CN108508787A - 一种主从配置管理的智能插座系统及管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种主从配置管理的智能插座系统，基于云计算技术、无线通信技术，建立智能插座、智能手机、云服务器、人的数据互通。所述的智能插座包括至少一个主插座和N个从插座，所述的主插座为从属一体式，即主插座可独立导通对外供电又可以分配从插座导通对外供电，主插座内含电路控制板，所述的电路控制板包括主控模块、计量模块、控制开关，而从插座不含电路控制板，从插座通过导线直接连接主插座。采取这种主从配置的方式，相对于常规的电路控制方式，不仅节约了MCU模块、通讯模块、PCB板等电子元器件的用量，大大节约智能插座的生产成本，还使得安装变得简单，还能保证所有的插座既能独立工作，又都能被主插座配置。

Description

一种主从配置管理的智能插座系统及管理方法

技术领域

本发明涉及智能充电领域，特别涉及一种主从配置管理的智能插座系统及管理方法。

背景技术

投币触发式充电柜存在用户备硬币不方便，灵活性差，充电柜体积大，安装、维护、运营不方便等缺点。基于“云服务器+无线网络”管理的智能充电方式将替代投币触发式成为技术发展趋势。申请公布日为2017.06.23，公布号为CN106887773A的《一种智能插座的管理系统及其方法》就是采用这种方式实现充电管理的。在此方案中，智能插座依托物联网建立智能插座与云服务器的通信关系，相对于“网关+WiFi路由器”组建广域网的方式，确实能够达到减少网关节点，降低构建智能插座管理系统的通信网络复杂度。但是，此方案每个智能插座都需要电路控制部分，即物联网通信模块、处理模块、计量模块以及其他支撑智能插座正常运转的电子元器件，每个智能插座都必须有电路控制部分才能达到智能工作的效果。因此这套系统的硬件成本和运营成本都不是最低的。而本发明提供一种主从配置管理的智能插座系统将大大节约智能插座的硬件成本，还使得智能插座安装更简单，维护更容易的优势。

发明内容

本发明提供一种主从配置管理的智能插座系统，基于云计算技术、无线通信技术，建立智能插座、智能手机、云服务器、人的数据互通。

具体的，一种主从配置管理的智能插座系统由智能插座、智能手机和云服务器组成，

所述的智能插座包括至少一个主插座和N个从插座，所述的主插座为从属一体式，即主插座可独立导通对外供电又可以分配从插座导通对外供电，主插座内含电路控制板，所述的电路控制板包括主控模块、计量模块、控制开关，而从插座不含电路控制板，从插座通过导线直接连接主插座。每个插座附带一个二维码用于标记不同的插座，每个插座都能独立对外供电；所述的二维码有一个主特征和一个附加特征，所有二维码的主特征相同用于建立组系，所有二维码附加特征不相同用于标记不同的插座。

所述的智能手机内嵌智能插座客户端，所述的客户端是指APP或者扫码获取的小程序，智能手机通过电子支付获得云服务器下发的秘钥来导通智能插座。

所述的云服务器用于管理智能插座与二维码对应的身份关系、授权物业方调整智能插座费率、授权用户导通智能插座、记录智能插座与用户之间的业务数据。

基于上述主从配置管理的智能插座系统，其控制步骤如下：

在智能插座、智能手机和云服务器建立通信环境下，智能手机客户端向智能插座发送种子请求，智能插座主控模块获取随机数，并返回种子。

客户端根据种子计算密码，发送解锁密码给智能插座，智能插座返回解密结果给客户端。

智能插座解密成功后，通信模块获取设备信息指令给智能插座，并获取本地数据返回通道电压电流给客户端。

通道忙碌，则智能插座拒绝客户端充电，任务终止。通道空闲则请求开启通道控制开关导通，在此过程中，客户端除了发送通道号，还可以设置智能插座的限流值、通电时间，所述的通道忙碌是指通道已经被占用，即该路智能插座已经被导通，所述的通道号就是该路插座对应的二维码。

智能插座计量模块测量电流输出值，主控模块判断输出值是否超过阀值，所述的阀值是物业方为了保证供电成本设定的电流最大值，主控模块检测智能插座输出值超过阀值则任务结束，没有超过阀值则开启通道控制开关，智能插座向客户端返回通道电压电流值，客户端开启倒计时，计时结束，则完成充电任务。

在控制过程中，可以设定用户的解锁条件是对智能插座的使用进行电子支付，

在控制过程中，客户端秘钥和通电时长或者电流上限值配置到智能插座主控模块，主控模块将数据配置到缓存区，并且设置数据只能一次性有效。

附图说明

图1一种主从配置管理的智能插座系统整体框架示意图。

图2 2-1是现有技术智能插座示意图，2-2是现有技术智能插座电路示意图。

图3主从智能插座主从关系示意图。

图4主智能插座电路控制板示意图，4-1是主控模块电路图，4-2是计量模块电路图，4-3是控制开关电路图，4-4是电源模块电路图，4-5是插座接线电路图。

图5一种主从配置管理的智能插座系统运行流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的说明。附图中的插座不管是一位插座或者二位插座都不是限定本发明中的插座是一位或者二位的，仅仅是便于理解本技术方案示意性的选取实施例。凡是不脱离本技术方案的核心改进点，都属于本发明所包含的范围。

附图1是本发明所提供的一种主从配置管理的智能插座系统整体框架示意图。该系统包括智能手机(2)，云服务器中心(3)和智能插座(1)。智能手机(2)通过无线网络与云服务器中心(3)建立远距离通信；智能手机(2)通过近场通信与智能插座(1)建立短距离通信。智能手机(2)采集智能插座(1)的数据信息通过无线网络上传到云服务器中心(3)，智能手机(2)采集到的数据经云服务器中心(3)分析、计算、管理下发给智能手机(2)，智能手机(2)对智能插座(1)进行短距离控制。

在本发明中，通过诸如有线或无线网络等方式发送或者接受数据的电子设备，并且能够执行软件控制程序的设备都可以替代智能手机。只要不脱离本技术方案的核心改进点，都应当属于本发明的保护范围。智能手机(2)与云服务器中心(3)的无线网络通信方式可以是GPRS、3G、4G和WiFi方式其中的一种。智能手机(2)与智能插座(1)近场通信方式优选的是蓝牙，智能插座中使用蓝牙模块作为通讯方式时免费通信成本最低。当然在本系统中也可以用GPRS模块或者WiFi模块替代蓝牙模块。但是采用GPRS模块运行此系统则需要向物联网供应商支付联网费，增加了运营成本。采用WiFi模块的话则需要再智能插座安装点布置WiFi点，也增加的WiFi覆盖的成本。智能手机(2)对智能插座(1)采集的主要数据是：智能插座身份、输出电流、电流导通时间、电流断开时间。智能手机(1)对用户采集的主要数据是注册信息。

在本发明中，云服务器中心(3)是提供储存、处理、分解数据的中央联网处理器。云服务器中心(3)通过应用平台，对采集回来的数据根据客户业务需求进行管理、分析、统计、计算和分类展示，实现基本功能。

应用平台包括：智能插座管理单元、访问管理单元、数据库、结算中心、分账中心。

智能插座管理单元，用于对智能插座的身份信息进行管理，将智能插座的身份信息数据存储于数据库，所述的智能插座身份信息是智能插座的二维码。

访问管理单元，用于对围绕智能插座开展业务活动的人员进行认证和权限分配。访问人员主要分为：平台方、推广方、物业方、智能插座使用者。相关人员可以进入对应的窗口要求开放相应的权限。平台方主要为智能插座提供平台支持、技术支持和分账规则的决策，推广方为智能插座提供运营活动策划和实施，物业方为智能插座运营提供场地和设置智能插座费率，智能插座使用者是设备的直接使用者。

应用单元是云平台识别访问人员身份后给予控制智能插座的功能。

结算中心开放电子支付平台，用于使用者进行电子支付；

分账中心内嵌分账公式，用于平台方、推广方、物业方之间的利益分配。

在本发明中，智能手机(2)装载客户端，所述的客户端是指能够控制智能插座的软件控制程序，即APP或者微信小程序，客户端可以访问云服务器(3)，发送获取智能插座导通的“秘钥”。还可以向智能插座(1)发送设置参数的请求。客户端将秘钥和设置参数配置到智能插座(1)的主控模块中，所述的主控模块是具有MCU功能的通信模块，可以是具有MCU功能的WiFi模块，可以是具有MCU功能的GPRS模块，还可以MCU模块+通信模块组合，优选的是具有MCU功能的蓝牙模块。主控模块将数据配置到缓存区，智能插座(1)依据用户设置数据开始完成充电任务。具体的，使用用户可以设置的参数为通电时长或者电流上限值，物业方可以设置的参数是费率。

参考附图2是现有技术下的智能插座。2-1是现有技术智能插座示意图，2-2是现有技术智能插座电路示意图。现有技术下的每个插座内置电路控制板，每个电路控制板上至少包括MCU模块、通信模块、计量模块、控制开关。这种智能插座，每个插座都是独立工作，互不关联。

而本发明的技术方案是基于现有技术做了重大改进。参考附图3，以一个主控模块控制六路插座为实施例来说明本发明的技术方案。所述的主控模块可以是带有MCU功能的近场通信模块，也可以是一个MCU模块和一个近场通信模块进行组合。所述的近场通信模块是指蓝牙模块或者WiFi模块。选取一个带有MCU功能的蓝牙模块来控制六路插座是作为一个优选的实施例，并不是限制本发明的技术方案只能以这种方式来实现。而仅仅意在帮助理解本技术方案的发明点。凡是不脱离本发明点的技术方案都应该落入本发明保护范围。

如图3-1所示，有3组插座，其中一组定义为主插座，另外二组定义为从插座。每组插座有2位充电孔，每位充电孔包含二脚插孔和三脚插孔。从插座分别与主插座经导线连接，主插座接在220V交流电上。不管每组插座是单位还是多位的，在不脱离本发明的核心技术点的变换上都应当落入本发明保护范围。在3组插座中，只有所述的主插座才内置有电路控制板，所述的从插座内部没有电路控制板，而是直接经导线与主插座连接。

如图3-2所示，主插座内含电路控制板，所述的电路控制板包含主控模块、计量模块、控制开关，而从插座不含电路控制板，从插座通过导线直接连接主插座的电路控制板。每个插座附带一个二维码用于标记不同的插座，每个插座都能独立对外供电。所述的二维码下载支付功能二合一，即下载APP和支付充电都用此码。二维码也可以是一个微信小程序识别码，用户无需下载APP只需扫码进入智能插座控制程序。不管是选择APP还是小程序方式，都不是本发明的重点，只要整体方案采用本发明的核心改进点，都属于本发明保护的范围。智能插座所有的二维码有一个主特征和一个附加特征，所有二维码的主特征相同用于建立组系，所有二维码附加特征不相同用于标记不同的插座。所述的主插座为从属一体式，可以分配从插座，当用户扫码主插座时，主插座可以导通对外供电。当用户扫码从插座时，主插座可以配置该从插座导通对外供电。

为了实现主、从插座都能对外供电，且主插座能够配置从插座，下面选取型号为SMA01的模块作为主控模块结合附图4来说明实现附图3的原理。SMA01模块是带有MCU功能的蓝牙模块，它包含CC2541功能、蓝牙功能、时钟功能。选取SMA01作为实施例仅仅是众多实施方案中的一种，意在说明本技术方案的可实施性，并不是为了限制本技术方案，凡是所属技术领域的技术人员通过常规技术手段的变形能实现MCU和近场通信功能的都是等同技术的置换，不能认为是避开了本发明的技术特征。

附图4中，4-1是主控模块电路图，4-2是计量模块电路图，4-3是控制开关电路图，4-4是电源模块电路图，4-5是插座接线电路图。结合附图3的实施例，从电路工作原理的角度来进一步的解释本发明的技术方案。主插座内置电路控制板，电路控制板上有6路计量电路分别与主控模块电性连接，6路计量电路下串联6路开关控制电路，开关电路串联6路插座，6路插座分别对应6个二维码。电源模块为整个电路供电，。

整个电路控制板放置在一组智能插座内，这组智能插座作定义为主插座，其他插座定义为从插座，从插座只需要导线连接到主插座的电路控制板上，而不在需要电路控制板。每个智能插座附带一个二维码。所有的二维码有一个主特征和一个附加特征，所有二维码的主特征相同用于建立组系，所有二维码附加特征不相同用于标记不同的插座。当用户扫码主插座时，主插座可以导通对外供电。当用户扫码从插座时，主插座通过二维码配置该从插座导通对外供电。在本发明中所述的主插座即可以独立对外供电，又能配置从插座对外供电，被定义为主从一体式。采取这种主从配置的方式，相对于常规的电路控制方式，不仅节约了MCU模块、通讯模块、PCB板等电子元器件的用量，大大节约智能插座的生产成本，还使得安装变得简单，还能保证所有的插座既能独立工作，又都能被主插座配置。如果通讯模块采用GPRS模块，一个GPRS模块能够满足一套智能插座通信需求，也能大大节约通信费。

下面以智能手机内嵌控制程序APP,智能插座主控模块是带MCU功能的蓝牙模块，控制开关以继电器为例来说明本技术方案的控制方法，以下实施例仅仅是示意性的，并不是对本发明的技术方案进行限定。凡是所属技术领域的技术人员通过常规技术手段的变形能够实现实施例的都是惯用技术的置换，不能认为是避开了本发明的技术特征。例如：APP可以用微信小程序置换，继电器可以用可控硅、二极管等进行置换，带MCU功能的蓝牙模块可以是MCU模块+蓝牙模块、MCU模块+WiFi模块。

如图5所示，基于主从配置管理的智能插座系统，其控制方法如下：

在智能插座、智能手机和云服务器建立通信环境下，智能手机APP向智能插座发送种子请求，智能插座主控模块获取随机数，并返回种子，所述的种子是通信时用来确认身份的秘钥数据。

APP根据种子计算密码，发送解锁密码给智能插座，智能插座返回解密结果给APP。

智能插座解密成功后，通信模块获取设备信息指令给智能插座，并获取本地数据返回通道电压电流给APP,所述的通道这智能插座的电路通道。例如附图3-4的实施例，智能插座的通道有6条。

通道忙碌，则智能插座拒绝APP充电，任务终止，通道空闲则请求开启通道继电器导通，在此过程中，APP除了发送通道号，还可以设置智能插座的限流值、通电时间，所述的通道忙碌是指通道已经被占用，即该路智能插座已被导通使用。所述的通道号就是插座对应的二维码。在控制过程中，APP扫描的智能插座二维码被MCU功能识别，二维码作为通道标记号发送给MCU，MCU指令相应的插座导通，因此即使从插座内没有电路控制板，通过通道号也能识别相应的从插座。

智能插座计量模块测量电流输出值，MCU判断输出值是否超过阀值，所述的阀值是物业方为了保证供电成本设定的电流最大值，MCU检测智能插座输出值超过阀值则任务结束，没有超过阀值则开启通道继电器，智能插座向APP返回通道电压电流值，APP开启倒计时，计时结束，则完成充电任务。

在控制过程中，可以设定用户解锁条件是对智能插座的使用进行电子支付，

在控制过程中，APP密钥和通电时长或者电流上限值配置到智能插座MCU，MCU将数据配置到缓存区，并且设置数据只能一次性有效。

Claims (6)

1.一种主从配置管理的智能插座系统，由智能插座、智能手机和云服务器组成，

所述的智能插座至少包括一个主插座和N个从插座，所述的主插座为从属一体式，内含电路控制板，可以分配从插座，所述的电路控制板至少包括主控模块、计量模块、控制开关，而从插座不含电路控制板，从插座通过导线连接主插座的电路控制板；每个插座附带一个二维码用于标记不同的插座，每个插座都能独立对外供电；所述的二维码有一个主特征和一个附加特征，所有二维码的主特征相同用于建立组系，所有二维码附加特征不相同用于标记不同的插座；

所述的智能手机内嵌智能插座客户端，所述的客户端是指APP或者扫码获取的小程序，智能手机通过电子支付获得云服务器下发的钥匙来导通智能插座；

所述的云服务器用于管理智能插座与二维码对应的身份关系、授权物业方调整智能插座费率、授权用户导通智能插座、记录智能插座与用户之间的业务数据。

2.根据权利要求1所述的一种主从配置管理的智能插座系统，其特征在于：主控模块可以是具有主控模块功能的蓝牙模块或者具有主控模块功能的WiFi模块,也可以是由主控模块和近场通信模块组合,所述的近场通信模块是蓝牙或WiFi。

3.根据权利要求2所述的一种主从配置管理的智能插座系统，其特征在于：主控模块可以是SMA01，SMA01是带有主控模块功能的蓝牙模块，它包含CC2541功能、蓝牙功能、时钟功能。

4.根据权利要求2或3所述的一种主从配置管理的智能插座系统，其特征在于：主控模块可以是具有MCU模块功能的GPRS模块。

5.基于权利要求1至4任意所述的一种主从配置管理的智能插座系统，其控制方法如下：

在智能插座、智能手机和云服务器建立通信环境下，智能手机客户端向智能插座发送种子请求，智能插座主控模块获取随机数，并返回种子；

客户端根据种子计算密码，发送解锁密码给智能插座，智能插座返回解密结果给客户端；

智能插座解密成功后，通信模块获取设备信息指令给智能插座，并获取本地数据返回通道电压电流给客户端；

通道忙碌则智能插座拒绝客户端充电，任务终止，通道空闲则请求开启通道继电器导通，在此过程中，客户端除了发送通道号，还可以设置智能插座的限流值、通电时间；

智能插座计量模块测量电流输出值，主控模块判断输出值是否超过阀值，超过阀值则任务结束，没有超过阀值则开启通道控制开关，智能插座向客户端返回通道电压电流值，客户端开启倒计时，计时结束，则完成充电任务。

6.根据权利要求5所述的一种主从配置管理的智能插座系统控制方法，其特征如下：

在控制过程中，可以设定用户解锁条件是对智能插座的使用进行电子支付。