CN107255948A - 一种无线智能开关及管理控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无线智能开关及管理控制方法，开关包括微型处理器、无线通信模块、继电器驱动电路、继电器、电源转换电路和机械开关；管理控制方法包括如下步骤：无线通信模块通过无线网络接收开关控制信号后将该信号传送给微型处理器，微型处理器发送信号给继电器驱动电路控制其通断，继电器根据继电器驱动电路的通断来控制输出电源的通断，电源转换电路对市电进行转换，向微型处理器、无线通信模块和继电器驱动电路供电，管理控制系统管理控制目标开关加入无线网络并收发开关控制信号。本发明可通过无线终端对无线智能开关进行管理和控制，也能够与各种用电设备联合使用，实现对用电设备的无线集中控制。

Description

一种无线智能开关及管理控制方法

技术领域

本发明涉及智能家电领域，具体地说，特别涉及到一种无线智能开关及管理控制方法。

背景技术

目前市场上已经出现了多种不同用途和功能的智能开关，如延时开关、轻触开关、声控开关以及光电开关等，这几类智能开关内部或集成了微处理器芯片，或集成了传感器元件。用户可根据所处环境的需求选择适当的智能开关以达到使用方便、节能环保等目的。但此类开关很难实现信息化管理和远程控制，在融入到智能家居系统应用时也存在一定的困难。随着科学技术的不断向前发展，人们对生活质量及家居环境的要求不断提高，传统的手动开关无法再满足人们生活方便化、快捷化、信息化的要求，现代化的生活空间急需一种能够实现远程控制的智能开关。

为满足智能家居系统的要求，需要设计出一种新型的智能开关，其必须具有智能化、信息化的特点，除具有原有的电源开关功能外，还应该具备以下功能：1)控制功能：智能开关应能通过无线终端设备进行控制开启和关闭，以控制用电器的供电。2)通信功能；智能开关要能与智能网关进行通信，响应网关发出的命令，保证智能家居系统的正常工作。智能开关与智能网关构成有效的通信网络，通信应快速稳定。

发明内容

有鉴于现有各类开关设计和技术的局限性，本发明所要解决的技术问题是：提供一种无线智能开关及管理控制方法。该无线智能开关能够通过无线方式进行开合控制。

以此为目的设计的无线智能开关，包括微型处理器、无线通信模块、继电器驱动电路、继电器、电源转换电路和机械开关；所述微型处理器的第一输出端连接所述继电器驱动电路的第二输入端，所述继电器驱动电路的输出端连接所述继电器的控制端；所述无线通信模块的第一输出端连接所述微型处理器的第二输入端，所述无线通信模块用于向所述微型处理器传输开关控制信号；所述继电器与所述机械开关用于控制输出电源的通断；所述电源转换电路第一输出端与所述微型处理器的第一输入端相连，所述电源转换电路第二输出端与所述无线通信模块的第一输入端相连，所述电源转换电路第三输出端与所述继电器驱动电路的第一输入端相连，所述电源转换电路用于向所述微型处理器、所述无线通信模块、所述继电器驱动电路提供电源。

无线智能开关包括管理控制系统，管理控制系统管理控制目标无线智能开关加入无线网络并接收开关控制信号，管理控制系统包括开关一键配置模块、开关管理模块和开关控制模块，开关一键配置模块将目标无线智能开关加入无线网络，开关管理模块将加入的目标无线智能开关设置名称并保存在数据库中，开关控制模块控制目标无线智能开关的开闭。

无线智能开关包括处理器按钮开关，处理器按钮开关与所述微型处理器相连，用于控制述微型处理器的开关。

无线智能开关包括无线通信模块按钮开关，无线通信模块按钮与所述无线通信模块相连，用于控制所述无线通信模块的开关。

无线智能开关还包括发光二极管；所述微型处理器与所述发光二极管连接。所述微型处理器发送信号给所述发光二极管使其发亮，以对开关工作状态进行提示，更加直观。

更进一步地，所述电源转换电路与所述发光二极管连接，所述电源转换电路发送信号使其发亮。

较佳地，所述无线通信模块为Wifi通信模块。能够快速地进行入网配置、发现设备和更稳定的信号传输。

特别地，所述继电器为双控继电器；所述机械开关为双控开关；所述继电器与所述开关共同构成双控电路。

管理控制系统运行于Android平台。

本发明还提供一种无线智能开关管理控制方法，无线通信模块通过无线网络接收开关控制信号后将该信号传送给微型处理器，微型处理器发送信号给继电器驱动电路控制其通断，继电器根据继电器驱动电路的通断来控制输出电源的通断，电源转换电路对市电进行转换，向微型处理器、无线通信模块和继电器驱动电路供电，管理控制系统管理控制目标开关加入无线网络并接收开关控制信号。

管理控制系统管理控制目标开关加入无线网络并使目标无线智能开关接收开关控制信号，包括如下步骤：

(1)通过开关一键配置模块将目标无线智能开关配置入无线网络中；

(2)开关管理模块对配置完成后无线智能开关进行管理，包括无线终端搜索并登记目标无线智能开关信息；

(3)用户通过无线终端对目标无线智能开关发送开关控制信号。

开关一键配置模块将目标无线智能开关配置到无线网络中，其步骤为：

A、用户在无线终端上输入无线网络名称和密码；

B、无线终端发送无线网络名称和密码到目标无线智能开关；

C、目标无线智能开关收到网络名称和密码后配置网络环境并保存；

D、目标无线智能开关在无线网络中广播其IP及Mac地址；

E、无线终端接收到广播后建立开关对象，并保存无线网络名称、目标无线智能开关的IP及Mac地址及开关名称到数据库。

开关管理模块对配置完成后无线智能开关进行管理的步骤为：

(1)获取当前无线终端所在无线网络名称和密码；

(2)从数据库中检索与无线网络名称和密码对应的无线智能开关并建立检索列表；

(3)向所在无线网络发起广播；

(4)无线智能开关收到广播后发送其自身Mac地址到无线终端；

(5)无线终端建立收到消息队列；

(6)判断收到消息队列是否为空；

(7)当队列不空时，判断队头消息包含的Mac地址是否存在于检索到的Mac地址中；

(8)当队头消息包含的Mac地址存在于检索到的Mac地址列表中时，显示对应无线智能开关状态为在线并从检索列表移除；当队头消息包含的Mac地址不存在于检索到的Mac地址列表中，将Mac地址加入到数据库，并在无线终端上显示新增无线智能开关；

(9)当队列为空时，判断检索列表是否为空；

(10)当检索列表不空时，将检索列表中无线智能开显示为离线；

(11)当检索列表为空时，开关管理模块关闭。

开关控制模块将控制目标开关的开闭信号发送到目标无线智能开关的无线通信模块上，其步骤为：

1、无线终端选择需要控制的目标无线智能开关；

2、无线终端获取所选择的目标无线智能开关的IP地址；

3、无线终端向所选目标无线智能开关的IP地址发送控制开关开闭的信号。

上述的无线网络可以为无线WiFi网络。

无线智能开关管理控制方法还包括手动控制无线智能开关的机械开关的开闭。

本发明可以以三种模式进行使用：1、普通开关模式：该模式下所述智能开关与普通机械开关相同，通过双控开关控制电源的通断；2、无线模式：该模式下通过无线通信模块接收信号后将该信号传送给所述微型处理器，微型处理器发送信号给继电器驱动电路控制其通断，继电器根据继电器驱动电路的通断来控制输出电源的通断，电源转换电路对市电进行转换，向微型处理器、无线通信模块和继电器驱动电路供电；3、混合模式：该模式下既可以使用普通机械开关也可以使用无线开关管理控制系统来控制已登记的无线智能开关的电源通断。三种模式的使用无需特殊切换。

本发明的有益效果是：本发明可通过无线终端对智能开关进行管理和控制，也能够与各种用电设备联合使用，实现对用电设备的无线集中控制。同时本发明与现有墙壁开关完全兼容，使用无需附加任何装置，具有人性化、复杂度低、自组织性强、功耗低，成本低的特点。

附图说明

图1是本发明的智能开关工作原理框图；

图2是本发明的管理控制系统功能示意图；

图3是管理控制系统软件外观；

图4是本发明的控制方法流程图。

图5是本发明一键配置功能流程图

图6是本发明开关管理功能流程图

图7是本发明无线开关控制功能流程图

具体实施方式

如图1所示，无线智能开关由微型处理器1、无线通信模块2、继电器驱动电路3、继电器4、电源转换电路5、处理器按钮开关6、无线通讯模块按钮开关7和机械开关8所组成；所述微型处理器1的第一输出端连接所述继电器驱动电路3的第二输入端，所述继电器驱动电路3的输出端连接所述继电器4的控制端；所述无线通信模块2的第一输出端连接所述微型处理器1的第二输入端，所述无线通信模块2用于向所述微型处理器1传输控制信号；所述继电器4与所述机械开关8相连，所述继电器3与所述机械开关8用于控制输出电源的通断；所述电源转换电路5第一输出端与所述微型处理器1的第一输入端相连，所述电源转换电路5第二输出端与所述无线通信模块2的第一输入端相连，所述电源转换电路5第三输出端与所述继电器驱动电路3的第一输入端相连，所述电源转换电路5用于向所述微型处理器1、所述无线通信模块2、所述继电器驱动电路3提供电源；所述处理器按钮开关6与所述微型处理器1相连，用于控制述微型处理器1的开关；所述无线通讯模块按钮开关7与所述无线通信模块2相连，用于控制所述无线通信模块2的开关。无线智能开关还包括管理控制系统。

如图2所示，管理控制系统由开关一键配置模块、开关管理模块、开关控制模块组成，通过无线终端主界面可以对三种功能模块进行选择。开关一键配置功能只需要输入开关要加入的无线WiFi网络名称和密码即可；开关管理模块可以搜索未登记无线智能开关，用户自定义开关名称、图标、编号，并加入开关到用户面板，也可以删除已登记的开关信息；开关控制功能将所有已登记的开关在用户面板上列出，通过点击相应图标实现对开关的开启和闭合控制。图3显示了管理控制系统的人机交互界面。

本发明还提供一种无线智能开关管理控制方法，一种无线智能开关管理控制方法，无线通信模块通过无线网络接收开关控制信号后将该信号传送给微型处理器，微型处理器发送信号给继电器驱动电路控制其通断，继电器根据继电器驱动电路的通断来控制输出电源的通断，电源转换电路对市电进行转换，向微型处理器、无线通信模块和继电器驱动电路供电，管理控制系统管理控制目标开关加入无线网络并接收开关控制信号。管理控制系统通过无线方式向无线通信模块发送控制信号，如图4所示，包括如下步骤：

(1)通过开关一键配置模块将无线智能开关配置入无线网络中；

(2)开关管理模块对配置完成后无线智能开关进行管理，包括无线终端搜索并登记无线智能开关信息；以及在无线终端中设定无线智能开关名称并保存；

(3)无线终端对选定的无线智能开关发送开关控制信号。

开关一键配置模块将无线智能开关配置到无线网络中，如图5所示，其步骤为：

A、用户在无线终端上输入无线网络名称和密码；

B、无线终端发送无线网络名称和密码到无线智能开关；

C、无线智能开关收到网络名称和密码后配置网络环境并保存；

D、无线智能开关在无线网络中广播其IP及Mac地址；

E、控制端接收到广播后建立开关对象，并保存无线网络名称、无线智能开关的IP及Mac地址及开关名称到数据库；

如图6所示，开关管理模块对配置完成后无线智能开关进行管理的步骤为：

(1)获取当前无线终端所在无线网络名称和密码；

(2)从数据库中检索在与无线网络名称和密码对应的无线智能开关建立检索列表；

(3)向所在无线网络发起广播；

(4)无线智能开关收到广播后发送其自身Mac地址到无线终端；

(5)无线终端建立收到消息队列；

(6)判断收到消息队列是否为空；

(7)当队列不空时，判断队头消息包含的Mac地址是否存在于检索到的Mac地址列表中；

(8)当队头消息包含的Mac地址存在于检索到的Mac地址列表中时，显示对应无线智能开关状态为在线并从检索列表移除；当队头消息包含的Mac地址不存在于检索到的Mac地址列表中，保存无线网络名称、IP及Mac地址到数据库，并将新增无线智能开关加入到检索列表并在无线终端的用户界面上显示该新增无线智能开关；

(9)当队列为空时，判断检索列表是否为空；

(10)当检索列表不空时，将检索列表中无线智能开显示为离线；

(11)当检索列表为空时，开关管理模块关闭。

开光控制模块将控制目标开关的开闭信号发送到目标开关的无线通信模块上，如图7所示，其步骤为：

1、无线终端选择需要控制的无线智能开关；

2、无线终端获取所选择的无线智能开关的IP地址；无线终端从开关对象中获取该IP地址

3、无线终端向所选开关的IP地址发送控制无线智能开关开闭的信号；

4、无线智能开关收到信号后控制继电器改变电流，实现开关的开闭。

在本实施方式中，无线通信模块2为WiFi模块，采用HLK-M35，支持802.11b/g/n协议，局域网内支持搜索协议查找模块，支持SmartLink智能联网功能，用手机APP控制模块一键连接到普通无线路由器。微型处理器选择STC12C1052，继电器驱动电路选择ULN2003，电源转换使用HLK-PM01。

安装时，市电输入连接无线智能开关的输入端，用电器连接无线智能开关的输出端。电源转换电路5对220V交流电进行转换，以向微型处理器和继电器驱动电路提供5V的直流电，同时发送信号给发光二极管10使其发亮。微型处理器1通过发送电平信号给发光二极管9使其发亮，以提示无线智能开关启动完毕。系统启动后，利用HLK-M35的SmartLink智能联网功能，用手机APP控制模块一键连接普通无线WiFi路由器。

使用时，可以使用双控机械开关8对用电器进行电源通断的控制，也可以使用无线终端，例如手机APP、无线网关，向无线智能开关发送信号，无线通信模块2接收到控制信号后传输给微型处理器1，微型处理器1根据控制信号驱动继电器驱动电路3，控制继电器4来实现对用电器进行电源通断的控制。

系统失效时，可长按无线通讯模块按钮开关7使无线通讯模块恢复出厂设置，更进一步地可长按处理器按钮开关6使系统重新启动，并重新安装。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种无线智能开关，其特征在于，包括微型处理器、无线通信模块、继电器驱动电路、继电器、电源转换电路和机械开关；所述微型处理器的第一输出端连接所述继电器驱动电路的第二输入端，所述继电器驱动电路的输出端连接所述继电器的控制端；所述无线通信模块的第一输出端连接所述微型处理器的第二输入端，所述无线通信模块用于向所述微型处理器传输开关控制信号；所述继电器与所述机械开关用于控制输出电源的通断；所述电源转换电路第一输出端与所述微型处理器的第一输入端相连，所述电源转换电路第二输出端与所述无线通信模块的第一输入端相连，所述电源转换电路第三输出端与所述继电器驱动电路的第一输入端相连，所述电源转换电路用于向所述微型处理器、所述无线通信模块、所述继电器驱动电路提供电源。

2.根据权利要求1所述的无线智能开关，其特征在于，无线智能开关包括管理控制系统，管理控制系统管理控制目标无线智能开关加入无线网络并接收开关控制信号，管理控制系统包括开关一键配置模块、开关管理模块和开关控制模块，开关一键配置模块将目标无线智能开关加入无线网络，开关管理模块将加入的目标无线智能开关设置名称并保存在数据库中，开关控制模块控制目标无线智能开关的开闭。

3.根据权利要求1所述的无线智能开关，其特征在于，无线智能开关包括处理器按钮开关和无线通信模块按钮开关，处理器按钮开关与所述微型处理器相连，用于控制所述微型处理器的开关；无线通信模块按钮与所述无线通信模块相连，用于控制所述无线通信模块的开关。

4.根据权利要求1所述的无线智能开关，其特征在于，无线智能开关还包括发光二极管；所述微型处理器与发光二极管连接，电源转换电路与发光二极管连接。

5.根据权利要求1所述的无线智能开关，其特征在于，所述继电器为双控继电器；所述机械开关为双控开关。

6.一种无线智能开关管理控制方法，其特征在于，包括如下步骤：无线通信模块通过无线网络接收开关控制信号后将该信号传送给微型处理器，微型处理器发送信号给继电器驱动电路控制其通断，继电器根据继电器驱动电路的通断来控制输出电源的通断，电源转换电路对市电进行转换，向微型处理器、无线通信模块和继电器驱动电路供电，管理控制系统管理控制目标无线智能开关加入无线网络并收发开关控制信号。

7.根据权利要求6所述的无线智能开关管理控制方法，其特征在于，管理控制系统管理控制目标无线智能开关加入无线网络并使目标无线智能开关收发开关控制信号，包括如下步骤：

(1)通过开关一键配置模块将目标无线智能开关配置入无线网络中；

(2)开关管理模块对配置完成后无线智能开关进行管理，包括搜索并登记目标无线智能开关信息；

(3)开关控制模块对目标无线智能开关发送开关控制信号。

8.根据权利要求7所述的无线智能开关管理控制方法，其特征在于，开关一键配置模块将目标无线智能开关配置到无线网络中，其步骤为：

A、用户在无线终端上输入无线网络名称和密码；

B、无线终端发送无线网络名称和密码到目标无线智能开关；

C、目标无线智能开关收到网络名称和密码后配置网络环境并保存；

D、目标无线智能开关在无线网络中广播其IP及Mac地址；

E、无线终端接收到广播后建立开关对象，并保存无线网络名称、目标无线智能开关的IP及Mac地址及开关名称到数据库。

9.根据权利要求7所述的无线智能开关管理控制方法，其特征在于，

开关管理模块对配置完成后无线智能开关进行管理的步骤为：

(1)获取当前无线终端所在无线网络名称和密码；

(2)从数据库中检索与无线网络名称和密码对应的无线智能开关并建立检索列表；

(3)向所在无线网络发起广播；

(4)无线智能开关收到广播后发送其自身Mac地址到无线终端；

(5)无线终端建立收到消息队列；

(6)判断收到消息队列是否为空；

(7)当队列不空时，判断队头消息包含的Mac地址是否存在于检索到的Mac地址中；

(8)当队头消息包含的Mac地址存在于检索到的Mac地址列表中时，显示对应无线智能开关状态为在线并从检索列表移除；当队头消息包含的Mac地址不存在于检索到的Mac地址列表中，将Mac地址加入到数据库，并在无线终端上显示新增无线智能开关。

(9)当队列为空时，判断检索列表是否为空；

(10)当检索列表不空时，将检索列表中无线智能开关显示为离线；

(11)当检索列表为空时，开关管理模块关闭。

10.根据权利要求7所述的无线智能开关管理控制方法，其特征在于，开关控制模块将控制目标开关的开闭信号发送到目标无线智能开关的无线通信模块上，其步骤为：

1)无线终端选择需要控制的目标无线智能开关；

2)无线终端获取所选择的目标无线智能开关的IP地址；

3)无线终端向所选目标无线智能开关的IP地址发送控制开关开闭的信号。