CN105223830A - 智能墙面插座/开关 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能墙面插座/开关，在墙面插座/开关本体内设有电源管理模块、控制模块1、电压转换器、电磁管理模块、控制模块2、无线管理模块和寄存器，其中电压转换器将交流电压变为直流后再经电源管理模块处理后分别给控制模块1、电磁管理模块、无线管理模块以及控制模块2、寄存器供电，并对插座/开关端子进行通断控制；控制模块1通过数据总线分别接至电磁管理模块、无线管理模块及电源管理模块的数据输入端，控制模块1和控制模块2通过数据总线与寄存器相连接。本发明的主要价值体现在智能节能减排方面，实际应用中可提供以时间为维度的用电周期智能控制、单用电量统计、智能用电区域划分以及智能用电全区域监控规划等功能。
Description
技术领域
本发明属于家用电器控制装置技术领域，涉及一种可用于对室内用电设备的供电插座及开关实施智能化监控的智能墙面插座/开关。
背景技术
目前市面上各类用电设备所使用的墙面电源插座及电源开关均为单一的220V电源，构造比较简单，大多只能通过人工现场操作进行功能单一的用电控制，不能进行智能监控及跟随式管理。另外，随着生活节奏的加快，人们对各类用电设备实施智能管理的需求越来越多，目前有一些电源插座或开关虽然提供了远程监管功能，但功能相对简单，而且均为一对一产品(即单一插座/开关产品受控于单一的遥控器或单一的手机APP软件)，并要增加控制盒，电源插座/开关经由控制盒和互联网相连，智能终端经由互联网和控制盒连接。这些产品由于存在有以下弊端，尚不能很好地应用于当今互联网+的大背景：其一是单一连接不能形成区域、多个控制，实用意义不大；其二是通过互联网相互连接存在不安全因素，且使得个人数据及产品暴露于公有网络之下，容易产生黑客入侵及发生不安全事件。
发明内容
本发明的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，结构合理、功能先进、使用方便、可应用于互联网+大背景智能墙面插座/开关。
为实现上述发明目的而采用的技术解决方案是这样的：所提供的智能墙面插座/开关包括内设电源输出金属接件的墙面插座/开关本体，在墙面插座/开关本体内设有电源管理模块、电压转换器、控制模块1、电磁管理模块、控制模块2、无线管理模块(Wifi、BT)和寄存器组成的智能控制电路，其中电压转换器的输入端与电源输入联接，将交流220V～250V电压控制在交流220±2V范围内，并将交流220±2V电压变压为直流3V\5V\12V后输出给电源管理模块，再经电源管理模块处理后并联输出2路，第一路输出分别给控制模块1、电磁管理模块、无线管理模块以及控制模块2、寄存器供电，电源管理模块的第二路输出经电容后输出给电源插座/开关端子，对插座/开关端子进行通断控制；控制模块1具有三路通信数据端输出，一路通过数据总线接至电磁管理模块和无线管理模块的数据输入端，第二路输出接至电源管理模块的数据输入端，由此二路输出实现控制模块1、电磁管理、无线管理、电源管理连接进行数据交互通信；第三路输出通过数据总线与寄存器相连接，控制模块2的数据输出端通过数据总线与寄存器相连接，由此通过总线把控制模块1、控制模块2、寄存器进行连接进行双通道数据交互，实现数据整体交互通信。同时数据总线也将联机指令、执行指令下发给各个模块，实现功能性控制。
上述智能墙面插座/开关中，电源管理模块采用型号为联发科MTKMT6305或通嘉LD7575器件。电源管理模块的主要作用有二：其一是对电压转换器进行管理；其二是对直流通路及节电端子(智能插座/开关)开关进行管理；其三是对整体电路板进行电压稳定，在有效负载之内正常运行，防止高压力、高电流脉冲对于智能插座/开关的瞬间损坏。
上述智能墙面插座/开关中，电压转换模块采用型号为联发科MTKMT6318或通嘉BL8557器件。电压转换模块的主要作用在于将交流220V电压转换为直流3V/5V/12V电压，对全部智能单元进行供电，并对全部智能单元起到保护作用。
上述智能墙面插座/开关中，控制模块1及控制模块2均采用型号为高通805(8084)四核2.5ghz或联发科6592turbo八核2.0ghz的双SOC控制器件。其中，控制模块1的主要作用包括：1、对电源管理模块下辖电压转换器、电磁管理模块、无线管理模块进行管控；2、对电源管理模块实现数字控制管理其运行、停止，对电压转换器进行通断管理；3、对电磁管理模块实现数字降噪管理及抗电磁管理；4、对无线管理模块进行通断、指令下发/接收、数据传输、指令调用等进行管理；5、通过电容控制电源端子(插座/开关接口)的通断；6、对寄存器进行指令集访问，下发指令给电源管理模块、电磁管理模块和无线管理模块。控制模块2的主要作用包括：1、对于寄存器进行管控，并负责指令集堆栈控制；2、对上层应用的协议进行管控，接收上层应用下发的指令、下发上层应用指令到控制模块2；3、对控制模块2进行自身指令集调用管理；4、对寄存器实现指令数据的缓存以及历史用电量统计数据的暂存管理；5、控制上层应用的管理及两个控制模块(控制模块1、控制模块2)底层管理、智能开关的状态判定、设备ID判定、设备组网管控、设备与应用软件的协议执行、设备数据处理、设备间唯一性判定、设备底层管理单元升级、设备故障判定。
上述智能墙面插座/开关中，电磁管理模块采用“磁珠”配合“三端EMI滤波器”电路，对电磁兼容性(EMC)、电磁干扰(EMI)、电磁敏感性(EMS)进行防护,具体可采用型号为顺络电子EMC：磁珠GZ、HPZ、ZRZ、三端EMI滤波器MFL(滤波)。电磁管理模块的主要作用是：1、对220V电压接通用电设备后所产生的电磁进行消融；2、对设备本身因电流产生的电磁进行消融；3、利用“磁珠”配合“三端EMI滤波器”电路进行。对电磁兼容性(EMC)、电磁干扰(EMI)、电磁敏感性(EMS)进行防护；4、对“无线管理模块”产生的电磁进行消融。
上述智能墙面插座/开关中，无线管理模块采用型号为Marvell88W8897或联发科MTKMT7620N器件。无线管理模块的主要作用为：1、对设备与上层应用间的通讯，实现设备组网的有效链接、设备与上层应用传输协议的协商以及设备组网间的数据收发；2、此模块采用两种通讯协议(通讯协议一：wifi组网协议，通讯协议二：蓝牙组网协议)及两种通讯模块(通讯模块一：无线wifi模块组网方式，通讯模块二：蓝牙BT模块组网方式)，可混合组网也可模式1对模式1组网以及(或)模式2对模式2组网。
上述智能墙面插座/开关中，寄存器采用型号为MXICKH25L3206EM2I-12G或SamsungM471B5273ch0-cf8的器件。寄存器的主要作用一是对设备内部需处理数据的暂存，便于主SOC-2控制模块数据的缓存存放及传输指令的寄存；二是对于设备与上层应用软件间数据缓存处理以及设备固定ID写入及读取。
本发明可利用简单的手机或平板电脑实现一对多的智能管理区域墙面电源/开关的管理及无线开关控制。其上层应用及终端包括：
支持的手机操作系统：IOS、Android。
支持的通讯协议：Wifi组网协议、蓝牙组网协议、BT组网协议；。
数据通信：手机客户端(APP)数据及管理数据、设备侧处理过程、设备侧数据传输、设备侧传输通道数据均采用密钥匙(Encryptionkey)及加密函数转换，设备侧存储数据均采用嵌入式加密算法进行数据加密解密。
设备识别：上层管理软件对于智能插座/开关采用唯一固定ID/二维码/条码进行认别管控。分组、分区、分域进行设备管理。
数据传输：报头加密+密钥利用wifi/BT通讯协议组网，可利用多通道+多分组通信技术、有效的实现一对多的管理及通信。
设备管理：本设备内部通信协议采用TCP/IP组网，所以在通信模块中会固定，
其寻址方式为--自动获取IP地址
其默认IP为：192.168.0.1～～192.168.0.255
其默认IP为：192.168.1.1～～192.168.1.255
其默认IP为：192.168.2.1～～192.168.2.255
…………以此类推
其默认IP为：192.168.255.1～～192.168.255.255
所以其设备组网能力可以达到：最多255个分组，每组255个设备的管理能力，也就是通过一部智能手机/平板电脑可实现对于最多255个分组，每组255个设备的管理能力。
采用本发明所述的智能墙面插座/开关不改变原有布线及装修结构，不增加额外成本，配套使用国标线盒，其主要价值体现在智能节能减排方面，在实际应用中可提供以时间为维度的用电周期智能控制、单用电量统计、智能用电区域划分、智能用电全区域监控规划以及供电电压保护控制、强电泳控制(完成现有墙面插座/开关的防电泳、防电压不稳)等功能，有效地解决目前市场上现有墙面插座的功能单一、结构单一、不能应用于互联网+的不足。
本发明的实际产品可用于家庭、写字楼、公共照明等领域节能、节电以及以时间维度进行开关控制等方面，对产品做智能化管理后可以对于家庭、写字楼、公共照明进行区域化划分管理、区域用电控制、区域防护控制、区域用电智能调节等，次产品采用互联网+思路进行设计对于单个家庭用电量、单个小区、单个地域区域进行智能分析、测算为电网负荷及电网配送提供有利月度数据统计分析、月度用电量统计分析、月度用电高峰/低谷阀值进行统计分析。
附图说明
图1是本发明所述智能墙面插座/开关的电气+数据连接图。
图2是本发明一个具体实施例的电路原理图。
图3是本发明之智能墙面插座产品的框架图。
图4是本发明之智能墙面插座产品的内部模块电路及数据总线连接图，该图中细连接线为电路连接线，粗连接线为数据总线。
图5是本发明之智能墙面开关产品的框架图。
图6是本发明之智能墙面开关产品的内部模块电路及数据总线连接图，该图中细连接线为电路连接线，粗连接线为数据总线。
图7是本发明电磁管理模块中EMI磁珠部分的等效电路图。
图8是本发明电磁管理模块中三端EMI滤波器部分的等效电路图。
图9是本发明电磁管理模块中EMI共莫扼流器部分的等效电路图。
图10为本发明的技术实现图。该图中标号1为用户，2为智能手机，3为平板电脑，4为五孔墙面插座，5为双开单控开关。
具体实施方式
参见附图，本发明所述的智能墙面插座/开关由墙面插座/开关本体以及设置在墙面插座/开关本体内的电源管理模块、电压转换器、电磁管理模块、控制模块1、控制模块2、无线管理模块和寄存器组成，其中电压转换器的输入端与电源输入联接，将交流220V～250V电压控制在220±2V范围内，并将交流220±2V电压变压为直流3V\5V\12V后输出给电源管理模块，再经电源管理模块处理后并联输出2路，第一路输出分别给控制模块1、电磁管理模块、无线管理模块以及控制模块2、寄存器供电，电源管理模块的第二路输出经电容后输出给电源插座/开关端子，对插座/开关端子进行通断控制。
上述各模块间，通过数据总线把控制模块1、电磁管理模块、无线管理模块、电源管理模块连接进行数据交互通信，通过数据总线把控制模块2、寄存器连接进行数据交互通信，并通过数据总线把控制模块1、控制模块2、寄存器进行连接进行双通道数据交互，实现数据整体交互通信，同时数据总线也将联机指令、执行指令下发给各个模块实现功能性控制。
本发明具体结构上，电源管理模块可采用型号为联发科MTKMT6305、联发科MTKMT6318、通嘉LD7575或BL8557器件；电压转换器可采用型号为联发科MTKMT6305、联发科MTKMT6318、通嘉LD7575或BL8557器件；控制模块1及控制模块2均可采用型号为高通805(8084)四核2.5ghz、高通800(8974AB)四核2.2ghz、联发科6592turbo八核2.0ghz或联发科6592八核1.7ghz的双SOC控制器件；电磁管理模块可采用“磁珠”配合“三端EMI滤波器”电路(参见图7～图9)，对电磁兼容性(EMC)、电磁干扰(EMI)、电磁敏感性(EMS)进行防护,具体可采用型号为顺络电子EMC：磁珠GZ、HPZ、ZRZ、三端EMI滤波器MFL(滤波)；无线管理模块可采用型号为Marvell88W8897、联发科MTKMT7620N、MTKMT7620A或MTKMT7601的器件；寄存器可采用型号为MXICKH25L3206EM2I-12G或SamsungM471B5273ch0-cf8的器件。
图2为本发明一个具体实施例的电路原理图。图中电压转换器的初级端与电源输入联接，次级端将交流220±2V电压变压为直流3V\5V\12V后输出给电源管理模块(Power)，再经电源管理模块(Power)处理后并联输出2路，第一路又分为两支，其一支输出给控制模块1，并经控制模块1输至电磁管理模块(EMI)、无线管理模块(RFWifi、BT)，第二支输出给控制模块2，并经控制模块2输至寄存器(SP)供电，电源管理模块的第二路输出经电容后输出给电源插座/开关端子，对插座/开关端子进行通断控制。
本发明的技术实现方式如图10所示，数据传输利用报头加密+密钥利用wifi/BT通讯协议组网，采用多通道+多分组通信技术，可有效地实现一对多的管理及通信。本发明的设备组网能力最多可以达到255个分组，每组255个设备的管理能力，也就是通过一部智能手机/平板电脑可实现对于最多255个分组，每组255个设备的管理能力。
Claims (7)
1.一种智能墙面插座/开关，包括内设电源输出金属接件的墙面插座/开关本体，其特征在于：在墙面插座/开关本体内设有电源管理模块、电压转换器、控制模块1、电磁管理模块、控制模块2、无线管理模块和寄存器组成的智能控制电路，其中电压转换器的输入端与电源输入联接，将交流220V～250V电压控制在交流220±2V范围内，并将交流220±2V电压变压为直流3V\5V\12V后输出给电源管理模块，再经电源管理模块处理后并联输出2路，第一路输出分别给控制模块1、电磁管理模块、无线管理模块以及控制模块2、寄存器供电，电源管理模块的第二路输出经电容后输出给电源插座/开关端子，对插座/开关端子进行通断控制；控制模块1具有三路数据端输出，一路通过数据总线接至电磁管理模块和无线管理模块的数据输入端，第二路输出接至电源管理模块的数据输入端，第三路输出通过数据总线与寄存器相连接，控制模块2的数据输出端通过数据总线与寄存器相连接。
2.根据权利要求1所述的智能墙面插座/开关，其特征在于：所述的电源管理模块采用型号为联发科MTKMT6305或通嘉LD7575器件。
3.根据权利要求1所述的智能墙面插座/开关，其特征在于：所述的电压转换模块采用型号为联发科MTKMT6318或通嘉BL8557器件。
4.根据权利要求1所述的智能墙面插座/开关，其特征在于：所述的控制模块1及控制模块2均采用型号为高通805(8084)四核2.5ghz或联发科6592turbo八核2.0ghz的双SOC控制器件。
5.根据权利要求1所述的智能墙面插座/开关，其特征在于：所述的电磁管理模块采用“磁珠”配合“三端EMI滤波器”电路，对电磁兼容性(EMC)、电磁干扰(EMI)、电磁敏感性(EMS)进行防护。
6.根据权利要求1所述的智能墙面插座/开关，其特征在于：所述的无线管理模块采用型号为Marvell88W8897或联发科MTKMT7620N器件。
7.根据权利要求1所述的智能墙面插座/开关，其特征在于：所述的寄存器采用型号为MXICKH25L3206EM2I-12G或SamsungM471B5273ch0-cf8的器件。
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