CN106252997B - 一种带异常保护的智能插座及按键功能重新定义的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电气控制领域，具体而言涉及一种带异常保护的智能插座及按键功能重新定义的方法，本发明还涉及异常状态的定义和保护阀值的重新定义。一种具有异常保护功能的智能插座，包括插座本体，设置在插座本体上的微控制模块、微存储器和输出模块，还包括计量模块。本发明的目的是实现一种具有识别处于正常使用范围的异常工作状态能力的智能插座。该智能插座，在普通的智能插座基础上，增加了电力计量电路（计量模块）,除了对超出插座使用限值进行防护外,还具有在不高于规定上限范围内通过预先的设置,从而提供更有效的防护能力。

Description

一种带异常保护的智能插座及按键功能重新定义的方法
技术领域
本发明涉及电气控制领域，具体而言涉及一种带异常保护的智能插座及连接的电气设备的安全性防护，本发明还涉及异常状态的定义和保护阀值的重新定义。
背景技术
电源插座是电气连接的基础产品，智能插座在传统的机械式电源插座基础上提供了外部的通讯连接能力。电力使用得安全性，一直是电气领域重点关注和改进的，市场上有大量针对插座做的安全防护，其防护基本有使用安全性防护和异常安全性二大类，其中使用安全性主要在于对插座使用的防触电保护，如采用安全门、防水机构等进行安全防护；使用异常的防护主要有防浪涌、漏电保护以及过电流保护等。这些防护大多基于规定的使用环境下的进行防护，在出厂时确定防护特性参数，其防护参数一般按照额定的最高值为基准进行匹配,并不能按使用者实际使用时的要求规定进行设定、调整阀值,不能保护符合规定的使用条件,低于最高限值的非正常状态,也无法实时传送异常信息给使用者或管理者。
发明内容
本发明的目的是实现一种具有识别处于正常使用范围的异常工作状态能力的智能插座。该智能插座，在普通的智能插座基础上，增加了电力计量电路（计量模块）,除了对超出插座使用限值进行防护外,还具有在不高于规定上限范围内通过预先的设置,从而提供更有效的防护能力。
本发明的另一个目的是提供了基于网络通讯环境下，在智能插座本体之外手动或自动置入正常工作的判定范围,以达成对于插座及其连接电气设备更有效的防护功能。
一种具有异常保护功能的智能插座，包括插座本体，设置在插座本体上的微控制模块、微存储器和输出模块， 还包括计量模块，
其中，
微存储器用于智能插座的设定正常工作状态参数，实际的参数种类及数量取决于插座的保护要求和存储器的容量；
计量模块是智能插座的传感装置，检测插座当前的工作状态；
微控制模块读取计量模块的信息，并判定当前的工作状态，异常状态时，控制改变输出模块的工作状态和指示信息，保护插座及所连接电气设备的安全运行；
所述输出模块接收微控制模块的指令，用于设备的回路控制和状态指示显示。
优选的，还包括位于智能插座本体之外的软件控制端和设置在插座本体上的智能插座通讯模块，
软件控制端是具有可安装运行应用软件的网络设备、移动设备，应用软件用于定义和显示对应智能插座的性能参数、最大额定阀值、工作限定阀值等性能参数，同时可显示实时的工作状态参数，软件控制端通过信号传输实现与智能插座之间的联系；
智能插座的通讯模块通过和微控制模块的连接，接收软件控制端的通讯命令，对智能插座的异常限定阀值进行设定定义，保存在微存储器；智能插座的通讯模块还接收软件控制端、微控制模块的控制操作命令，控制改变输出模块的工作状态和指示显示状态，反馈运行参数、告警等信息给软件控制端；
微控制模块在判定插座处于异常时，按预设的要求，通过通讯模块给出相应的告警信号。
优选的，异常状态判定标准为超过智能插座实际的正常使用限定，该限定值是智能插座的正常工作范围之内的某一个阀值。
优选的，微控制模块由MCU模块和相应的外围接口电路组成；输出模块是实现对调光、调色等变量的调节的连续线性输出模块。
优选的，
软件控制端为可显示智能插座的操作及功能配置页面的手机、pad、笔记本或具有显示屏等UI交互的智能插座，操作页面为该智能插座的通断控制，配置页面较普通智能插座设备增加了异常状态的定义、功能配置和告警方案的选择；
通讯模块为双向通讯模块，为wifi、zigbee、lan、RS有线或无线通讯模块，通过此模块可以在智能插座工作状态信息、微控制模块的反馈信息给控制软件端。
优选的，计量模块、微控制模块、微存储器、通讯模块位于同一个部件或同一个IC中。
优选的，插座的电气限定值，通过插座的型号规格自动产生或者通过使用者自行设定、确认；插座的电气限定值是否超过，可以通过计量模块自动判定，传递信号给智能插座的微处理模块；插座的正常工作状态阀值低于插座的电气限定值，该阀值可以由使用者、管理员设定、变更，或者由智能插座所连接的电气设备自动生成。
优选的，插座的正常工作状态阀值低于插座的电气限定值，该限定值可以根据插座检测的所连接电气设备的运行参数，通过特定的规则或根据所连接电气设备长期运行参数进行判定，并根据实际的使用习惯进行自动调整；插座的正常工作状态阀值可以设置为多组，报警提示及内容可以根据实际的设定进行变更。
优选的，智能插座本体上还包括用于控制插座延时功能的按键，
软件控制端的操作页面为该智能插座的通断控制，操作页面设有按键延时功能配置和按键操作的选择；
通讯模块可以在智能插座按键操作后将工作状态信息、微控制模块的反馈信息给控制软件端；或接收来自软件控制端的操控及按键定义配置指令，传输给微控制模块，实现对智能插座通断控制或其他命令信息交互；
微控制模块把由于按键动作操作后产生变动的状态等信息通过连接的通讯模块发送到软件控制端中；
按键模块通过检测用户对智能插座按键的不同操作方式，输出不同的信号，由微控制模块进行用户操作行为和产品状态的综合判断；
微存储器为按键功能的存储设备，微控制模块根据通讯模块传输的指令，存储按键的操作方式对应的功能于微存储器中，并根据按键模块检测的操作方式检出对应的功能定义，根据定义的功能控制输出模块执行相应的命令；
输出模块为智能插座的输出控制装置，接收微控制模块的指令，完成通断及显示装置的输出。
其中，重新定义权利要求所述智能插座的按键功能的方法，包括如下步骤：
A）、在软件控制端，进入智能插座的设置或编辑界面；
B）、选择准备进行功能定义的按键；
C）、选择按键的操作方式或重新定义按键的操作方式；
D）、进行功能的选择或重新定义；
E）、将按键的操作方式以及功能定义解析为数据代码，并通过有线或无线的通讯传输到相应的智能插座；
F）、智能插座的接收命令，分解识别按键及操作方式和对应的功能；
G）存储并替换对应的功能，反馈正确设置，软件端提示按键操作方式及功能定义完成。
本发明所采用的技术方案是一种基于无线或有线通讯功能基础，以微控制模块、微存储器为核心，软件控制端（如手机等）为辅助的人机交互界面，增加、变更智能插座功能的方案，包括软件控制端、通讯模块、微控制模块、计量模块、微存储器、输出模块等部分组成。
软件控制端，一般是移动端应用软件或带有显示的设备主机，包含智能插座的操作及功能配置页面，操作页面为该智能插座的通断控制，配置页面较普通智能插座设备增加了异常状态的定义、功能配置和告警方案的选择。
通讯模块为双向通讯模块，可以是wifi、zigbee、lan、RS等有线或无线通讯模块，通过此模块可以在智能插座工作状态信息、微控制模块的反馈信息给控制软件端（手机或设备主机）。或接收来自软件控制端的操控及异常保护定义配置指令，传输给微控制模块，实现对智能插座通断控制或其他命令信息交互。
微控制模块主要由MCU模块和相应的外围接口电路组成。MCU模块内置方法处理逻辑，根据计量模块采集的插座工作参数，以及存储模块中的异常状态阀值定义和内置的判定逻辑，判定智能插座、智能插座所连接的电气设备的工作状态是否异常及异常等级，并输出信号驱动输出模块进行相应的操作动作。同时把由于动作操作后产生变动的状态等信息通过连接的通讯模块发送到软件控制端中，一般可以是移动端或带显示设备的主机等远程控制设备。
计量模块为智能插座的工作状态检测模块，通过检测智能插座的工作参数，用于判定智能插座、智能插座所连接的电气设备所处的状态（如工作电压、工作电流、有功和无功功率等），由微控制模块进行预设的状态判定规程和阀值进行综合判断。
微存储器为智能插座状态参数、阀值等定义的存储设备，微控制模块根据通讯模块传输的指令，存储按键的操作方式对应的功能于微存储器中，并根据按键模块检测的操作方式检出对应的功能定义，根据定义的功能控制输出模块执行相应的命令。
输出模块为智能插座的输出控制装置，接收微控制模块的指令，完成通断及显示装置的输出。
一种智能插座（延时插座）重新定义按键功能的方法，通过此方法可以实现智能插座按键的功能重新定义，使得智能插座的按键功能根据实际用户的需求进行变更。同样，可通过对于按键行为的定义，根据按键不同操作方式实现不同的功能。
按键的功能定义主要通过以下步骤进行：
A）、在软件控制端，进入智能插座的设置或编辑界面。B）、选择准备进行功能定义的按键。C）、选择按键的操作方式或重新定义按键的操作方式。D）、进行功能的选择或重新定义。E）、将按键的操作方式以及功能定义解析为数据代码，并通过有线或无线的通讯传输到相应的智能插座。F）、智能插座接收命令，分解识别按键及操作方式和对应的功能。G）存储并替换对应的功能，反馈正确设置，软件端提示按键操作方式及功能定义完成。
按键的功能实现主要通过以下步骤进行：
A）、智能插座上电初始化后，进入对按键操作的等待识别中。B）、根据按键不同的操作方式检索出对应的功能定义。C）、根据功能定义进行相应的输出控制，包括通断操作或线性操作，显示内容的控制以及与控制软件间或其他智能插座的通讯等。
本发明公开了智能插座的异常状态判定来源、层级以及相关的设置、通讯、存储和执行逻辑。本发明还公开了智能插座未超过插座电气限定时得异常状态设定、判别方法，使得异常保护功能可以在智能插座现有的计量功能上增加，包括：软件端定义配置异常状态及告警信息；根据智能插座的规格自动定义异常状态判定阀值；根据智能插座所连接的电气设备正常工作参数定义异常状态阀值等。采用本发明，在不改变具有计量功能的智能插座电路结构的基础上，实现智能插座及所连接设备工作异常的判定和保护。本发明通过软件端的定义或根据智能插座、智能插座连接的电气设备或所处的网络环境，进行智能插座及所连接电气设备的正常工作状态设定，更精确地进行异常状态判定和保护，提升智能插座、连接的电气设备、使用环境的安全型，提升智能插座的智能化水平。
本发明的有益效果是，可以在现有智能家居控制产品基础上，通过本方法的思路实现智能插座功能的扩延和按键功能的重新定义变更，使得目前智能插座具有更丰富的功能。通过软件端与延时插座的配合，按照使用习惯进行重新定义插座的功能，解决简单操作与复杂功能的矛盾。使用户在离开软件端得控制情况下也基本实现了产品的全部功能。同时按照本方法的思路不仅可以实现本专利中举例的插座通断控制方式，也可以实现线性量调节的控制或步进量控制。使用本技术方案开发的产品实现了使用简便，效率高、成本低的优点。
附图说明
图1是本发明实施例1的系统拓扑结构示意图。
图2是本发明实施例2的系统拓扑结构示意图。
图3是本发明的异常状态判定和保护示意图。
图4是本发明的一种产品结构示意图。
图5是本发明的另一种产品结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
实施例1
一种具有异常保护功能的智能插座，包括插座本体7，设置在插座本体7上的微控制模块3、微存储器5和输出模块6， 还包括计量模块4，
其中，
微存储器5用于智能插座的设定正常工作状态参数，实际的参数种类及数量取决于插座的保护要求和存储器的容量；
计量模块4是智能插座的传感装置，检测插座当前的工作状态；
微控制模块3读取计量模块4的信息，并判定当前的工作状态，异常状态时，控制改变输出模块6的工作状态和指示信息，保护插座及所连接电气设备的安全运行；
所述输出模块6接收微控制模块3的指令，用于设备的回路控制和状态指示显示。
实施例2
本发明的系统拓扑结构示意图如图1所示，包括软件控制端1、通讯模块2、微控制模块3、计量模块4、微存储器5以及输出模块6等六部分组成。
其中软件控制端1为计算机设备的专属应用软件或手机等移动设备的应用软件，也可以是具有显示、信息输入以及通讯功能的专属设备。其至少具有为对应的智能插座开发的显示界面、信息输入能力，并对输入选择的信息进行分析，数据处理，并按规定的规则编码传输至对应的智能插座。
通讯模块2主要由有线或无线通讯芯片和外围接口电路等组成（可以是wifi、zigbee、蓝牙、LAN、RS485或其他具有双向信号传输功能的通讯模块），在具体产品设备上以独立的模块或PCB的电路组件形式存在。通过通讯模块，可以将智能插座产品的工作状态反馈给上端控制软件，也可以接收上端控制软件的操作指令或异常工作状态的定义阀值及告警预案指令给微控制模块3，实现按规定定义的产品操作、状态指示和安全防护。
计量模块4主要指电能传感器，用于测量电器的功率、电流、电压、电量等参数，对电特性进行感知的模块，用于监测智能插座及所连接电气设备的真实运行状态。计量模块4具有与微控制模块3的通讯接口，可以输出检测到的数据给微控制模块3。计量模块4如具有微处理器，可以与微控制模块一体。
微控制模块3主要由MCU处理器和相应的外围接口电路组成。MCU处理器内置方法处理逻辑，根据计量模块4检测到的运行参数，按预设的规则，与微存储器存储5的异常判定阀值判定智能插座当前的工作状态是否正常（如图2），并并输出信号输出模块6进行相应的保护动作。输出的信号包含回路控制信号和显示驱动信号，可以根据输出模块6的实际驱动电路来确定。同时微控制模块3将制定的数据和告警信息通过连接的通讯模块2发送到上端操作软件中，一般可以是手机端应用软件或固定带显示设备的主机等远程控制设备。
微存储器5可以是独立的存储器件，也可能是微处理器内部的存储单元，在智能插座正常工作中，可以被微处理器控制进行读写的操作。微存储器的容量工作状态的参数种类、异常判定的层次数量以及告警处理方案的数量和复杂性确定。在本发明中，主要作用是根据实际的需求，存储各层次异常判定的依据和告警的内容。
输出模块6主要由回路控制输出和显示驱动输出组成，还可以有其他的输出，如声音等。回路控制输出在本发明中主要由独立受控的回路开关量输出（如继电器、可控硅等）、调光量输出回路如PWM波、0~10V模拟量信号等。显示驱动输出针对不同的需求不同，以指示灯的不同的显示状态（如点亮、熄灭、闪烁、长亮短灭交替闪烁、短亮长灭交替闪烁）表明智能插座的回路工作状态。
实施例3
如图3所示一种带异常状态保护的智能插座，包括插座本体7、软件控制端1，设置在插座本体7上的智能插座通讯模块2、微控制模块3、计量模块4、微存储器5、输出模块6和按键8。
软件控制端1是具有可安装运行应用软件的网络设备、移动设备，应用软件用于定义和显示对应智能插座的性能参数、最大额定阀值、工作限定阀值等性能参数，同时可显示实时的工作状态参数。软件控制端1位于智能插座本体之外，通过信号传输实现与智能插座之间的联系。
智能插座的通讯模块2通过和微控制模块3的连接，接收软件控制端1的通讯命令，对智能插座的异常限定阀值进行设定定义，保存在微存储器5。同样还接收软件控制端1、微控制模块3的控制操作命令，控制改变输出模块6的工作状态和指示显示状态，反馈运行参数、告警等信息给软件控制端1。
微控制模块3读取计量模块4的信息，并判定当前的工作状态，在超过插座额定的异常、超过插座设定的运行状态时，控制改变输出模块6的工作状态和指示信息，保护插座及所连接电气设备的安全运行。在判定插座处于异常时，按预设的要求，通过通讯模块2给出相应的告警信号。
计量模块4是智能插座的传感装置，检测插座当前的工作状态，如工作电压、工作电流、有功和无功功率等。
微存储器5用于智能插座的设定正常工作状态参数，实际的参数种类及数量取决于插座的保护要求和存储器的容量。
所述输出模块6用于设备的回路控制和状态指示显示。
重新定义智能插座的按键功能的方法，包括如下步骤：
A）、在软件控制端1，进入智能插座的设置或编辑界面；
B）、选择准备进行功能定义的按键；
C）、选择按键的操作方式或重新定义按键的操作方式；
D）、进行功能的选择或重新定义；
E）、将按键的操作方式以及功能定义解析为数据代码，并通过有线或无线的通讯传输到相应的智能插座
F）、智能插座的接收命令，分解识别按键及操作方式和对应的功能；
G）存储并替换对应的功能，反馈正确设置，软件端提示按键操作方式及功能定义完成。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种具有异常保护功能的智能插座，包括插座本体(7)，设置在插座本体(7)上的微控制模块(3)、微存储器(5)和输出模块(6)，其特征在于： 还包括计量模块(4)、位于插座本体(7)之外的软件控制端(1)和设置在插座本体(7)上的通讯模块(2)，
其中，
微存储器(5)用于设定智能插座的正常工作状态参数，实际的参数种类及数量取决于插座的保护要求和存储器的容量；
计量模块(4)是智能插座的传感装置，检测插座当前的工作状态；
微控制模块(3)读取计量模块(4)的信息，并判定当前的工作状态，异常状态时，控制改变输出模块(6)的工作状态和指示信息，保护插座及所连接电气设备的安全运行；
所述输出模块(6)接收微控制模块(3)的指令，用于设备的回路控制和状态指示显示；
软件控制端(1)是具有可安装运行应用软件的网络设备、移动设备，应用软件用于定义和显示对应智能插座的性能参数、最大额定阀值、工作限定阀值，同时可显示实时的工作状态参数，软件控制端(1)通过信号传输实现与智能插座之间的联系；
智能插座的通讯模块(2)通过和微控制模块(3)的连接，接收软件控制端(1)的通讯命令，对智能插座的异常限定阀值进行设定定义，保存在微存储器(5)；智能插座的通讯模块(2)还接收软件控制端(1)、微控制模块(3)的控制操作命令，控制改变输出模块(6)的工作状态和指示显示状态，反馈运行参数、告警信息给软件控制端(1)；
微控制模块(3)在判定插座处于异常时，按预设的要求，通过通讯模块(2)给出相应的告警信号；
所述插座本体(7)上还包括用于控制插座延时功能的按键模块(8)，
软件控制端(1)的操作页面为该智能插座的通断控制，操作页面设有按键延时功能配置和按键操作的选择；
通讯模块(2)在智能插座按键操作后将工作状态信息、微控制模块(3)的反馈信息给软件控制端(1)；或接收来自软件控制端(1)的操控及按键定义配置指令，传输给微控制模块(3)，实现对智能插座通断控制或其他命令信息交互；
微控制模块(3)把由于按键动作操作后产生变动的状态信息通过连接的通讯模块(2)发送到软件控制端(1)中；
按键模块(8)通过检测用户对智能插座按键的不同操作方式，输出不同的信号，由微控制模块(3)进行用户操作行为和产品状态的综合判断；
微存储器(5)为按键功能的存储设备，微控制模块根据通讯模块传输的指令，存储按键的操作方式对应的功能于微存储器中，并根据按键模块（8）检测的操作方式检出对应的功能定义，根据定义的功能控制输出模块(6)执行相应的命令；
输出模块(6)为智能插座的输出控制装置，接收微控制模块(3)的指令，完成通断及显示装置的输出；
其中，重新定义按键功能的方法，包括如下步骤：
A）、在软件控制端(1)，进入智能插座的设置或编辑界面；
B）、选择准备进行功能定义的按键；
C）、选择按键的操作方式或重新定义按键的操作方式；
D）、进行功能的选择或重新定义；
E）、将按键的操作方式以及功能定义解析为数据代码，并通过有线或无线的通讯传输到相应的智能插座；
F）、智能插座的接收命令，分解识别按键及操作方式和对应的功能；
G）存储并替换对应的功能，反馈正确设置，软件端提示按键操作方式及功能定义完成。
2.根据权利要求1所述的智能插座，其特征在于：异常状态判定标准为超过智能插座实际的正常使用的限定值，该限定值是智能插座的正常工作范围之内的某一个阀值。
3.根据权利要求1所述的智能插座，其特征在于：微控制模块(3)由MCU模块和相应的外围接口电路组成；输出模块(6)是实现对调光、调色变量的调节的连续线性输出模块。
4.根据权利要求1所述的智能插座，其特征在于：
软件控制端(1)为可显示智能插座的操作及功能配置页面的手机、pad、笔记本或具有显示屏UI交互的智能插座，操作页面为该智能插座的通断控制，配置页面较普通智能插座设备增加了异常状态的定义、功能配置和告警方案的选择；
通讯模块(2)为双向通讯模块，为wifi、zigbee、lan、RS有线或无线通讯模块，通过此模块将智能插座工作状态信息、微控制模块(3)的反馈信息给软件控制端(1)。
5.根据权利要求1所述的智能插座，其特征在于：计量模块(4)、微控制模块(3)、微存储器(5)、通讯模块(2)位于同一个部件中。
6.根据权利要求1所述的智能插座，其特征在于：插座的电气限定值，通过插座的型号规格自动产生或者通过使用者自行设定、确认；插座的电气限定值是否超过，通过计量模块自动判定，传递信号给智能插座的微控制模块(3)；插座的正常工作状态阀值低于插座的电气限定值，该阀值由使用者、管理员设定、变更，或者由智能插座所连接的电气设备自动生成。
7.根据权利要求1所述的智能插座，其特征在于：插座的正常工作状态阀值低于插座的电气限定值，该限定值根据插座检测的所连接电气设备的运行参数，通过特定的规则或根据所连接电气设备长期运行参数进行判定，并根据实际的使用习惯进行自动调整；插座的正常工作状态阀值设置为多组，报警提示及内容根据实际的设定进行变更。
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