CN102200761A

CN102200761A - 一种基于物联网的无线射频开关

Info

Publication number: CN102200761A
Application number: CN 201110106404
Authority: CN
Inventors: 金建龙; 袁家斌; 孙乐乐
Original assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Current assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date: 2011-04-27
Filing date: 2011-04-27
Publication date: 2011-09-28

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的无线射频开关，属于无线智能控制领域。该开关的结构包括中央处理模块、GPRS通信模块、显示模块、无线射频模块和电源模块，中央处理模块通过GPRS通信模块与手机进行无线通信，无线射频模块采用Zigbee技术，中央处理模块通过Zigbee射频与电器设备无线连接，显示模块采用触摸屏，电源模块针对白天和夜晚采用太阳能电池板和蓄电池两种供电方式。本发明可进行人工控制和远程控制，实现了电器设备的实时监控，从而实现了物联网中电器的综合管理控制。

Description

一种基于物联网的无线射频开关

技术领域

本发明涉及一种遥控开关，尤其涉及一种基于物联网的无线射频开关，属于无线智能控制领域。

背景技术

现代计算机技术、信息技术、控制技术的发展与结合，促进了无线网络的快速发展，物联网应用所产生的巨大经济与社会效益加深了人们对信息化作用的认识。现代化电器已经越来越智能化，但是电器却经常由于疏忽而忘记关闭，所以产生了智能控制开关技术。

目前主要应用的智能开关可分为以下几类：1)遥控开关是应用比较广泛的一类较传统的开关，核心的功能控制模块可以控制发送不同的信号来控制电器，但是遥控开关必须人工干涉，一般的遥控开关只能遥控有限的电器；2)光控、声控、红外控开关应用也比较广泛，通过在电器设备内嵌入光传感器、红外传感器等感应设备，在控制模块中设置门限值，当传感器所采集的数据超过保存的门限值时就会改变电器状态，这种开关内嵌于电器内，功能简单，设计完成之后很难对里面的数据进行修改，所以很难扩展功能；3)时控开关根据用户在系统中事先设定的时间，自动打开或者关闭用电设备的电源，其对于环境的感应几乎为零，只能由用户设定时间，灵活性较差；4)自控开关是在其控制模块部分加入控制变量的输入，通过对控制变量的判断来改变开关的状态，无需人为干涉，但是由于感应的外界信息有限，所以实现的功能也比较有限。

发明内容

本发明针对现有智能开关功能上的不足，而提出一种可远程控制的基于物联网的无线射频开关。

该开关的结构包括中央处理模块、GPRS通信模块、显示模块、无线射频模块和电源模块，其中：中央处理模块通过GPRS通信模块与手机进行无线通信，中央处理模块通过无线射频模块与电器设备连接，中央处理模块还连接显示模块，电源模块分别给中央处理模块、无线射频模块、GPRS通信模块和显示模块供电。

优选地，无线射频模块由两个无线连接的Zigbee模块组成：第一个Zigbee模块与电器设备的控制中心连接，由电器设备的电源供电；第二个Zigbee模块与中央处理模块连接，由电源模块供电。

所述电源模块由太阳能电池板、蓄电池和供电控制器组成，太阳能电池板和蓄电池均通过供电控制器给相应模块供电。

优选地，显示模块采用触摸屏。

本发明具有如下技术效果：

1、具有人工控制和远程控制两种方式，实现了电器设备的实时监控，从而实现了电器的综合管理控制。

2、多个控制开关可进行组网并且实现相互通信，无需设立无线网络的主节点，扩展性强，适用于家居、办公场所、娱乐场所等。

3、利用自主发电供电模式，无需外接电源，节能减排，使用更加方便灵活。

4、无线射频将开关从电器连线中解脱出来，本发明可根据需要随意更换位置，避免了布线、改线的麻烦。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

图2为GPRS系统的结构示意图，图中：BTS(Base Transceiver Station)即基站收发台；BSC(Base Station Controller)即基站控制器；PCU即分组控制器；MSC(Mobile Switching Center)即移动交换中心；SGSN即服务GPRS支持节点；GGSN即网关GPRS支持节点。

图3为电源模块的结构示意图。

图4为本发明的系统工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明的结构如图1所示，包括中央处理模块、GPRS通信模块、显示模块、无线射频模块和电源模块，其中：中央处理模块通过GPRS通信模块与手机进行无线通信，中央处理模块通过无线射频模块与电器设备连接，中央处理模块还连接显示模块，电源模块分别给中央处理模块、无线射频模块、GPRS通信模块和显示模块供电。

无线射频模块采用Zigbee技术实现。无线射频模块包括两个无线连接的Zigbee模块：一个Zigbee模块嵌入在电器设备内部，与电器的控制中心连接，并由电器的电源供电；另一个Zigbee模块连接中央处理模块，由本发明中的电源模块供电。Zigbee芯片采用CC2430。

GRPS系统的结构如图2所示。由于GPRS具有覆盖范围广、传输速度快、通讯质量高和永久在线等优点，所以本发明采用GPRS实现远程控制。通过GPRS网络以短消息的形式进行远程数据传输，即在SRD的控制系统中增加支持短消息、数据通信等业务，并为GPRS通信模块分配一个独立的SIM卡，结合数字信号处理器(DSP)系统控制板，通过串行通信接口实现数据的远程无线传输。用户通过发送手机短信的方式即可对电器进行状态查询和远程控制。

本发明的开关界面使用弱电系统。电源模块由太阳能电池板、蓄电池和供电控制器组成。在白天，太阳能电池板产生的电能通过供电控制器中的整流稳压电路变为稳定的直流电，再供给相应的模块，同时还给蓄电池充电；在晚上，将蓄电池内的直流电通过供电控制器中的逆变器转变为交流电，再供给相应的模块。两种供电方式保证了全天的电能供给。

中央处理模块采用S3C2440，显示模块采用触摸屏。本发明的工作流程如图4所示，当电器设备的状态发生变化时，电器通过Zigbee射频向中央处理模块发送数据信息，中央处理模块对该数据信息进行处理，得到电器的当前状态信息。中央处理模块将用户可进行的操作信息反馈到触摸屏上供人工操作控制，当需要进行远程控制时，用户可以通过发送短信息的方式对系统进行请求，系统监听到数据请求信息后，将电器的可操作信息通过GPRS网络发送到用户手机，给用户进行远程选择操作控制。

鉴于Zigbee模块使用的通用性要求，需要上电后调用相应的初始化程序对系统进行初始化。由于无线射频模块的功耗较大，中央处理模块大部分时间都处于休眠状态，通过接受电器内Zigbee模块的数据唤醒，恢复无线通讯模块的正常工作。上电后Zigbee模块进行网络组建，组建成功后，初始化外围硬件，然后对用户自定义任务进行初始化进入消息循环机制，监测中断。当有新消息时激活相应任务处理该消息，处理完毕后系统进入休眠状态。另外，系统接收到GPRS信号后也会激发相应的任务。

Claims

1.一种基于物联网的无线射频开关，其特征在于：

该开关的结构包括中央处理模块、GPRS通信模块、显示模块、无线射频模块和电源模块，其中：中央处理模块通过GPRS通信模块与手机进行无线通信，中央处理模块通过无线射频模块与电器设备连接，中央处理模块连接显示模块，电源模块分别给中央处理模块、无线射频模块、GPRS通信模块和显示模块供电。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的无线射频开关，其特征在于：所述无线射频模块由两个子射频模块组成，两个子射频模块之间无线连接，其中：第一子射频模块与电器设备的控制中心连接，由电器设备的电源供电；第二子射频模块与中央处理模块连接，由电源模块供电。

3.根据权利要求1所述的基于物联网的无线射频开关，其特征在于：所述电源模块由太阳能电池板、蓄电池和供电控制器组成，太阳能电池板和蓄电池均通过供电控制器给相应模块供电。

4.根据权利要求1所述的基于物联网的无线射频开关，其特征在于：所述显示模块采用触摸屏。

5.根据权利要求2所述的基于物联网的无线射频开关，其特征在于：所述第一和第二子射频模块均采用Zigbee模块。