李世彬，桂将来
（1.泸州职业技术学院，四川 泸州 646000；2.费德自动化技术（重庆）有限公司，重庆 401333）
引言近年来,基于Internet 的远程控制系统成为研究的热点，这使得Internet 技术、计算机技术、通信技术和微电子技术在工业控制领域得到了迅猛的发展[1]。随着经济社会的不断发展和进步，大量生产生活电器的出现为经济发展和生活品质的提升提供了可靠的支撑，但是，由于使用和维护不当导致的电气火灾时有发生，造成了人身和财产的损失，特别是随着人口老龄化程度的不断加剧，老年人在使用家用电器时经常会在离开时忘记关电源，或者在使用过程中发生了故障时不能及时关断电源，导致火灾发生，造成生命、财产安全的巨大损失。随着通信技术的不断发展，手机在生产和生活中的应用越来越普遍和便利。通过手机微信小程序对断路器进行远程监控，可以在发生电器故障时及时关闭断路器，减小和避免处置不及时导致的生命财产损失。通过手机APP 对远程的配电设备进行监控，极大地提升了对远程设备进行实时监控和管理的便捷性。随着大数据技术和移动通信技术的不断发展，未来的设备控制和管理将变得更加快捷、高效和实时，用户可以通过APP 对用电设备的状态进行监控，及时关闭闲置设备，实现节能减排。基于网络化对设备进行集中管理，利用大数据技术可以对用电数据进行分析，准确把握能源需求，为能源生产部门和能源供给部门提供真实的消费市场数据，减少能源浪费，改善生态环境和居住环境。
1 断路器远程模块设计1.1 设计思路国内低压电器网络化研究起步较晚，目前还没有比较成型的解决方案和成熟的技术成果[2]。在智能断路器研发与应用方面，由于整体水平较低，需要不断研发新的技术，并借鉴国外的相关技术，对已有的技术进行不断改进和提高[3]。
断路器远程控制模块是基于220 V 低压断路器设计开发的独立模块，与目前现有市场上的主流低压断路器的外观尺寸保持一致，具有很好的兼容性，安装和拆卸都非常方便。该装置内置无线通信模块、舵机和DC 5 V 电源。无线通信模块用于实现与手机和Web 网络的通信，舵机用于执行断路器的开关，DC 5 V电源用于为舵机和无线通信模块提供电源。该装置在AC 220 V 的控制系统中可以通过远程监控功能提高设备的网络化远程管理效率，通过通信模块可以与其他现场设备进行互联，组成网络化管理系统，降低使用和管理成本。
1.2 结构设计断路器远程控制模块的设计结构如图1 和下页图2 所示，三个客户端分别是APP、ESP01、HTML 通过连接同一服务器进行信息通讯，每个设备都能发布和订阅消息，通过消息代理进行查找，并且推送消息到已经订阅主题的客户端实现控制。
2 远程通信方案我国低压断路器在网络化性能上与国际同类产品相比，差距较大。国内对低压电器的研究主要集中在设备的在线检测、新的信号采集处理方法和机理研究、电器装置的研究、智能电器设备的可靠性研究、通信的实现方法等方面[4-5]。远程控制在工业环境中的应用，开发的设备需要具有成本低、体积小、性能高、安全性好、功能齐全和处理效率高等优点[6]。
本设计方案将基本电子产品与互联网相连接，通过MQTT 协议实现产品的远程控制，并向Web、APP发送实时记录，通过手机、网页就可以实时观测到数据，并实现控制、定时和语音触发。模块主要由舵机（MG995R）、远程WiFi 模块（ESP01）和上位机（网站、安卓软件）三部分组成。通信采用ESP01 远程WiFi 模块实现远距离数据传输，该模块可使用Arduino 进行程序设计，上位机APP 采用易语言的框架编写程序，所使用软件为E4A，Web 采用H5 进行页面设计，所使用软件为HBuilderX，开发的程序具有良好的应用性、拓展性和可移植性，系统后台处理方案，可以应用于很多不同场合。
2.1 软件设计思路通过HTML、E4a 进行控制Arduino 动作，同时返回控制的状态，包括设备关断成功或者设备关断失败等信息。为实现手机端微信小程序和Web 对断路器进行远程控制，采用Arduino 软件对ESP01 通信模块进行开发，以实现对手机微信小程序和Web 网页的远程通信。网页设计软件和APP 设计软件分别实现对网页通信界面和APP 通信界面的设计，并完成控制程序的开发。
实现与APP 和Web 网页的通信时需要接收来自APP 和Web 端发出的控制信号，在信号接收后根据程序指令信息对设备进行控制，并反馈设备状态，如果信号接收失败，将反馈信号给APP 和Web 网页端，以提示信号发送状态。
2.2 通信端口程序配置2.2.1 APP 与ESP01 通信程序配置如下
3 调试3.1 Web 端通信调试1）连接服务器。连接MQTT 服务器，点击连接服务器按钮发送连接请求，连接完成之后控制台显示“服务器连接成功”，此时说明Web 界面已经连接上MQTT 服务器。
2）连接设备。当连接上服务器之后点击设备连接按钮，Web 向Arduino 发送连接请求并等待Arduino返回连接成功信号。当连接成功后，连接设备按钮背景颜色变为红色，字体显示为“设备已连接”字样，设备上线数量显示为1，“未连接”字样变为“已连接”。断开设备以及关闭设备后，按钮背景颜色为绿色，操作状态变为“可操作”。
3）关闭设备。按下关闭设备按钮，Web 给Arduino发送关闭设备请求，当Arduino 关闭设备完成时，返回给web 设备关闭完成信号。
4）关闭设备失败。当按下关闭设备按钮5 s 后还没接收到Arduino 返回的设备关闭完成信号，这时Web 端将会进行关闭设备错误提示。
5）关闭所有设备。按下关闭所有设备按钮将会关闭所有在线的设备。
3.2 APP 端通信调试1）连接服务器。首先连接MQTT 服务器，点击连接服务器按钮发送连接请求，连接完成之后在APP下方提示“连接成功”说明APP 已经连接上了MQTT服务器。
2）关闭设备。按下设备关断按钮，APP 给Arduino发送关闭设备请求，并在APP 下方提示“关闭设备中”，当Arduino 关闭设备完成时，返回给APP 设备关闭完成信号，这时设备关闭完成。
3）语音控制关闭设备。按下语音控制按钮，将会有一个小话筒出现在屏幕中央，语音控制口令为“关闭设备”，其他口令都视为无效口令。
4）定时控制关闭设备。设定设备的运行时间，运行时间达到设定时间时，设备自动关断。
4 结语经过测试，本文设计的断路器远程控制模块能与断路器进行良好的配合，安装在35 mm 导轨上，配合家用220 V 断路器正常使用。手机通过APP 小程序可以发送控制指令，实现断路器的远程控制，断路器关断响应快且可靠，舵机在关断过程中未出现任何故障。利用Web 网页端发出控制信号控制断路器远程开关时，断路器能正常关断，且能实时反馈断路器的状态，信息显示及反馈响应正常。
