CN104914757A - 基于Zigbee技术的智能插座、智能插座管理系统及智能插座管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于Zigbee技术的智能插座、智能插座管理系统以及智能插座管理方法，其中智能插座包括开关单元；电压电流测量单元，用于获取电压数据和电流数据；电能计算单元，用于接收电压数据和电流数据，并计算得到预定时间内的用电量数据；以及Zigbee单元，连接开关单元和电能计算单元，用于接收开关指令并传输至开关单元，接收计算用电量指令并传输至电能计算单元，且进一步用于传出用电量数据。本发明中的智能插座能够方便用户监控到其耗电情况。

Description

基于Zigbee技术的智能插座、智能插座管理系统及智能插座管理方法

技术领域

本发明涉及插座领域，特别是涉及一种基于Zigbee技术的智能插座、智能插座管理系统以及智能插座管理方法。

背景技术

随着经济的发展和技术的进步，无线物联网等技术越来越多的应用在家庭生活中，智能化家居的研究及产品也越来越多，人们期望智能化家居能够提高生活质量，使得人们的生活更方便。并且随着人们节能减排意识的增强，对于家庭用电情况的关注度也相应增加，由于家用电器均是通过插座获得电量的，因此若是期望对整个用电情况进行监控管理，则需要对每个插座进行监控。

而在现有技术中，对于家庭用电情况的测量，一般都是采用记录用户总用电量的电表，或者智能电器本身所具有的用电量记录模块。并没有针对每个插座进行监控，人们无法得知每个插座上的用电情况，因此也无法对整个家庭的供电情况进行监控管理。

发明内容

本发明主要解决现有技术中无法对插座用电情况进行智能监控的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于Zigbee技术的智能插座，其包括：开关单元；电压电流测量单元，用于获取电压数据和电流数据；电能计算单元，用于接收电压数据和电流数据，并计算得到预定时间内的用电量数据；Zigbee单元，连接开关单元和电能计算单元，用于接收开关指令并传输至开关单元执行，接收计算用电量指令并传输至电能计算单元执行，并用于传输计算得到的用电量数据。

其中，电压电流测量单元包括电压变换器，将被测量的电压变换为用于计算用电量的电压数据；以及电流变换器，将被测量的电流变换为用于计算用电量的电流数据。

其中，电能计算单元包括计时模块和计算模块，计时模块用于记录预定时间内的时间数据；计算模块用于接收时间数据、电压数据和电流数据，以计算得到预定时间内的用电量数据。

为解决上述技术问题，本发明又提供一种基于Zigbee技术的智能插座管理系统，该管理系统包括至少一个智能插座、Zigbee网关、Wifi路由器以及移动终端；智能插座连接Zigbee网关，Zigbee网关连接Wifi路由器，移动终端连接Wifi路由器；智能插座包括开关单元；电压电流测量单元，用于测量获取电压数据和电流数据；电能计算单元，用于接收电压数据和电流数据，并计算得到预定时间内的用电量数据；以及Zigbee单元，连接开关单元和电能计算单元，用于接收移动终端发出的开关指令并传输至开关单元执行，接收移动终端发出的计算用电量指令并传输至电能计算单元执行，并用于传输计算得到的用电量数据至移动终端。

其中，电压电流测量单元包括电压变换器，将被测量的电压变换为用于计算用电量的电压数据；以及电流变换器，将被测量的电流变换为用于计算用电量的电流数据。

其中，电能计算单元包括计时模块和计算模块，计时模块用于记录预定时间内的时间数据；计算模块用于接收时间数据、电压数据和电流数据，以计算得到预定时间内的用电量数据。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种基于Zigbee技术的智能插座管理方法，该管理方法基于上述智能插座管理系统，其包括：移动终端通过Wifi路由器连接Zigbee网关；移动终端发送连接指令至Zigbee网关，使Zigbee网关连接智能插座的Zigbee单元；移动终端通过Wifi路由器、Zigbee网关对智能插座进行监控管理。

其中，移动终端通过Wifi路由器、Zigbee网关对智能插座进行监控管理的步骤包括：移动终端发送计算用电量指令至智能插座；智能插座计算得到预定时间内的用电量数据；移动终端获取智能插座计算所得的用电量数据。

其中，移动终端获取智能插座计算所得的用电量数据的步骤之后包括：移动终端判断用电量数据是否超过阈值；若用电量数据超过阈值，则发送开关指令至智能插座执行，以断开智能插座。

其中，移动终端通过Wifi路由器、Zigbee网关对智能插座进行监控管理的步骤包括：移动终端监控智能插座中所插入的充电器是否工作；若充电器未工作，则发送开关指令至智能插座执行，以断开智能插座。

本发明的有益效果是：本发明的智能插座中包括开关单元、电压电流测量单元、电能计算单元以及Zigbee单元，Zigbee单元可接收开关指令，并传输开关指令至开关单元，以控制智能插座的断开及开启；Zigbee单元还可接收传输计算用电量的指令，并传输至电能计算单元，然后电能计算单元根据电压电流测量单元获取的电压数据和电流数据，计算出预定时间内的用电量数据，而计算所得的用电量数据也可通过Zigbee单元传出至用户，采用此智能插座能够方便用户对其耗电情况进行监控。

附图说明

图1是本发明一种基于Zigbee技术的智能插座实施例的结构示意图；

图2是本发明一种基于Zigbee技术的智能插座管理系统实施例的结构示意图；

图3是本发明一种基于Zigbee技术的智能插座管理方法实施例的流程示意图。

具体实施方式

参阅图1，图1是本发明一种基于Zigbee技术的智能插座实施例的结构示意图，本实施例提供了一种智能插座100，包括开关单元11、电压电流测量单元12、电能计算单元13以及Zigbee单元14。

该智能插座100不仅仅能够用于家庭生活，还能用于工业供电。其中，开关单元11能够控制智能插座100与供电电源的断开和连接。一般来说将电器插入插座中即能接通供电电源，而本实施例智能插座100中还设置有一开关单元11，当开关单元11打开使智能插座100和供电电源断开时，电器插入智能插座100无法接通供电电源；当开关单元11关闭使智能插座100和供电电源接通时，电器插入智能插座100能够接通供电电源。

电压电流测量单元12则用于获取电压数据U和电流数据I；当电器插入智能插座100中并接通供电电压时，形成有一个供电电路，电压电流测量单元12能够测出供电电源通过智能插座100施加在电器上的电压数据U，以及流过电器的电流数据I。

由于日常生活中电器在插入插座实际使用时，一般会通过自带的变压器将家庭电路中的强高电压变换为自身的工作电压，而智能插座100监测的是电器本身消耗的用电量，因此智能插座100中的电压电流测量单元12进行电压电流测量时，需要将强高电压及电流变换为计算用电量的电压数据和电流数据，这个过程通过电压电流测量单元12中的电压变换器121以及电流变换器122实现。具体来说，电压变换器121用于将被测量的电压也即供电电源施加至电器的电压变换为用于计算用电量的电压数据。电流变换器122用于将被测量电流也即供电电源施加至电器的电流变换为用于计算用电量的电流数据。

电能计算单元13连接电压电流测量单元12，用于接收电压数据U和电流数据I，并根据所接收的数据计算出预定时间t内的用电量数据W＝UIt。具体来说，电能计算单元13包括计时模块131和计算模块132，计时模块131用于记录预定时间内的时间数据t，计算模块132用于接收时间数据t，电压数据U以及电流数据I，并计算得到预定时间内的用电量数据W。

Zigbee单元14连接开关单元11和电能计算单元13，用于接收开关指令，然后将开关指令传输至开关单元11，控制开关单元11的打开或关闭；还用于接收计算用电量指令，并将其传输至电能计算单元13，电能计算单元13根据该指令获取电压数据U、电流数据I，并计算出预定时间t内的用电量数据W；同样电能计算单元13所算得的用电量数据W还可通过Zigbee单元14传输出去。

由于智能插座100具备数据传输的Zigbee单元14，因此用户可通过Zigbee单元14接收智能插座100的数据，如接收用电量等；以及对智能插座100传输数据，如传输指令等，即实现对智能插座100的监控。

插座的作用在于对电器实现供电，因此在对智能插座100进行监控的过程中，主要是监控其用电量，并且根据用电量可得知该插座上的电器使用情况是否正常，继而控制智能插座100是否继续供电。在进行监控时，用户可利用移动终端、个人电脑等发出或接收数据，例如智能插座100中计算的实时用电量可传输并显示于移动终端，当然，也可在智能插座100上设置显示屏，用于显示实时用电量。若用户想了解预定时间内的用电量，也可通过移动终端传输计算用电量指令；当监控到用电量出现异常时，移动终端也可发出开关指令控制智能插座100的断开和接通。

对于根据用电量控制智能插座100，下面以两种情况为例，一、当出现发现耗电过多时，可能电器出现老化，则发送开关指令至开关单元11以断开智能插座100，断开供电；二、当发现出现持续弱耗电时，可能是智能插座上的充电器未使用，也发送开关指令以断开智能插座100。移动终端在进行监控时，出现以上两种异常情况，可发送警报信号至移动终端以告知用户，然后再由用户判断是否发送开关指令断开智能插座100。

当使用多个智能插座100时，可通过Zigbee技术将所有的智能插座连接在一起进行管理，具体请参阅图2，图2是本发明一种基于Zigbee技术的智能插座管理系统实施例的结构示意图，本实施例提供一种智能插座管理系统200，其中包括至少一个智能插座21、Zigbee网关22、Wifi路由器23以及移动终端24。

其中智能插座21结构及工作方式与以上所述的智能插座100相同，也包括开关单元、电压电流测量单元、电能计算单元以及Zigbee单元，且电压电流测量单元包括电压变换器和电流变换器，电能计算单元包括计时模块和计算模块。

在管理系统200中，所有的智能插座21均通过其Zigbee单元连接至Zigbee网关22，智能插座21与Zigbee网关基于Zigbee通信技术，形成了Zigbee网络。对于Zigbee网络，其具有成本低、安全性高、功耗低等优势，因此适用于家庭中的生活用品建立网络以便于管理。

用户需要通过移动终端24对Zigbee网络中的各个智能插座21进行管理，为了方便用户，一般将用户已有的手机、平板电脑智能手表作为移动终端24。而现有的移动终端24不一定支持Zigbee协议，可能无法接入Zigbee网络，因此在本实施例管理系统200中还包括有Wifi路由器，Zigbee网关连接到Wifi路由器23，继而智能插座21可以通过Zigbee网关以及Wifi路由器23连接到互联网；而移动终端24则可通过互联网与智能插座21互连传输数据，那么无论用户是否在家里，都可以利用移动终端24并通过互联网及Zigbee网络对各个智能插座21进行监控。

基于上述管理系统，有一个智能插座的管理方法，如图3，图3是本发明一种基于Zigbee技术的智能插座管理方法实施例的流程示意图，本实施例提供一种智能插座管理方法，其包括步骤：

S301：移动终端通过Wifi路由器连接Zigbee网关；

在家庭使用时，由于智能插座均是通过Zigbee单元连接于Zigbee网关上，而人们常用的移动终端如手机、平板电脑等可能不支持Zigbee协议而无法连接Zigbee网关，因此通过Wifi路由器连接Zigbee网关。在移动终端上对智能插座进行监控，用户是通过专门的APP进行交互以实现管理控制。若是使用支持Zigbee协议的专用遥控器，则无需Wifi路由器而直接连接于Zigbee网关。

S302：移动终端发送连接指令至Zigbee网关，Zigbee网关连接智能插座的Zigbee单元；

在此步骤中，Zigbee网关在接收到连接指令后，搜寻其覆盖范围内具有Zigbee单元的智能插座并建立连接。连接后，移动终端即能够对各个智能插座进行监控。在APP中，可以对智能插座进行编号，也可设置每个智能插座所连接的电器。

S303：移动终端通过Wifi路由器、Zigbee网关对智能插座进行监控管理。

移动终端通过Wifi路由器，Zigbee网关与智能插座进行数据传输，用户则通过移动终端上的APP进行监控管理，可以独立管理每个智能插座，也可以对所有的智能插座进行分析。对于本步骤S303，具体来说监控管理主要在用电量的监控方面。可实时监控用电量，也可获取某预定时间内的用电量。

若需要获取预定时间内的用电量，则采用以下步骤：

S401：移动终端发送计算用电量指令至智能插座；该指令可发送至某个或某几个特定的智能插座，也可发送至所有的智能插座。

S402：智能插座计算得到一定时间内的用电量数据；

S403：移动终端获取智能插座计算所得的用电量数据，并进行显示。

在以上步骤S403中获得用电量数据后，根据用电量判断该插座上是否耗电严重，若耗电严重，用户可通过手机APP控制插座断开，具体方法依据以下方法步骤S501：移动终端判断用电量数据是否超过阈值；若用电量数据超过阈值，则发送开关指令到智能插座，以断开智能插座。

该方法步骤中的阈值是针对单个智能插座在移动终端的APP中设置，并且需要根据智能插座上具体的电器来设置阈值，当用电量数据超过阈值时，则认为该电器使用异常或该智能插座使用异常，此时则可以发送开关指令到智能插座，以断开智能插座。也可以发出警报，提示用户该智能插座的异常情况，由用户来判断是否需要断开该智能插座。对于长时间运行的电器，如冰箱，则可设置定期进行用电量数据的计算及判断，以监控冰箱的使用情况。

同样的，对于充电器，若其插在智能插座上未工作，也会消耗微量的电能，移动终端也可对其进行监控管理，即S601：移动终端监控智能插座中插入的充电器是否工作；若充电器未工作，则发送开关指令至智能插座，以断开智能插座。具体实现则是通过移动终端监控智能插座实时用电量，若持续预定时间过小，则认为智能插座上的充电器未工作，则断开智能插座，当然也可以发出警报，以提醒用户是否需要断开智能插座。

区别于现有技术，本发明中智能插座包括开关单元、电压电流测量单元、电能计算单元以及Zigbee单元，Zigbee单元可接收开关指令，并传输开关指令至开关单元，以控制智能插座的断开及开启；Zigbee单元还可接收传输计算用电量的指令，并传输至电能计算单元，然后电能计算单元根据电压电流测量单元获取的电压数据和电流数据，计算出预定时间内的用电量数据，而计算所得的用电量数据也可通过Zigbee单元传出至用户，采用此智能插座能够方便用户对其耗电情况进行监控。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于Zigbee技术的智能插座，其特征在于，所述智能插座包括：

开关单元；

电压电流测量单元，用于获取电压数据和电流数据；

电能计算单元，用于接收所述电压数据和电流数据，并计算得到预定时间内的用电量数据；

Zigbee单元，连接所述开关单元和所述电能计算单元，分别用于接收开关指令并传输至所述开关单元执行，接收计算用电量指令并传输至所述电能计算单元执行，并用于传输计算得到的所述用电量数据。

2.根据权利要求1所述的智能插座，其特征在于，所述电压电流测量单元包括电压变换器，将被测量的电压变换为用于计算用电量的所述电压数据；以及电流变换器，将被测量的电流变换为用于计算用电量的所述电流数据。

3.根据权利要求1所述的智能插座，其特征在于，所述电能计算单元包括计时模块和计算模块，所述计时模块用于记录所述预定时间内的时间数据；所述计算模块用于接收所述时间数据、所述电压数据和电流数据，以计算得到所述预定时间内的用电量数据。

4.一种基于Zigbee技术的智能插座管理系统，其特征在于，所述管理系统包括至少一个智能插座、Zigbee网关、Wifi路由器以及移动终端；

所述智能插座连接所述Zigbee网关，所述Zigbee网关连接所述Wifi路由器，所述移动终端连接所述Wifi路由器；

所述智能插座包括开关单元；电压电流测量单元，用于测量获取电压数据和电流数据；电能计算单元，用于接收所述电压数据和电流数据，并计算得到预定时间内的用电量数据；以及Zigbee单元，连接所述开关单元和所述电能计算单元，用于接收所述移动终端发出的开关指令并传输至所述开关单元执行，接收所述移动终端发出的计算用电量指令并传输至所述电能计算单元执行，并用于传输计算得到的所述用电量数据至所述移动终端。

5.根据权利要求4所述的管理系统，其特征在于，所述电压电流测量单元包括电压变换器，将被测量的电压变换为用于计算用电量的所述电压数据；以及电流变换器，将被测量的电流变换为用于计算用电量的所述电流数据。

6.根据权利要求4所述的管理系统，其特征在于，所述电能计算单元包括计时模块和计算模块，所述计时模块用于记录所述预定时间内的时间数据；所述计算模块用于接收所述时间数据、所述电压数据和电流数据，以计算得到所述预定时间内的用电量数据。

7.一种基于Zigbee技术的智能插座管理方法，其特征在于，所述管理方法基于权利要求4中所述的管理系统，所述管理方法包括：

所述移动终端通过所述Wifi路由器连接所述Zigbee网关；

所述移动终端发送连接指令至所述Zigbee网关，使所述Zigbee网关连接所述智能插座的所述Zigbee单元；

所述移动终端通过所述Wifi路由器、Zigbee网关对所述智能插座进行监控管理。

8.根据权利要求7所述的管理方法，其特征在于，所述移动终端通过所述Wifi路由器、Zigbee网关对所述智能插座进行监控管理的步骤包括：

所述移动终端发送计算用电量指令至所述智能插座；

所述智能插座计算得到预定时间内的用电量数据；

所述移动终端获取所述智能插座计算所得的用电量数据。

9.根据权利要求8所述的管理方法，其特征在于，所述移动终端获取所述智能插座计算所得的用电量数据的步骤之后包括：

所述移动终端判断所述用电量数据是否超过阈值；

若所述用电量数据超过所述阈值，则发送开关指令至所述智能插座执行，以断开所述智能插座。

10.根据权利要求7所述的管理方法，其特征在于，所述移动终端通过所述Wifi路由器、Zigbee网关对所述智能插座进行监控管理的步骤包括：

所述移动终端监控所述智能插座中所插入的充电器是否工作；

若所述充电器未工作，则发送开关指令至所述智能插座执行，以断开所述智能插座。