CN102157861A - 智能化多功能插座 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种智能化多功能插座，在普通插座内设置有数据收集模块、控制模块、无线信号收发模块、报警模块，所述控制模块分别连接所述数据收集模块、无线信号收发模块和报警模块，所述无线信号收发模块与具有无线信号收发功能的可视化终端无线连接。通过不同的传感器，得到当前工作环境的实时数据，在控制模块做出判断，并将判断结果传送到可视化终端，从而使管理人员及时对各种电路状况做出处理，保证了电路的安全有效工作，适合用于生产、生活以及娱乐等各种场所。同时，该智能插座打破了加入熔断器作为普通插座安全运行的单一判断标准，而且可以避免由于熔断器断开而导致电路短时间无法恢复所带来的不便。
Description
技术领域
本发明涉及一种插座，尤其是一种智能化多功能插座。
背景技术
随着现代生活条件的不断提高，人们所使用的电器也越来越多，无论是生活场所，办公场所还是娱乐场所，各种插座随处可见。但大部分情况下，人们并不了解所使用的插座能承载的最大功率，尤其是在某些恶劣的环境中如高温或者过于潮湿的环境中，当连接在插座上的用电器总功率过高时，极易引起电路起火或短路，损坏用电器，甚至对人的生命安全产生威胁。另外，当用电器停止工作时，如不能及时关闭用电器或断开电路，此时往往产生待机功率，而用户却不能及时察觉，虽然由于单个用电器因待机所消耗的电能很少，但在时间较长以及整个社会的总用电器数目巨大的情况下，电能的浪费就十分可观了。智能插座能够实时识别当前的使用环境是否安全以及连接在插座上的用电器总功率是否处于一个安全的范围内，并能够通过无线信号，将环境状况以及用电情况上传至一个接收终端，使管理人员能够对用电插座实现实时监督和控制。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种智能化多功能插座，在普通插座中加入温度传感器，湿度传感器，及时收集环境数据（主要是温度与湿度），同时采用功率检测装置，检测当前插座工作的电压、电流参数。温度，湿度传感器将实时环境参数转换成电信号，连同电路电压、电流等电信号传输到单片机中，并在单片机中进行相应的处理和显示，同时经过处理后的信号经过无线发送装置发送至一个接收控制终端，使管理人员能够及时的了解电路工作状况，从而实现电路的远程实时监控，保证电路的安全，有序的工作。
按照本发明提供的技术方案，所述智能化多功能插座包括插座本体，在插座本体内再设置有数据收集模块、控制模块、无线信号收发模块、报警模块，所述控制模块分别连接所述数据收集模块、无线信号收发模块和报警模块，所述无线信号收发模块与具有无线信号收发功能的可视化终端无线连接；所述数据收集模块包括温度传感器、湿度传感器、电压传感器、电流传感器中的部分或全部。
作为优选，所述控制模块为芯片nRF9E5。所述电压传感器包括第一电压互感器的输出端连接桥式整流电路，桥式整流电路的输出端经过RC滤波器连接所述控制模块的输入管脚。所述电流传感器包括第二电流互感器的输出端连接桥式整流电路，桥式整流电路的输出端经过RC滤波器连接所述控制模块的输入管脚。
所述控制模块还连接有显示屏，所述显示屏设置在插座外壳上。所述可视化终端采用计算机。所述报警模块包括报警灯和电源切断装置。
本发明的优点是：该插座能够在不同的环境下，根据当前的环境特征（主要是温度、湿度）以及插座的负荷情况（主要是电压、电流），实时地判断当前连接在该智能插座上的电器总功率是否处于安全的范围内，并可以将判断结果传至一个接收控制终端，使管理人员能够在远离插座的情况下，实时地了解该插座的使用情况，真正实现对电路的远程监控，并可以节约电能，保证用电安全。
附图说明
图1是本发明结构框图。
图2是本发明实施例电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。本发明主要目的是设计一种智能插座，通过采集周围的环境参数以及插座内部的电压、电流参数，分析并显示当前插座的工作环境，判断当前连接在该插座上用电器的总功率是否处于一个安全的范围内，从而及时做出相应的处理，以避免因使用环境恶劣或者电路短路、总负载功率过大而造成电路失火等安全事故，同时通过一个无线收发系统，将该插座的环境参数、电路参数传至控制终端，使人能够在较远处及时了解电路工作状况，实时控制电路的工作，保证电路的工作处于一种安全、有序的状态下。
如图1所示，本发明在普通插座内设置有数据收集模块、控制模块、无线信号收发模块、报警模块，所述控制模块分别连接所述数据收集模块、无线信号收发模块和报警模块，所述无线信号收发模块与具有无线信号收发功能的可视化终端无线连接；所述数据收集模块包括温度传感器、湿度传感器、电压传感器、电流传感器中的部分或全部。将数据收集模块、控制模块和报警模块连接到普通插座中，组成能够根据当前环境状况智能地保护电路以及传送环境与电路信息的智能插座。
控制模块判断电路是否安全的方法如下：一方面当控制模块接收到由温度传感器及湿度传感器所传送的信号后，与设定的安全范围值进行比较，并将比较结果通过无线信号发送模块发送到可视化终端，当实时采集的温度变量过高或者湿度变量过大时，则应及时检查插座所使用的环境，避免火灾、短路等安全事故的发生；另一方面当控制模块接收到由电压传感器及电流传感器所传送的信号后，通过调用功率计算函数，计算出实时功率，与设定的安全功率进行比较，同时将比较结果通过无线信号发送模块发送到可视化终端，如果实时功率超出安全功率，说明插座负载过大，应及时检查与插座所连接的电器，及时排除安全隐患。
插座任何时刻承载的功率超过安全负载时，都将实时地反应到可视化终端，从而提醒管理人员及时做出相应的措施，这样可以避免在每个大型插座内部安装断路器，达到节约成本的目的，同时可以避免由于熔断器断开而导致电路短时间无法恢复所带来的不便。
插座内部的各模块为独立模块，安装在普通插座内，不影响普通插座的整体外观与正常使用性能。
所述控制模块采用系统级无线射频收发芯片nRF9E5构成，该芯片可以根据不同的输入发出不同的处理信号，并通过无线射频对信号进行发送和接收。所述报警模块为能够根据控制芯片所发出的不同信号而产生包括警示红灯发光以及强行断开电路等相应的不同的报警信号。无线信号收发模块能够发送与接收分别来自控制模块与可视化终端的电信号。可视化终端一方面能够通过无线接收模块接收由控制模块所产生的信号，并将其转化为可视的数据，便于人能够及时的了解环境与电路信息，另一方面可以通过无线发送模块向控制模块发送控制信号，便于远程控制电路工作。
控制模块与可视化终端之间的无线通讯通过芯片nRF9E5内部的无线射频收发器实现，输出功率和频率等配置内容可以通过SPI接口编程配置。
如图2所示，具体电路结构如下。
在数据收集模块中：所述的温度传感器为热敏电阻R1，其电阻值的大小随着环境温度的变化而变化，由当前温度产生一个电信号，经过RC滤波器通过控制模块的管脚26传至控制模块中；所述的湿度传感器为湿敏电阻R4，其电阻值随着环境湿度的变化而变化，由当前环境湿度产生一个电信号，经过RC滤波器通过控制模块的管脚27传至控制模块中；电压传感器由一个电压互感器T1和整流桥组成，采集当前插座内部的电压信号，经过RC滤波器通过控制模块的管脚28传至控制模块中；电流传感器由电流互感器T2和整流桥组成，采集当前插座内部的电流信号，同样经过RC滤波器通过控制模块的管脚29传至控制模块中。
控制模块主要由系统级无线射频收发芯片nRF9E5组成。由各传感器所收集的环境参数（温度、湿度）与电路参数（电压、电流），经过RC低通滤波器进行滤波，除去不必要的高频干扰后，输送到控制芯片nRF9E5中。这些信号在芯片nRF9E5中经过处理，一方面通过显示单元（LED显示屏或LCD显示屏等）将各个时刻的环境参数与电路参数进行实时数据显示；另一方面将环境参数与电路参数与设定的安全范围值进行比较，并将比较结果通过无线信号发送模块发送到可视化终端，若超出安全范围，则由报警模块和管理人员作出相应的反应。
报警模块由与芯片nRF9E5管脚1相连的报警灯和与管脚2相连的电源切断装置组成，当电路总功率处于安全范围时，反应装置不报警；当电路总功率超出安全范围但不至于产生危险时，与管脚1相连的报警灯发光；当严重传出安全范围时，与管脚2相连的电源切断装置强行断开电路，保证电路安全。
可视化终端采用上位机（如普通电脑或工控机，只要具有分析和显示的功能即可），一方面当由芯片nRF9E5传输来的判断结果显示实时温度数据过高或者湿度数据过大时，应及时检查插座所使用的环境，避免火灾、短路等安全事故的发生；另一方面当由芯片nRF9E5传输来的判断结果显示实时功率超出安全功率时，说明插座负载过大，应及时检查与插座所连接的电器，看是否存在违章电器的使用，从而排除安全隐患。
Claims (7)
1.智能化多功能插座，包括插座本体，其特征是：在插座本体内设置有数据收集模块、控制模块、无线信号收发模块、报警模块，所述控制模块分别连接所述数据收集模块、无线信号收发模块和报警模块，所述无线信号收发模块与具有无线信号收发功能的可视化终端无线连接；所述数据收集模块包括温度传感器、湿度传感器、电压传感器、电流传感器中的部分或全部。
2.如权利要求1所述智能化多功能插座，其特征是所述控制模块为芯片nRF9E5。
3.如权利要求1所述智能化多功能插座，其特征是所述电压传感器包括第一电压互感器（T1）的输出端连接桥式整流电路，桥式整流电路的输出端经过RC滤波器连接所述控制模块的输入管脚。
4.如权利要求1所述智能化多功能插座，其特征是所述电流传感器包括第二电流互感器（T2）的输出端连接桥式整流电路，桥式整流电路的输出端经过RC滤波器连接所述控制模块的输入管脚。
5.如权利要求1所述智能化多功能插座，其特征是所述控制模块还连接有显示屏，所述显示屏设置在插座外壳上。
6.如权利要求1所述智能化多功能插座，其特征是所述可视化终端采用计算机。
7.如权利要求1所述智能化多功能插座，其特征是所述报警模块包括报警灯和电源切断装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20110817 |