CN105337110A - 一种智能插座 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能插座包括壳体、导电卡片和智能控制模组，在所述壳体上设有插孔；导电卡片其固定于所述壳体内，所述导电卡片与线缆对应电连接，设于插头的插片穿过所述插孔可与所述导电卡片卡接；智能控制模组包括：芯片传感器，用于根据流过所述线缆的电流产生的磁场获得差分信号；信号处理模块，用于对所述差分信号进行处理；微处理器，用于接收经所述信号处理模块处理后的所述差分信号，并根据所述差分信号获得流经所述线缆的电流，以及基于所述电流发出相应第一执行命令；执行模块，执行所述微处理器发出的所述第一执行命令。本发明提供的智能插座具有精度高，计量范围宽，响应速度快，功耗低，集成度高，体积小，可靠性及使用寿命高。

Description

一种智能插座

技术领域

本发明涉及一种插座，具体涉及一种能够精确监控流过插座的电流并根据电流控制插座通断的智能插座。

背景技术

电子技术的快速发展使得人们的日常生活越来越离不开电子产品，如电视、冰箱、空调等家用电器，再如手机、ipad等移动电子产品。电子产品的普及，一方面促进了人们生活品质的提高；另一方面却增加了能源的消耗，尤其对于家用电器。如何合理有效地降低能源消耗，已成为人们共同关注的热点话题。

目前，有关技术人员正加紧研发新一代家用电器，即增加智能控制系统，以期降低家用电器的能耗。然而，家用电器的能耗与实际使用情况密切联系，生产厂家仅能考虑到一般情况，无法满足多样的家用电器使用情况。此外，对于正在使用的家用电器，升级改造需要花费大量的资金，而且技术难度也较大。另外，针对不同种类和不同品牌的家用电器，需要对应厂家分别进行升级改造，这又会增加用户的费用和时间，实施难度也较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题就是针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种智能插座，其能够合理有效地降低家用电器的能耗，而且使用方便。

为此，本发明提供一种智能插座，包括：

壳体，在所述壳体上设有插孔；

导电卡片，其固定于所述壳体内，所述导电卡片与线缆对应电连接，设于插头的插片穿过所述插孔可与所述导电卡片卡接；

还包括智能控制模组，其包括：

芯片传感器，用于根据流过所述线缆的电流产生的磁场获得差分信号；

信号处理模块，用于对所述差分信号进行处理；

微处理器，用于接收经所述信号处理模块处理后的所述差分信号，并根据所述差分信号获得流经所述线缆的电流，以及基于所述电流发出相应第一执行命令；

执行模块，执行所述微处理器发出的所述第一执行命令。

其中，所述芯片传感器包括衬底和设于所述衬底的多条磁感应膜，而且，所述多条磁感应膜电连接形成惠斯通电桥；

所述磁感应膜为隧穿磁电阻效应膜、巨磁电阻效应膜、各向异性磁电阻效应膜、巨磁阻抗效应膜或霍尔效应膜。

其中，所述信号处理模块对所述差分信号依次进行放大、过滤以及真有效值转换。

其中，所述智能模组还包括第一通讯模块和云终端服务器，其中，

所述第一通讯模块用于所述微处理器与所述云终端服务器之间的通讯；

所述微处理器通过所述第一通讯模块实时将获得的所述电流发送至所述云终端服务器以及接收所述云终端服务器发来的第二执行命令，并将所述第二执行命令发送至所述执行单元；

所述云终端服务器用于实时跟踪流经所述线缆的电流并计量用电量，同时进行统计分析得出连接在该智能插座上电器的能耗和/或个人使用习惯，并据此得出所述电器的合理使用方式；所述云终端服务器将所述电器的合理使用方式发送至所述微处理器，所述微处理器根据所述云终端服务器给出的合理使用方式进行自我学习，以优化对所述电器的控制；

所述执行单元执行所述第二执行命令。

其中，所述智能模组还包括安装有APP软件的手持终端，所述手持终端和所述云终端服务器通过第二通讯模块实现相互通讯，所述手持终端与所述微处理器通过第三通讯模块实现通讯；所述手持终端用于用户随时掌握所述电器的用电量、远程控制所述电器以及接收所述云终端服务器根据所述电器的能耗和/或个人使用习惯提出的有关用电量的生活小常识。

其中，所述智能控制模组包括存储单元，用于存储所述电流、所述电器的能耗和个人使用习惯。

其中，所述第一通讯模块、所述第二通讯模块和所述第三通讯模块采用Wifi模块或Zigbee模块。

其中，在所述线缆中的火线、零线、地线位置分别设置一芯片传感器，用于分别监测流经所述火线、零线、地线中的电流。

其中，还包括：

烟雾探测单元，用于探测环境中的烟雾，其与所述微处理器连接，当烟雾浓度超过预定值时，所述微处理器发出第一执行命令；

温湿度探测单元，用于探测环境中的温湿度，其与所述微处理器连接，当温湿度超过预定值时，所述微处理器发出第一执行命令。

其中，所述执行单元为电磁继电器或固态继电器。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的智能插座借助智能控制模组能够实现对电器的控制，而且利用芯片传感器来监测线缆中的电流具有以下优点：其一，测量精度高，计量范围宽，可以精确测量电器的用电量；二，响应速度快，可靠性高，能够准确、快速地获得流入电器的电流；其三，自身功耗低，使用费用低；其四，集成度高，体积小，智能插座的外形尺寸与普通插座的外形尺寸相当；其五，芯片传感器采用非接触式进行测量，电流任何幅度的波动都不会损坏智能控制模组，从而提高智能控制模组的可靠性，进而提高智能插座的可靠性及使用寿命。这种智能插座适用于不同类型、不同品牌的家用电器，使用时，只需将电器的插头插入智能插座的插孔内即可，这可以减少家用电器的能耗，还可以降低改造家用电器的难度和时间。

作为本发明的一个优选实施例，智能模组借助第一通讯模块与云终端服务器进行通讯，即云终端服务器借助第一通讯模块接收微处理器发来的电流值，然后进行统计与分析，得出电器的用电能耗，个人使用习惯(电器在不同时间的能耗，也称能耗随时间的变化状况)，并根据用电能耗和个人使用习惯提出合理的电器使用方式(建议)。相对于微处理器，云终端服务器具有大数据分析能力，计算能力更强，得出的能耗状况更准确，而且可以根据个人使用习惯以及电器的能耗状况提出合理有效的使用建议。另外，借助第一通讯模块，云终端服务器可以电器的合理使用建议随时发送至微处理器，微处理器通过该使用建议进行自我学习，以优化对电器的控制，从而降低电器的能耗。此外，云终端服务器也可以通过第一通讯模块对电器进行控制，即云终端服务器通过第一通讯模块将第二执行命令发送至微处理器，微处理器再向执行单元发出第二执行命令。

作为本发明的另一优选实施例，智能模组还包括手持终端，手持终端和云终端服务器之间通过第二通讯模块实现相互通讯，即手持终端可以通过第二通讯模块获得云终端服务器发出的信息，如电器的能耗及电器的合理使用建议等。手持终端与微处理器之间可以通过第三通讯模块进行通讯，即手持终端通过第三通讯模块可以获得微处理器发出的信息，如电器的实施能耗状况，也可以向微处理器发出第三执行命令，再由微处理器向执行单元发出第三执行命令。不难理解，通过手持终端可以对电器进行实时控制。

作为本发明的再一优选实施例，智能控制模组还包括存储单元，借助存储单元可以存储电流、电器的能耗和个人使用习惯，以使用户可以在任何时间查阅电流、电器的能耗及个人使用习惯等信息，从而提高了智能插座的人性化管理。

附图说明

图1a为本发明实施例智能插座的结构示意图；

图1b为本发明实施例智能控制模组与线缆中的火线之间位置示意图；

图2为本发明实施例智能控制模组的原理框图；

图3为本发明另一实施例智能控制模组的原理框图；

图4为本发明再一实施例智能控制模组的原理框图；

图5为本发明又一实施例智能控制模组的原理框图；

图6为本发明另一实施例智能控制模组的原理框图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的智能插座进行详细描述。

如图1所示，智能插座包括壳体1、导电卡片2和智能控制模组3。其中，壳体1是一中空结构，其用于支撑其它部件以及与周围环境绝缘，在壳体1上设有插孔11，设于插头的插片可以通过该插孔11深入壳体1内。导电卡片2固定于壳体1内，而且，导电卡片2的位置与插孔11相对，以使插片穿过插孔11进入壳体1后可与导电卡片2卡接。导电卡片2与线缆4中的零线、火线、地线对应电连接。智能控制模组3用于监测电器的用电情况，由于电器的插头插在智能插座，因此，智能控制模组3实际上监测流过导电卡片2的电流即可知电器的用电情况。

如图2所示，智能控制模组3包括芯片传感器31、信号处理模块32、微处理器33和执行单元34，其中，芯片传感器31和微处理器33可获得线缆4中的电流。芯片传感器31通过感应流过线缆4的电流产生的磁场获得差分信号，差分信号通过信号处理模块32处理后进入微处理器33，由微处理器33计算获得线缆4中的电流。信号处理模块32对差分信号依次经过放大、过滤和真有效值转换处理后传送至微处理器33。

芯片传感器31包括衬底和设于衬底的多条磁感应膜，而且，多条磁感应膜电连接形成惠斯通电桥。如，芯片传感器31设置两条磁感应膜，两条磁感应膜电连接形成惠斯通半桥电路。再如，芯片传感器31设置四条磁感应膜，四条磁感应膜电连接形成惠斯通全桥电路。在本实施例中，磁感应膜31为隧穿磁电阻效应(TMR)膜、巨磁电阻效应(GMR)膜、各向异性磁电阻效应(AMR)膜、巨磁阻抗效应膜(GMI)或霍尔效应膜。

微处理器33用于接收经信号处理模块32处理后的差分信号，并根据差分信号获得流经线缆4的电流，以及基于电流发出相应第一执行命令。例如，在电器短路或遭到雷击时，线缆4中的电流会急剧增加，此时微处理器33可即时发出断开指令，从而避免事故发生。

执行模块34，执行微处理器33发出的第一执行命令。

本发明提供的智能插座借助智能控制模组能够实现对电器的控制，而且利用芯片传感器来监测线缆中的电流具有以下优点：其一，测量精度高，计量范围宽，可以精确测量电器的用电量；二，响应速度快，可靠性高，能够准确、快速地获得流入电器的电流；其三，自身功耗低，使用费用低；其四，集成度高，体积小，智能插座的外形尺寸与普通插座的外形尺寸相当；其五，芯片传感器采用非接触式进行测量，电流任何幅度的波动都不会损坏智能控制模组，从而提高智能控制模组的可靠性，进而提高智能插座的可靠性及使用寿命。

如图3所示，在另一实施例中，智能模组还包括第一通讯模块和云终端服务器35，其中，第一通讯模块用于微处理器33与云终端服务器35之间的通讯。微处理器33通过第一通讯模块实时将获得的电流发送至云终端服务器35，以及接收云终端服务器35发来的第二执行命令，并将第二执行命令发送至执行单元34。云终端服务器35用于实时跟踪流经线缆4的电流并计量用电量，同时进行统计分析得出连接在该智能插座上电器的能耗和/或个人使用习惯，并据此得出插在智能插座上的电器的合理使用方式。云终端服务器35将电器的合理使用方式发送至所述微处理器33，微处理器33根据云终端服务器35给出的合理使用方式进行自我学习，以优化对电器的控制。执行单元34执行第二执行命令。

在本实施例中，智能模组借助第一通讯模块与云终端服务器进行通讯，即云终端服务器借助第一通讯模块接收微处理器发来的电流值，然后进行统计与分析，得出电器的用电能耗，个人使用习惯(电器在不同时间的能耗，也称能耗随时间的变化状况)，并根据用电能耗和个人使用习惯提出合理的电器使用方式(建议)。相对于微处理器，云终端服务器具有大数据分析能力，计算能力更强，得出的能耗状况更准确，而且可以根据个人使用习惯以及电器的能耗状况提出合理有效的使用建议。另外，借助第一通讯模块，云终端服务器可以电器的合理使用建议随时发送至微处理器，微处理器通过该使用建议进行自我学习，以优化对电器的控制，从而降低电器的能耗。此外，云终端服务器也可以通过第一通讯模块对电器进行控制，即云终端服务器通过第一通讯模块将第二执行命令发送至微处理器，微处理器再向执行单元发出第二执行命令。

再一实施例中，如图4所示，智能模组还包括安装有APP软件的手持终端36，手持终端36和云终端服务器35通过第二通讯模块(图中未示出)实现相互通讯，手持终端36与微处理器33通过第三通讯模块(图中未示出)实现通讯；手持终端36用于用户随时掌握电器的用电量、远程控制所述电器以及接收云终端服务器35根据电器的能耗和/或个人使用习惯提出的有关用电量的生活小常识(如推送的一些节能建议或该电器的使用建议)。手持终端36可以是手机、ipad、笔记本等移动终端。可以理解，手持终端也可以是台式电脑等固定终端代替。

本实施例智能插座采用手持终端，手持终端和云终端服务器之间通过第二通讯模块实现相互通讯，即手持终端可以通过第二通讯模块获得云终端服务器发出的信息，如电器的能耗及电器的合理使用建议等。手持终端与微处理器之间可以通过第三通讯模块进行通讯，即手持终端通过第三通讯模块可以获得微处理器发出的信息，如电器的实施能耗状况，也可以向微处理器发出第三执行命令，再由微处理器向执行单元发出第三执行命令。不难理解，通过手持终端可以对电器进行实时控制。

如图5所示，智能控制模组包括存储单元37，其用于存储电流、电器的能耗和个人使用习惯。使用户可以在任何时间查阅电流、电器的能耗及个人使用习惯等信息，从而提高了智能插座的人性化管理。

如图6所示，在本发明的另一实施例中，智能控制模组还可包括烟雾探测单元38和温湿度探测单元39，其中，烟雾探测单元38用于探测环境中的烟雾，其包括烟雾传感器及烟雾信号处理模块。烟雾探测单元39与微处理器33连接，当烟雾浓度超过预定值时，微处理器33发出第一执行命令。可将这种智能插座应用于消防设备。

温湿度探测单元39用于探测环境中的温湿度，其包括温湿度传感器和温湿度信号处理模块。温湿度探测单元39与微处理器33连接，当温湿度超过或低于预定值时，微处理器33发出第一执行命令。可将这种智能插座应用于空调、加湿器插座。

需要说明的是，在上述实施例中，第一通讯模块、第二通讯模块和第三通讯模块可以采用Wifi模块或Zigbee模块。第一执行命令、第二执行命令和第三执行命令分别是微处理器33、云终端服务器35和手持终端36发出的命令，虽然第二执行命令和第三执行命令都要经过微处理器33转发执行单元34，但实际上是由云终端服务器35和手持终端36分别发出的执行指令。

还需说明的是，在上述实施例中，线缆4中有火线、零线和地线。使用时，可以在智能插座的火线或零线位置设置一个智能控制模组，也可以分别在火线、零线和地线位置各设置一个智能控制模组。在实际应用时，为了避免火线、零线中电流产生的磁场相互抵消，影响监测的准确性，需要将火线和零线保持一定距离。不难理解，当插座只有零线和火线时，那么可以仅在零线或火线上设置一个智能控制模组，或在零线和火线上分别设置一个智能控制模组。

另外，在上述实施例中，执行单元34可以采用电磁继电器或固态继电器。第一执行命令、第二执行命令和第三执行命令可以是但不限于断开或导通指令。

还需要说明的是，本发明提供的智能插座可以仅有一个插线孔，即只能连接一个插头，也可以有多个插线孔，即，可以连接多个插头。此外，本发明提供的智能插座可以嵌置于建筑物内，如嵌于墙体内，也可以采用移动式，类似于现有的插线板。

本发明提供的智能插座借助智能控制模组能够实现对电器的控制，而且利用芯片传感器来监测线缆中的电流具有以下优点：其一，测量精度高，计量范围宽，可以精确测量电器的用电量；二，响应速度快，可靠性高，能够准确、快速地获得流入电器的电流；其三，自身功耗低，使用费用低；其四，集成度高，体积小，智能插座的外形尺寸与普通插座的外形尺寸相当；其五，芯片传感器采用非接触式进行测量，电流任何幅度的波动都不会损坏智能控制模组，从而提高智能控制模组的可靠性，进而提高智能插座的可靠性及使用寿命。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能插座，包括：

壳体，在所述壳体上设有插孔；

导电卡片，其固定于所述壳体内，所述导电卡片与线缆对应电连接，设于插头的插片穿过所述插孔可与所述导电卡片卡接；

其特征在于，还包括智能控制模组，其包括：

芯片传感器，用于根据流过所述线缆的电流产生的磁场获得差分信号；

信号处理模块，用于对所述差分信号进行处理；

微处理器，用于接收经所述信号处理模块处理后的所述差分信号，并根据所述差分信号获得流经所述线缆的电流，以及基于所述电流发出相应第一执行命令；

执行模块，执行所述微处理器发出的所述第一执行命令。

2.根据权利要求1所述的智能插座，其特征在于，所述芯片传感器包括衬底和设于所述衬底的多条磁感应膜，而且，所述多条磁感应膜电连接形成惠斯通电桥；

所述磁感应膜为隧穿磁电阻效应膜、巨磁电阻效应膜、各向异性磁电阻效应膜、巨磁阻抗效应膜或霍尔效应膜。

3.根据权利要求1所述的智能插座，其特征在于，所述信号处理模块对所述差分信号依次进行放大、过滤以及真有效值转换。

4.根据权利要求1所述的智能插座，其特征在于，所述智能模组还包括第一通讯模块和云终端服务器，其中，

所述第一通讯模块用于所述微处理器与所述云终端服务器之间的通讯；

所述微处理器通过所述第一通讯模块实时将获得的所述电流发送至所述云终端服务器以及接收所述云终端服务器发来的第二执行命令，并将所述第二执行命令发送至所述执行单元；

所述云终端服务器用于实时跟踪流经所述线缆的电流并计量用电量，同时进行统计分析得出连接在该智能插座上电器的能耗和/或个人使用习惯，并据此得出所述电器的合理使用方式；所述云终端服务器将所述电器的合理使用方式发送至所述微处理器，所述微处理器根据所述云终端服务器给出的合理使用方式进行自我学习，以优化对所述电器的控制；

所述执行单元执行所述第二执行命令。

5.根据权利要求4所述的智能插座，其特征在于，所述智能模组还包括安装有APP软件的手持终端，所述手持终端和所述云终端服务器通过第二通讯模块实现相互通讯，所述手持终端与所述微处理器通过第三通讯模块实现通讯；所述手持终端用于用户随时掌握所述电器的用电量、远程控制所述电器以及接收所述云终端服务器根据所述电器的能耗和/或个人使用习惯提出的有关用电量的生活小常识。

6.根据权利要求4所述的智能插座，其特征在于，所述智能控制模组包括存储单元，用于存储所述电流、所述电器的能耗和个人使用习惯。

7.根据权利要求4所述的智能插座，其特征在于，所述第一通讯模块、所述第二通讯模块和所述第三通讯模块采用Wifi模块或Zigbee模块。

8.根据权利要求1所述的智能插座，其特征在于，在所述线缆中的火线、零线、地线位置分别设置一芯片传感器，用于分别监测流经所述火线、零线、地线中的电流。

9.根据权利要求1所述的智能插座，其特征在于，还包括：

烟雾探测单元，用于探测环境中的烟雾，其与所述微处理器连接，当烟雾浓度超过预定值时，所述微处理器发出第一执行命令；

温湿度探测单元，用于探测环境中的温湿度，其与所述微处理器连接，当温湿度超过预定值时，所述微处理器发出第一执行命令。

10.根据权利要求1所述的智能插座，其特征在于，所述执行单元为电磁继电器或固态继电器。