，自由分组设置定时开关等。

智慧教室物联网方案优势

1、设备覆盖面广、部署方便

支持教室内绝大部分可管理设备，包含了多媒体、空调、开关、能效插座、灯光、窗帘、环境监控、安防、电力等数十种物联网传感器和控制器。方案采用ZigBee无线协议，避免了传统的布线难题，通过简单的升级改造即可快速完成物联网硬件环境的部署，降低了硬件部署成本和施工难度，极大加快了部署速度。

2、智能化、便捷化使用

可灵活定制物联网场景和定时策略，实现设备的批量、定时自动控制。可根据温湿度、光感强度实现智能自动调节。

3、电能节能减排

实时探测关键能耗设备的电能消耗，实现能耗信息透明化，实现能耗的科学管理。

4G模块，也被叫作4G通信模块或4G DTU模块，他是物联网行业具有4G通信功能的一种产品，通过4G模块，我们可以实现工业设备数据通过无线4G网络传输到远端控制中心，并从控制中心通过4G模块远程对工业设备进行数据通信。从而实现工业设备通过无线4G网络的集中管理集中监控。通过4G模块可大大的减少运营人工成本。

4G模块的工作原理

近年来物联网行业飞速发展，通过各种物联网模块来代替人力，应用到了各行各业。那么4G模块的工作原理是怎样的呢，我们就来分析4G模块塔石怎么工作的。4G模块是基于4G网络来进行通信的，4G模块是指支持TD-LTE和FDD-LTE等LTE网络制式的统称。具有通信速度快、网络频谱宽、通信灵活等特点。4G模块在硬件上将射频、基带集成在一块PCB小板上，完成无线接收、发射、基带信号处理功能。软件上通过4GLTE网络传输，对下位机modbus数据进行传输到服务器端，支持心跳包，注册包功能。并可支持软件支持语音拨号、短信收发、拨号联网等功能。

WiFi模块又名串口Wi-Fi模块，属于物联网传输层，功能是将串口或TTL电平转为符合Wi-Fi无线网络通信标准的嵌入式模块，内置无线网络协议IEEE80211bgn协议栈以及TCP/IP协议栈。传统的硬件设备嵌入Wi-Fi模块可以直接利用Wi-Fi联入互联网，是实现无线智能家居、M2M等物联网应用的重要组成部分。

串口WiFi模块的工作原理

串口WiFi模块的工作原理大致如下： 网络发送–TCP数据 => 模块 =>串口数据–单片机接收，反向也是一样的，模块作为一个数据传输的通道。

三、串口WiFi模块在智能插座上的应用

串口wifi模块数据传输速率比较低，一般在几K/S，所以这种传输速率不适合传输和视频等大文件，倒是非常适合传输小数据量的数据，比如开关通断信号、控制信号等。比如将串口WiFi模块应用在传统插座上，再结合手机app就能做成智能WiFi插座。见下图。

智能WiFi插座支持远程WiFi *** 控以及定时开关等功能，可实现在异地对家里各种家用电器的控制，比如控制空调、电饭煲、热水器等的开启和关闭， *** 作方便省心。同时，还可以在此基础上开发更多的功能，比如定时延时，usb充电，网络远控，电量统计，节能省电……

---