串口轉WiFi下的物聯網終端遠程控制實現方法研究

黃振江

摘要：本文為了克服在同一無線局域網網絡中設備控制存在的可移動性差，以及傳輸距離短等問題，提出了一種基于串口轉WiFi的物聯網終端遠程控制實現方案，在概述串口轉WiFi模式的基礎之上，圍繞基于串口轉WiFi的遠程控制的實現方法做出了簡要分析，望能夠將整套物聯網終端遠程控制方案推廣應用于包括工業控制以及智能家居等在內的相關領域當中。

關鍵詞：物聯網；遠程控制；串口；WiFi

中圖分類號：TP391.44 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）06-0039-01

在物聯網終端設備通信功能實現過程中，基于有線的通信方式相對固定，缺乏可移動性，而基于無線局域網的通信模式則對傳輸距離有較大限制，無論采用哪種方案，都無法同時滿足數據交互以及設備遠程控制方面的要求[1]。而隨著計算機網絡技術、通信控制技術的進一步發展，物聯網設備在遠程智能控制上的實現更為可行。通過搭建串口轉WiFi模塊的方式，基于Socket通信模式下的透傳工作機制，可以使得傳統意義上的穿孔設備以無線傳輸的方式接入網絡中，并由基于MQTT消息傳輸協議的服務器終端進行接收，支持數據信息收發功能的實現，一方面可以滿足數據交互以及遠程控制的功能需求，另一方面可以的突破傳統終端設備在無線通信傳輸距離方面的限制。本文即圍繞串口轉WiFi下的物聯網終端遠程控制實現方案進行研究與分析，望能夠引起業內有關人員的重視。

1 串口轉WiFi模式概述

在物聯網終端設備與其他設備網絡進行無線通信的過程中，可以根據相關參數推算客戶端使用者的一般情況。AP作為無線節點，此過程中WiFi實質上是一個網絡的創建者，在網絡系統結構中處于中心節點，基于AP實現網絡中通有數據信息的轉發功能。STA也可以理解為存在于無線通信網絡中的終端（站點）。所構建的整套物聯網終端遠程控制系統可通過Socket通信以及命令的操作指令。當工作模式為Socket通信的情況下，基于串口轉WiFi的物聯網終端遠程控制系統可以看到各種通信模式。在遠程通信的過程當中，物聯網設備遠程通信之前停，首先需要以無線路由器為核心構建整套遠程結構的總控制中心，在WiFi模塊中，傳控設備可以將有關設備運行狀態的一系列注冊數據信息，如用戶定義數據、ID參數以及MAC地址等在內打包并實現Socket透傳通信，在路由器輔助下降數據信息轉發至外網服務器，并利用外網服務器與終端設備無線網絡共同構成一個完整的網絡結構，在確保結構運行穩定可靠的基礎之上，支持數據信息交互以及設備遠程控制功能的正常實現。

2 遠程控制實現方法

首次進行物聯網終端設備配置時，經由串口轉WiFi模塊構建基于WiFi的網絡體系，該網絡體系可支持在AP以及服務器與終端設備之間構建連接關系，從而支持對相關配置信息數據的寫入，以此種方式實現遠程控制設備上線的要求。用戶加入該局域網網絡后，自動對終端設備信息參數進行對齊，并獲取包括MAC地址、IP地址以及端口號字段內的一系列參數信息，并進行系統初始化處理。在此基礎之上，由系統自動配置設備服務器端口號、IP地址信息、服務集標識SSID、密碼及加密方式、工作模式等相關參數信息，基于互聯網實現終端設備相關信息在服務器系統中的聯網注冊，以支持兩者間的可靠連接[2]。

遠程控制設備存在兩種工作模式，第一是客戶機模式，第二是服務器模式[3]。在服務器模式下，串口轉WiFi模塊聯網為被動模式，設備需要在數據交換前切換至等待狀態，當客戶端發起連接邀請并為設備所接收后方可實現數據交換。在客戶機模式下，串口轉WiFi聯網為主動模式，設備在數據交換前主動發出連接指令，在此基礎之上支持數據交換的實現。同時，在服務器端上，可使用輕量級的、基于代理的“發布/訂閱”模式的MQTT消息傳輸協議，同時面向系統終端部署Apache Apollo，以支持相關功能的實現[4]。整套協議開放性高、小巧、可靠且簡潔，在不可靠連接、低帶寬、CPU內存緊張的一系列移動終端以及嵌入式設備中得到了較為廣泛的應用。基于代理的“發布/訂閱”模式的MQTT消息傳輸協議下，包括了MQTT客戶端以及MQTT消息代理這兩個模塊，客戶端可直接搭載基于代理的“發布/訂閱”模式的MQTT消息傳輸協議而實現消息代理與MQTT協議之間的交互連接。作為一種特殊的消息模式，基于代理的“發布/訂閱”模式的MQTT消息傳輸協議應當以代理服務器中的特定主體為中介，在消息發布者以及消息訂閱者之間構成一個數據交互的臉型關系，無需在TCP協議支持下構建真實意義上的通信連接關系。在基于代理的“發布/訂閱”模式的MQTT消息傳輸協議支持下，消息經由消息發布者發出并進入特定發送隊列[5]。同時，訂閱客戶可根據類別表達與描述的不同，選擇接受感興趣程度高的興趣，通過此種方式解除了應用程序與功能相互之間存在的耦合關系，同時保障了服務器與客戶端之間消息接收的可靠、準確。

3 結語

本文提出了一種基于串口轉WiFi的物聯網終端遠程控制方案，并就整套遠程控制方案的設計以及實現過程進行分析與探討，在本方案實際應用中，能夠突破通信傳輸線纜以及終端設備位置局限性的影響，具有良好的交互性以及可移動性，可支持設備遠程控制以及數據傳輸功能的實現，也能夠為設備間的交互運作提供一種較為方便與快捷的方法。以上所提出的物聯網終端遠程控制方案有良好的可靠性，綜合成本低廉，在工業控制、智能家居等諸多領域中彰顯出了良好的通用性以及可拓展性特點。

參考文獻

[1]郭建偉，燕娜，陳佳宇，等.智慧城市（物聯網）信息安全建設研究[J].通信技術，2017，（11）：2594-2599.

[2]白昊，屈軍鎖，孫陽，占偉.基于串口轉WiFi的物聯網終端遠程控制實現方法[J].計算機測量與控制，2017，（1）：149-151.

[3]陳鐵民.基于物聯網技術的智能家居采暖遠程控制系統設計[J].計算機測量與控制，2017，（12）：90-94.

[4]劉冬.物聯網智能移動終端遠程控制系統的設計和實現[D].北京郵電大學，2011.

[5]陳寶遠，褚慶文，孫忠祥，等.一種基于OneNet設備云的智能硬件組網方法[J].哈爾濱理工大學學報，2017，（5）：76-80.

Abstract：In order to overcome the problem of poor mobility and short transmission distance in the same wireless LAN network， a remote control implementation scheme based on serial port to WiFi is proposed. Based on the overview of the serial WiFi mode， the remote control based on the serial port to the WiFi is introduced. A brief analysis of the implementation method is made. It is hoped that the remote control scheme of the whole network terminal can be popularized and applied to the related fields， including industrial control and intelligent home.

Key words：Internet of things； remote control； serial port； WiFi