【Intel Edison试用体验】【结项】我的家庭电能管家

开发板

本帖最后由左岸cpx 于 2017-10-20 17:25 编辑

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一项目概述

物联网的浪潮席卷全球，加之李***的互联网+的提出与推动，全国都兴起了物联网与互联网的浪潮。本文，笔者将介绍一个“我的家庭电能管家”的项目。

本作品，即家庭电能管家，综合考虑了传统电器的缺点，以及目前家用电器更换周期长的实际情况，开发了一套切实可行的方案来智能化和辅助控制传统电器，达到节能、辅助和防护的目的。采用智能插座收集电器的实时用电信息，将信息上传至服务器后，服务器根据其运行情况做出节电和辅助推荐，并在电器的异常状况下做出应对措施，及时反馈至用户的移动设备上，方便用户查看电器情况和用电量等信息。作品实验情况表明该系统可以为用户提供节能、辅助和安防作用，对目前的家庭均切实可行。

原料：Intel Edison开发板、路由器、220V转5V非隔离式电源、220V转5V隔离式电源、功率计量电路、光耦电路、XDK开发包

二项目实现过程

【硬件篇】

版本1 ：

版本2 ：

版本3 ：

【软件篇】Intel Edison的socket编程、web、手机APP步骤1：功率采集

通过上文，我们已经知道，通过硬件电路的实现，我们已经把功率信息转换为频率信息。所以我们只需要让爱迪生实现一个频率计的功能，就可以测量出用电器的实时功率值。

代码：

var mraa = require("mraa");

var front_time = 0;

var back_time = 0;

var interval = 0;

var freq = 0;

var wave_begin = true;

var key = new mraa.Gpio(8);

key.dir(mraa.DIR_IN);

key.isr(mraa.EDGE_RISING, function(){

if(wave_begin){

var d = new Date();

front_time = d.getTime();

wave_begin = false;

}else{

var d = new Date();

back_time = d.getTime();

wave_begin = true;

interval = back_time - front_time;

}

});

//主循环

setInterval(function(){

var d = new Date();

var time_now = d.getTime();

if(time_now - back_time > 1500){

//1.5秒超时，认为无信号，freq = 0 Hz

interval = 0;

}

//计算频率

if(0 == interval){

freq = 0;

}else{

freq = 1000/interval;

}

console.log("The frequency is " + freq + " Hz");

}, 1000);

分析：

实验目的：通过外部中断和time时间戳来测量方波频率

原理：方波信号作为外部中断源，第一个上升沿（前沿front_time）到来时，爱迪生记录前沿时间戳；第二个上升沿（后延back_time）到来时，爱迪生记录后延时间戳。两个时间戳之差就是该方波的周期（注意时间戳的单位是毫秒哦！）。

在中断服务函数中记录方波前沿和后延对应的时间戳，在主循环中计算方波频率。设置超时时间为1.5秒（所以，测量最低范围是1/1.5 Hz），1秒钟打印一次测量频率。

现象：

我这边是通过CPLD输出了频率为100 Hz的方波信号，和爱迪生共地后连接IO8，观察实验现象：

可以看到在控制台打印出了方波频率！

步骤2：socket编程，网页设计，手机APP客户端：

通过html语言写一个静态网页，是这个样子的。

相当于web前端开发，所以我们还需要用CSS和JavaScript来写两个文件。文件是在XDK的Demo程序里面改的，附件里可以看到工程文件。

服务器：

服务器这边我们用node.js语言开发，XDK里面有个Web Sockets的Demo，如下图所示，一次点击3个红色方框，就可以建立起一个Socket通信程序。

在这个Demo中修改，来实现自己的功能。

现象：

用户连接：可以显示当前和服务器（爱迪生）连接的客户端（网页）数量，从u0, u1, u2...以此类推。

开关状态：通过鼠标点击蓝色方框内的“开关”来切换开关状态。ON或者OFF。

实时功率：测量用电器的实时功率。

所以，我们的爱迪生完成了两个工作，1：采集用电器功率。2：充当socket通信服务器。监听它的某一个端口（本文设置为3000），浏览器访问爱迪生所在ip的3000端口，即可获取此页面。

这是我自己根据XDK Demo程序修改而成的工程，还很粗糙。我的学长也写了一个逼格更高的网页端和手机APP，在腾讯云上租用了一个公网服务器，有一个静态IP，我用爱迪生采集功率信息上传到腾讯云上，浏览器或手机APP即可向服务器索要数据，实现开关功能，和用电器功率计量功能。下面上图！

Web端：

手机端：

三 演示视频及项目总结

首先来几张安装示意图：

不会插入本地视频，我就把演示视频放在附件里面吧，供大家参考学习批评。

本项目如题所示，完成了一个完整软硬件系统。硬件部分包括电源管理、功率计量、PCB设计（涉及到开槽隔离等布线技巧）。软件部分包括socket通信编程，node.js, python, html, javascript, css， express等语言及框架。在试用的过程中，也学到了很多东西，希望分享给大家！

最后分享一句话：真正的科技是让人感觉不到科技的存在！

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