Wi-Fi技术在家用太阳能热水器控制器上的应用

（华东理工大学，200237）

Wi-Fi技术在家用太阳能热水器控制器上的应用

戴哲恒,魏梓轩,孙 伟,干伟儿,杨富琴*

（华东理工大学，200237）

Wi-Fi技术是一种重要的WLAN(无线网络)技术，伴随着智能家居时代的来临，Wi-Fi凭借覆盖广、易获取、速度快、无需布线、健康安全等特点成为智能家居数据传输的首要选择。本文首先介绍了Wi-Fi技术、智能家居的基本概念，分析了Wi-Fi应用于智能家居的优势与前景，最后通过Wi-Fi模块与单片机通信的例子叙述了Wi-Fi在智能家居中的简单应用。利用Wi-Fi模块可以从互联网上获取所需要的信息并将信息传输给单片机，单片机对Wi-Fi获取的信息进行分析处理，再对智能家居进行相应的控制，从而达到物联网的目的。

Wi-Fi通信；单片机控制；智能家居；物联网

0 引言

随着网络与通信技术的发展，无线局域网已经深入到千家万户及生活的各个角落，Wi-Fi凭其高速、便捷、成本低的独特优势得到了空前的宠爱。Wi-Fi不仅在网络媒体、掌上设备、日常休闲、客运列车等娱乐与办公行业表现出色，其在工业、农业中的应用与前景也不容小觑。Wi-Fi还可实现精度媲美GPS的定位功能。在家庭自动化的潮流中亦表现不凡，在智能家居的通信中有重要作用。目前,无论是人们的工作还是生活,都已经离不开WI-FI技术。WI-FI技术凭借其无与伦比的技术优势,掀起了一股技术革新浪潮。在社会生活中,WI-FI技术有着巨大的应用价值,并且有着广泛的发展前景。

1 Wi-Fi技术和智能家居

1.1 Wi-Fi技术

Wi-Fi，是 Wireless Fidelity 的缩写形式，是当前应用比较广泛的短距离无线网络传输技术，能将个人电脑、手机等能无线接收信号的设备以无线方式互相通信。它以传输速度高，有效距离较长的优势占据了无线通信网络的一面江山Wi-Fi，又称是IEEE 802.11标准，有802.11a，802.11b，802.11u，802.11z等子类，能将有线网络信号置换为无线信号，最高带宽视标准而定，通信距离最高可达305米，视通信区域的封闭性而定，对于较封闭的区域，通信距离会短些。

总之，Wi-Fi的特性主要体现在以下几个方面：一是具有较快的速度和较高的可靠性；二是在开放性的区域中，Wi-Fi的通信距离可以达到305米；三是在封闭性的区域中，Wi-Fi的通信距离一般为76~122米；四是与有线以太网的整合十分方便，组网过程需要投入的成本较低。

1.2 Wi-Fi技术的优势

①无须布线，无线电波覆盖范围广

Wi-Fi是由AP和无线网卡共同组成的无线局域网。基于这种组成结构，Wi-Fi 的构成不需要布线，在一些办公场所，如医院、快餐店、教育机构等场所布局，不受布线条件的限制。

②建网简单，厂商容易介入

一台AP（Access Point）和无线网卡，就可以在一定的区域范围内组成Wi-Fi 网络，省去了架设的费用和复杂的施工过程和原材料的费用。一般只需要人口密集的场所设置“热点”，厂商不用耗费巨额资金来布线接入，节省成本的同时也带来了便捷与通信的及时性。

③是现有通信系统很好的补充

随着技术的逐步完备与发展，Wi-Fi的工作距离也在逐步扩展，它也成为现在通信系统很好的补充元素，因为它很好地解决了高速移动数据的纠错问题、延时问题、误码问题，设备与基站之间切换、设备与设备之间的切换问题。

1.3 智能家居

智能家居是指利用先进的计算机技术、网络通信技术、综合布线技术，将与家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起，通过统筹管理，让家居生活更加舒适、安全、有效。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间；还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交互功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性、舒适性，甚至合理控制各种能源的使用。

家居智能的基本目标是，将家庭中各种与信息相关的通信设备、家用电器和家庭安防装置通过家庭总线技术(HBS)连接到一个家庭智能化系统上进行集中或者异地的监视、控制和家庭事务性管理，并保持这些家庭设施与住宅环境的协调。

2 Wi-Fi技术在太阳能热水器控制器上的应用

2.1 太阳能热水器使用中存在的问题

目前市面上的太阳能热水器在阴雨天气的工作方式并不完善。阴雨天气太阳能无法提供生活所需热水，热水器只能使用电加热烧水满足生活所需。且用户只能回家后手动加热，某些热水器也只能做到在用户设定的时间前使水温达到用户要求。这些产品不经济且没有避峰用电功能，用户又不能在较晚的用电低谷时段用水。这类热水器增加了电网负荷，用电不节约，如遇用电高峰将给城市电网带来安全隐患。

2.2 Wi-Fi技术在太阳能热水器控制器上的应用

综合以上问题，本文提出一种预知天气辅助电加热的太阳能热水器智能控制系统。本系统通过Wi-Fi模块连接网络，于每日凌晨获取当天天气状况并传送至单片机，由单片机处理后智能选择加热时间与方式。阴雨等太阳能装置无法工作的天气，控制热水器在当天凌晨1~3点用电低谷时段完成电加热；晴朗等太阳能装置可以有效工作的天气控制热水器在当天利用太阳能完成加热。既降低电费又能够规避用电高峰，降低了电网负荷，且充分利用太阳能。无线模块通过Wi-Fi与网络连接，需要用户使用区域有Wi-Fi网络。就目前Wi-Fi网络的普及情况来看，这种控制系统将会具有很好地适应性，用户基本能满足使用条件。

3 应用实现

3.1 天气获取

利用Wi-Fi模块可以从网络获取所需信息并加以处理应用。本文介绍USR-WiFi232-T模块与STC12C5A60S2单片机连接的简单应用。利用WiFi232-T模块从中国天气网网站提取天气信息并将信息发送至单片机数据接收口，由单片机筛选信息并处理后作出判断、发出控制指令。

3.2 连接与实现

USR-WIFI232-T是一款经典的WIFI模块。具有低功耗、低成本、小体积的特点，WIFI模块硬件上集成MAC，基频芯片，射频收发单元，TCP/IP协议栈，以及功率放大器，符合使用要求。

将Wi-Fi模块TXD、RXD、GND引脚分别接STC12C5A60S2单片机P3.0、P3.1、GND脚，模块VCC接+3.3V直流电源。

将结果显示在液晶屏上效果如下：

图1 液晶显示效果图

4 前景展望

实现太阳能热水器的Wi-Fi功能只需要用户住宅范围有Wi-Fi信号，带有Wi-Fi功能的太阳能热水器就可以利用Wi-Fi实现强大的功能，大大提高家庭自动化进程。除范例外应用范围还有：远程控制、安防报警、信息发布、厂商集中管理、设备自检和远程维护。

近年来，应用于智能家居的Wi-Fi技术飞速发展，成功的将智能家居的各种设备和楼宇对讲衔接起来，提供比传统智能家居更舒适、安全、便捷的智能家居生活空间，优化了人们的生活方式，从而给用户带来了全新、舒适的家居生活。本次设计和研究对家庭自动化的发展具有指导性作用，并有着借鉴意义。

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Application of Wi-Fi Technology in the Domestic Solar Water Heater Controller

Dai Zheheng,Wei Zixuan,Sun Wei,Gan Weier,Yang Fuqin*
（East China University of Science and Technology,200237）

Wi-Fi technology is an important kind of WLAN(wireless network)technology,along with the advent of the era of smart home,Wi-Fi with a wide range of coverage,easy to obtain,fastness,no wiring, health and safety features to become the first choice of smart home data transmission.Firstly,this paper introduces the basic concept of Wi-Fi technology and smart home,analyzes the advantages and prospects of the application of Wi-Fi in smart home.Finally,the paper introduces a simple application of Wi-Fi in smart home based on the communication between Wi-Fi module and microcontroller.Wi-Fi module can transmit the information gathered from the internet to the microcontroller, and the microcontroller get the information for analysis and processing,then the smart home for the corresponding control,so as to achieve the purpose of the Internet of things.

Wi-Fi communication;single chip microcomputer control;smart home;internet of things.