CN103050842B - 一种用于智能节电系统的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于智能节电系统的装置，包括电力线输入端口和至少一个插座，电力线输入端口和插座之间设置有控制模块，控制模块包括系统处理模块、存储模块和电力线载波通信模块，还包括与每个插座配套设置的供电模式分组选择模块和供电控制模块，供电控制模块和电力线载波通信模块均与电力线输入端口连接，插座与供电控制模块连接，供电模式分组选择模块和电力线载波通信模块分别与系统处理模块连接，供电控制模块通过供电模式分组选择模块与系统处理模块连接，存储模块和系统处理模块连接，优点是能方便地接入通用的市电电力系统，并利用市电电力系统与控制设备进行通信，可用于系统化智能节电，并对具有相同用电规律的设备进行统一管理。

Description

一种用于智能节电系统的装置

技术领域

本发明涉及一种智能节电装置，尤其是涉及一种用于智能节电系统的装置。

背景技术

随着智能家电行业的兴起和对电器绿色、安全、节能环保标准的不断提升，智能化电器控制设备不断涌现。作为电器智能化重要的切入点，智能化供电控制系统和模块也应运而生，该方向产品研发主要集中在智能开关和智能插座上。该类系统分别从感应智能化和控制方式智能化方向出发，对现有的市电电力系统上部署的开关和插座进行优化。

感应智能化类型的供电控制系统，主要体现在对供电环境的实时监控，以及在监控环境发生变化时实现对当前供电模式的改变，这类系统主要通过加设各类传感器，感知用电环境，并对环境参数与预设的标准进行比较后对电器供电模式进行相应的调整。常见的有对漏电、电流，电压超限、功率控制、环境温湿度等智能感知的开关和插座。

控制智能化类型的供电控制系统，主要体现在对电器供电模式在时间、空间、方式上的智能化实现。在时间上，常用的有通过定时的方式把对电器的供电限制在特定的时间段里；在空间上，主要是通过对控制信号传输方式的选择来拓展控制范围，通常做法是将系统分为控制部分和受控部分，受控部分和电器的供电模块连接，能控制电器与电源的通断，控制部分通过有线网络或射频、红外及网络等各种无线方式，将控制信号发送给受控部分，从而完成对电器运行的远程控制；在方式上，主要是基于前述智能化方法，根据用户实际需求，对电器供电方式进行一定的组织和规划，相当于系统的集成。在当前的智能家居领域越来越多地出现各类集成化的控制系统，智能开关和智能插座是其中的代表。

当前加入智能感知模块的智能插座和智能开关最为常见，但由于控制局部性限制和不可监控性，使得这类产品只是比常规的插座和开关多了部分环境监控功能。不过，由于用电环境存在着千差万别，这类产品具有非常大的市场，近年来随着对电器待机功耗的认识和节能意识的提升，出现了一种具有主从控制功能的电器插座。这类插座上部署的插口分为主从设备插口，主插口上的设备关闭后，电器的耗电量迅速下降，插座内的智能化节电管理器芯片在30秒内做出电器处于待机状态的判断，然后自动断电，从而关闭从设备插口上的设备。这款产品被大量应用在电脑主机及外设供电的节能化方案中。不过这种控制方式仍然只能应用在局部范围内的电器设备上，即便是通过插座扩展完成对一定数量设备的控制集合，但单一的主从控制模式，仍然满足不了对设备的灵活和高级的管理。随着智能家居产业的兴起，具有远程监控和管理的物联网概念被迅速植入到设备研发的过程中。这类产品在控制部分和受控部分中分别加入有线或无线通讯的模块，这使得对设备的控制不再局限于一定的范围，并大大拓展了控制的距离。而且通过引入微处理器和成熟的互联网技术，完全突破了原有的对控制方式和控制范围的限制。不过使用这类系统的代价往往是需要额外添加或改造现有的电器间通讯网络，且设备成本较高，因此在推广上存在不小的障碍。为节省设备改造的代价，业界不断追求各种低成本的设备方案，同时寻求更为廉价的通信解决方案，目前出现了一种基于电力线载波的通信方案，这种方案不需要增加或改造当前的通信网络，直接用现成的电力网络传输控制信号。目前已出现该类产品，但是这类产品目前还处于中试阶段，虽然能够方便地使用当前的供电网络，但是仍需要用户改造现有的插座或接线板，同时控制部分和受控部分的通讯拓扑结构仍然处于简单的一对一或者基于对码的一对多的控制模式。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能方便地接入当前通用的市电电力系统，并利用市电电力系统进行通信，用于系统化智能节电的装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于智能节电系统的装置，包括电力线输入端口、至少一个插座和壳体，所述的壳体的背面设置有与所述的电力线输入端口连接的二相插头或/和三相插头，所述的插座设置在所述的壳体的正面或/和侧面，所述的电力线输入端口和所述的插座之间设置有控制模块，所述的控制模块包括系统处理模块、存储模块和电力线载波通信模块，还包括与每个插座配套设置的供电模式分组选择模块和供电控制模块，所述的供电控制模块和所述的电力线载波通信模块均与所述的电力线输入端口连接，所述的插座与所述的供电控制模块连接，所述的供电模式分组选择模块和所述的电力线载波通信模块分别与所述的系统处理模块连接，所述的供电控制模块通过所述的供电模式分组选择模块与所述的系统处理模块连接，所述的存储模块和所述的系统处理模块连接，用于保存系统配置及运行参数，整个装置运行时，所述的电力线载波通信模块读取远程控制设备通过电力线传输来的控制信号，并发送给所述的系统处理模块，所述的系统处理模块在读取所述的供电模式分组选择模块的选择状态后和控制信号进行匹配，并根据当前的匹配结果，通过供电控制模块来控制对应插座的工作状态，所述的系统处理模块由具有数据处理功能的低功耗微处理器及其外围电路以及辅助的时钟电路和复位电路组成，所述的复位电路与所述的微处理器的RST脚连接，所述的存储模块由具有一定存储量和多次擦写功能的存储芯片及辅助电路构成，所述的存储芯片的输入脚和输出脚分别与所述的微处理器的P1.4/SMCLK脚和P1.3/TA2脚连接，所述的供电控制模块包括继电器或其他电源导通开关和插座，所述的插座的火线端通过所述的继电器与电力线的火线连接，所述的供电模式分组选择模块包括一个档位拨动开关和多个三极管，每一个所述的三极管控制档位开关每一路继电器控制信号的通断，所述的三极管的发射极接地，所述的三极管的基极通过电阻与所述的微处理器的通用I/O端口连接，所述的档位拨动开关的每一路输入端与所述的三极管的集电极连接，所述的档位拨动开关的输出端与所述的继电器的控制线圈连接，运行时，所述的微处理器根据当前拨动开关的档位状态，通过通用I/O端口向每一路三极管发送通断信号，从而来控制每一路继电器控制线圈的开合，所述的电力线载波通信模块，包括具有利用电力线进行通信功能的电力通信收发芯片和耦合线圈，所述的耦合线圈一输入端与电力线的零线连接，所述的耦合线圈的另一输入端通过一个电容与电力线的火线连接，所述的耦合线圈的耦合端与所述的电力通信收发芯片的输入端连接，所述的电力通信收发芯片的输出端与所述的微处理器的P3.6/UTXD1和P3.7/URXD1脚连接。

所述的壳体的背面设置有与所述的电力线输入端口连接的二相插头和三相插头，所述的二相插头和所述的三相插头上的插脚是折叠式插脚。

所述的控制模块还包括系统电源模块，所述的系统电源模块用于给各个模块供电。

所述的档位拨动开关包括常开档位、常闭档位和至少两个模式档位。

多个所述的档位拨动开关之间设置有联动开关。

与现有技术相比，本发明的优点在于利用电力线载波通信模块使装置能方便地接入当前通用的市电电力系统，并利用市电电力系统与控制设备进行通信，可用于系统化智能节电；而供电模式分组选择模块可以根据需要设置供电模式，适合一些的具有多种不同用电设施的场所，并对具有相同用电规律的设备进行统一管理；且本发明提出的利用档位拨动开关设定供电模式分组的方法不但易用且符合用户对电器的实际使用习惯，为用户管理电器提供更大的便捷；而通过一个在背面设置有与电力线输入端口连接的插头的壳体，则无需改造现有的插座或接线板，只要将本发明的装置通过设置在壳体背面的插头插入现有的插座，而将用电设施插入壳体上相应的插座就能实现智能节电的目的；同时设置二相和三相插头，并将插脚设置成折叠式插脚，则可以在不同的使用场所应用于不同的插座上；而在多个档位拨动开关之间设置联动开关，则可以在需要的时候通过联动开关将一个装置上的多个插座相互关联，此时只需设置一个档位开关的供电模式就能使相互关联的所有插座设置在相同的供电模式。

附图说明

图1为本发明的电路结构框图；

图2为本发明的电路原理图；

图3为本发明系统处理模块和存储模块的电路原理图；

图4为本发明电力线载波通信模块的电路原理图；

图5为本发明供电控制模块的电路原理图；

图6为本发明供电模式分组选择模块的电路原理图；

图7为本发明系统电源模块的电路原理图；

图8为本发明实施例二背面的外形结构示意图；

图9为本发明实施例三正面的外形结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一：如图所示，一种用于智能节电系统的装置，包括电力线输入端口IN和多个二相插座和三相插座1，电力线输入端口IN和多个二相插座和三相插座1之间设置有控制模块2，控制模块2包括系统处理模块3、存储模块4、电力线载波通信模块5和用于给各个模块供电的系统电源模块6，还包括多个与每个插座配套设置的供电模式分组选择模块7和供电控制模块8，系统处理模块3由具有数据处理功能的型号为msp430f149低功耗微处理器U1及其外围电路以及辅助的时钟电路31和复位电路32组成，复位电路32与微处理器U1的RST脚连接，供电控制模块8包括继电器JY，插座1的火线端通过继电器JY与电力线的火线L连接，供电模式分组选择模块—包括一个档位拨动开关71和四个三极管T，档位拨动开关包括常开档位、常闭档位和四个模式档位，每一个三极管T控制档位开关71每一路继电器JY控制信号的通断，三极管T的发射极接地，三极管T的基极通过电阻R1与微处理器U1的通用I/O端口连接，档位拨动开关71的每一路输入端分别与三极管T的集电极连接，档位拨动开关71的输出端与继电器JY的控制线圈连接，运行时，微处理器U1根据当前拨动开关的档位状态，通过通用I/O端口向每一路三极管T发送通断信号，从而来控制每一路继电器JY控制线圈的开合，电力线载波通信模块5包括具有利用电力线进行通信功能的型号为LME2980电力线载波通信芯片U2和耦合线圈L，耦合线圈L一输入端与电力线的零线N连接，耦合线圈L的另一输入端通过一个电容C与电力线的火线L连接，耦合线圈L的耦合端与电力通信收发芯片U2的输入端连接，电力通信收发芯片U2的输出端与微处理器U1的P3.6/UTXD1和P3.7/URXD1脚连接，电力通信收发芯片U2与微处理器U1连接并集成了信号收发功能，能将信号在电力线上进行调制解调，发送信号时电力通信收发芯片U2收到微处理器U1数据信号，将该信号进行FSK调制，形成调制信号，在经过功率放大后由耦合线圈L传输到电力线路上去。接收信号时电力通信收发芯片U2启动监听，将电力线上的信号经耦合线圈L变压后，再进行一定的滤波整形，最后对信号进行解调获取实际数据信号，提交给微处理器U1。存储模块4由具有一定存储量和多次擦写功能的型号为AT24C02的存储芯片U3及辅助电路构成，存储芯片U3的输入脚和输出脚分别与微处理器U1的P1.4/SMCLK脚和P1.3/TA2脚连接。

实施例二：其他结构与实施例一相同，不同之处在于有一个壳体9，壳体9的背面设置有与电力线输入端口连接的二相插头10和三相插头11，二相插头10和三相插头11上的插脚是折叠式插脚，插座1设置在壳体9的正面。

实施例三：其他结构与实施例一或实施例二相同，不同之处在于多个档位拨动开关71之间设置有联动开关12。

Claims (5)

1.一种用于智能节电系统的装置，包括电力线输入端口、至少一个插座和壳体，所述的壳体的背面设置有与所述的电力线输入端口连接的二相插头或/和三相插头，所述的插座设置在所述的壳体的正面或/和侧面，所述的电力线输入端口和所述的插座之间设置有控制模块，所述的控制模块包括系统处理模块、存储模块和电力线载波通信模块，还包括与每个插座配套设置的供电模式分组选择模块和供电控制模块，所述的供电控制模块和所述的电力线载波通信模块均与所述的电力线输入端口连接，所述的插座与所述的供电控制模块连接，所述的供电模式分组选择模块和所述的电力线载波通信模块分别与所述的系统处理模块连接，所述的供电控制模块通过所述的供电模式分组选择模块与所述的系统处理模块连接，所述的存储模块和所述的系统处理模块连接，用于保存系统配置及运行参数，整个装置运行时，所述的电力线载波通信模块读取远程控制设备通过电力线传输来的控制信号，并发送给所述的系统处理模块，所述的系统处理模块在读取所述的供电模式分组选择模块的选择状态后和控制信号进行匹配，并根据当前的匹配结果，通过供电控制模块来控制对应插座的工作状态，其特征在于所述的系统处理模块由具有数据处理功能的低功耗微处理器及其外围电路以及辅助的时钟电路和复位电路组成，所述的复位电路与所述的微处理器的复位引脚连接，所述的存储模块由具有一定存储量和多次擦写功能的存储芯片及辅助电路构成，所述的存储芯片的输入脚和输出脚分别与所述的微处理器的输入输出端口连接，所述的供电控制模块包括继电器或其他可控的电源导通开关，所述的插座的火线端通过所述的继电器与电力线的火线连接，所述的供电模式分组选择模块包括一个档位拨动开关和多个三极管，每一个所述的三极管控制档位开关每一路继电器控制信号的通断，所述的三极管的发射极接地，所述的三极管的基极通过电阻与所述的微处理器的通用I/O端口连接，所述的档位拨动开关的每一路输入端与所述的三极管的集电极连接，所述的档位拨动开关的输出端与所述的继电器的控制线圈连接，运行时，所述的微处理器根据当前拨动开关的档位状态，通过通用I/O端口向每一路三极管发送通断信号，从而来控制每一路继电器控制线圈的开合，所述的电力线载波通信模块，包括具有利用电力线进行通信功能的电力通信收发芯片和耦合线圈，所述的耦合线圈一输入端与电力线的零线连接，所述的耦合线圈的另一输入端通过一个电容与电力线的火线连接，所述的耦合线圈的耦合端与所述的电力通信收发芯片的 输入端连接，所述的电力通信收发芯片的输出端与所述的微处理器的输入输出端口连接。

2.如权利要求1所述的一种用于智能节电系统的装置，其特征在于所述的壳体的背面设置有与所述的电力线输入端口连接的二相插头和三相插头，所述的二相插头和所述的三相插头上的插脚是折叠式插脚。 

3.如权利要求1所述的一种用于智能节电系统的装置，其特征在于所述的控制模块还包括系统电源模块，所述的系统电源模块用于给各个模块供电。 

4.如权利要求1所述的一种用于智能节电系统的装置，其特征在于所述的档位拨动开关包括常开档位、常闭档位和至少两个模式档位。 

5.如权利要求1所述的一种用于智能节电系统的装置，其特征在于多个所述的档位拨动开关之间设置有联动开关。