CN108683034A - 基于LoRa的智能插座及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于LoRa的智能插座及其控制方法，该插座包括LoRa控制器、LoRa插座以及控制按键，其中，LoRa插座以及控制按键分别与LoRa控制器连接，LoRa插座内设有与负载连接的继电器，LoRa控制器接收移动终端发送的信息后，发送驱动信号到指定的LoRa插座，LoRa插座根据驱动信号获取负载的耗电量以及功率，根据耗电量以及功率对继电器进行状态更改，以对负载进行控制；控制按键用于控制智能插座的工作状态。本发明根据耗电量以及功率对继电器进行状态更改，以对负载进行控制，当负载在休眠或者功率接近零时自动断开电源；当负载功率超出预设范围时，自动断电，实现操作方便，实用性强，更能满足客户需求。

Description

基于LoRa的智能插座及其控制方法

技术领域

本发明涉及LoRa应用系统，更具体地说是指基于LoRa的智能插座及其控制方法。

背景技术

在进行物联网通信时，低功耗，长距离进行通信十分重要，传统的物联网通信的数据传输方式有有线传输方式，近距离无线传输方式，传统互联网方式和移动空中网方式。对于有线传输方式主要有电线载波或载频、同轴线、开关量信号线、RS232串口、RS485、USB，设备之间用物理线直接相连，使用不是很方便，这种方式的局限性较大。对于近距离无线传输方式主要有无线RF433/315M、蓝牙、Zigbee、Z-ware、IPv6/6Lowpan，设备之间用无线信号传输信息，有距离限制，无法远距离通信。对于传统互联网方式主要有WiFi和以太网，是由一些使用公用语言互相通信的计算机连接而成的网络，即广域网、局域网及单机按照一定的通讯协议组成的国际计算机网络，需要接入主干网络，设备之间不能直接通信，进行通信的功耗较高。对于移动空中网方式主要有GPRS，3G/4G，移动终端直接接入到互联网，需要接入主干网络，设备之间不能直接通信，进行通信的功耗较高，并且流量产生费用。对于基于无线LORA协议传输LORA技术，易于建设和部署，使用线性调频扩频调制技术，即保持了像FSK(频移键控)调制相同的低功耗特性，又明显地增加了通信距离，同时提高了网络效率并消除了干扰，即不同扩频序列的终端即使使用相同的频率同时发送也不会相互干扰，因此在此基础上研发的集中器/控制器能够并行接收并处理多个节点的数据，大大扩展了系统容量。LORA模块可以双向传输应用数据，传输距离可达15至20公里。

目前在智能家居领域，市面上的智能插座一般智能做到控制开关，且只显示当前功耗值，但其实很多时候当智能插座关闭时，用电电器其实仍然在耗电，并且人们不经常观察电表，用电量有时超出用户预计值，并且负载5过高时，普通市面插座并不会做出处理，而是通过断开总闸做处理，这样的插座不能体现智能化。

因此，有必要设计一种新的智能插座，实现当负载在休眠或者功率接近零时自动断开电源；当负载功率超出预设范围时，自动断电；操作方便，实用性强，更能满足客户需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供基于LoRa的智能插座及其控制方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：基于LoRa的智能插座，包括LoRa控制器、LoRa插座以及控制按键，其中，所述LoRa插座以及控制按键分别与LoRa控制器连接，所述LoRa插座内设有与负载连接的继电器，LoRa控制器接收移动终端发送的信息后，发送驱动信号到指定的LoRa插座，LoRa插座根据驱动信号获取负载的耗电量以及功率，根据耗电量以及功率对继电器进行状态更改，以对负载进行控制；所述控制按键用于控制智能插座的工作状态。

其进一步技术方案为：所述LoRa控制器包括第一控制芯片以及第一LoRa模块；所述第一控制芯片与所述第一LoRa模块连接，所述继电器、控制按键以及LoRa插座分别与所述第一LoRa模块连接。

其进一步技术方案为：所述智能插座还包括蜂鸣器，所述蜂鸣器与所述第一控制芯片连接。

其进一步技术方案为：所述LoRa插座包括第二控制芯片以及第二LoRa模块；其中，所述第二LoRa模块与第二控制芯片连接，所述第二控制芯片与所述继电器连接，所述第二LoRa模块与所述第一LoRa模块连接。

其进一步技术方案为：所述LoRa插座还包括与所述第二控制芯片连接的计量模块，用于获取负载的耗电量；所述计量模块与负载连接。

其进一步技术方案为：所述智能插座还包括显示屏，所述显示屏，用于显示移动终端发送的信息、断电信息以及计量模块获取的负载耗电量。

本发明还提供了基于LoRa的智能插座的控制方法，所述控制方法包括：

移动终端发送开关信息至LoRa控制器；

LoRa控制器对开关信息进行处理后，输出驱动信号至指定的LoRa插座；

LoRa插座根据驱动信号获取负载的耗电量以及功率；

LoRa插座根据负载的耗电量以及功率对继电器进行状态更改，对负载进行控制。

其进一步技术方案为：LoRa插座根据驱动信号对继电器进行状态更改，对负载进行控制的步骤之后，还包括：

将开关信息显示于显示屏上。

其进一步技术方案为：LoRa插座根据负载的耗电量以及功率对继电器进行状态更改，对负载进行控制的步骤，包括以下具体步骤：

LoRa插座获取负载在设定时间段内的耗电量以及功率；

将耗电量发送至LoRa控制器，且在显示屏上显示；

判断耗电量是否为零；

若是，则LoRa插座对继电器进行断电处理，形成断电信息，并将断电信息于显示屏上显示；

LoRa插座根据负载的功率对继电器进行状态更改。

其进一步技术方案为：LoRa插座根据负载的功率对继电器进行状态更改的步骤，包括以下具体步骤：

判断负载功率是否为零且持续一段时间；

若是，则LoRa插座对继电器进行断电处理，形成断电信息，并将断电信息于显示屏上显示；

若否，则判断负载功率是否超过设定阈值；

若是，则LoRa插座对继电器进行断电处理，形成断电信息，并驱动蜂鸣器工作，将断电信息于显示屏上显示；

若否，则将负载功率显示于显示屏上。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明的基于LoRa的智能插座，通过设置LoRa控制器、LoRa插座以及控制按键，利用LoRa插座内的计量模块对负载的耗电量以及功率进行获取，由LoRa插座内的第二控制芯片根据耗电量以及功率对继电器进行状态更改，以对负载进行控制，当负载在休眠或者功率接近零时自动断开电源；当负载功率超出预设范围时，自动断电，实现操作方便，实用性强，更能满足客户需求。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明具体实施例提供的基于LoRa的智能插座的结构框图；

图2为本发明具体实施例提供的LoRa控制器的结构框图；

图3为本发明具体实施例提供的LoRa插座的结构框图；

图4为本发明具体实施例提供的基于LoRa的智能插座的控制方法的流程图；

图5为本发明具体实施例提供的LoRa插座根据负载的耗电量以及功率对继电器进行状态更改的流程图；

图6为本发明具体实施例提供的LoRa插座根据负载的功率对继电器进行状态更改的流程图。

具体实施方式

为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

如图1～6所示的具体实施例，本实施例提供的基于LoRa的智能插座，可以运用在智能家居的家电智能控制过程中，实现当负载5在休眠或者功率接近零时自动断开电源；当负载5功率超出预设范围时，自动断电；操作方便，实用性强，更能满足客户需求。

如图1所示，本实施例提供了基于LoRa的智能插座，其包括LoRa控制器1、LoRa插座3以及控制按键4，其中，LoRa插座3以及控制按键4分别与LoRa控制器1连接，LoRa插座3内设有与负载5连接的继电器34，LoRa控制器1接收移动终端2发送的信息后，发送驱动信号到指定的LoRa插座3，LoRa插座3根据驱动信号获取负载5的耗电量以及功率，根据耗电量以及功率对继电器34进行状态更改，以对负载5进行控制；控制按键4用于控制智能插座的工作状态。

更进一步地，上述的LoRa控制器1包括第一控制芯片11以及第一LoRa模块12；第一控制芯片11与第一LoRa模块12连接，继电器34、控制按键4以及LoRa插座3分别与第一LoRa模块12连接。

移动终端2通过无线LORA协议与第一LoRa模块12连接，移动终端2可通过内部的MCU将开关信号通过移动终端2内置的LORA模块发送给LORA控制器1的第一LoRa模块12，第一LoRa模块12可发送信息以及接收信息。

另外，上述的智能插座还包括蜂鸣器6，蜂鸣器6与所述第一控制芯片11连接。利用蜂鸣器6对负载5功率超载的情况进行报警，以避免烧坏负载5。

于其他实施例，上述的LoRa插座3包括第二控制芯片31以及第二LoRa模块32；其中，第二LoRa模块32与第二控制芯片31连接，第二控制芯片31与继电器34连接，第二LoRa模块32与第一LoRa模块12连接。

优选地，LoRa插座3还包括与第二控制芯片31连接的计量模块33，用于获取负载5的耗电量；该计量模块33与负载5连接。

第二LoRa模块32可用来接收以及发送信息，第二控制芯片31可用来处理信息第二LoRa模块32接收发送信息以及计量模块33的信息，计量模块33还可以用于检测负载5功率。

另外，上述的智能插座还包括显示屏7，用于显示移动终端2发送的信息、断电信息以及计量模块33获取的负载5耗电量。

移动端通过MCU将开关信息通过LORA模块发送给LORA控制器1，LORA控制器1接收移动端信息后经第一控制芯片11处理，将移动终端2的命令发送至指定LoRa插座3，LoRa插座3接收LoRa控制器1的开关信息，通过第二控制芯片31打开插座开关，进而继电器34工作，当第二控制芯片31检测到继电器34工作时，将开关信息通过第二LoRa模块32发送到LoRa控制器1，并在LED显示屏7上显示，实现通过移动端对智能插座开关的控制功能；通过按键也可实现对智能插座开关控制的功能。

移动端可对智能插座设置命令，设置在一定时间内的耗电量，并且设置通过LoRa插座3自动向LoRa控制器1发送负载5的总耗电量，并通过LoRa控制器1在第一控制芯片11处理后，在LED屏上显示，如果超过预设耗电量，蜂鸣器6会报警，实现对智能插座耗电量的实时监控。

LoRa插座3的第二控制芯片31自动对负载5功率进行检测，当检测负载5功率接近零并持续一段时间时，会对继电器34进行断电处理，并将断电信息通过LoRa插座3发送给LoRa控制器1显示在LED显示屏7上，实现负载5电器不用时断电功能，减少电量耗费；LoRa插座3的第二控制芯片31自动对负载5功率进行检测时，当检测到负载5过载时，第二控制芯片31立即通过继电器34断开负载5电源，并通过LoRa插座3的LoRa模块给LoRa控制器1发送处理信息，在LED显示屏7上显示，并且蜂鸣器6报警。

采用了LoRa技术进行通信，支持超低功耗唤醒技术，特别适合用户大面积管理。基于CAD和地址过滤技术，节能高效；支持广播和单播唤醒，灵活便捷。基于LoRa TM扩频调制技术，安装高增益470MHz天线，LoRa控制器1与终端有效通信距离空旷可达5km。基于超低功耗设计，终端休眠功耗低至1.4uA，对控制窗帘电机的LoRa插座3来说，可以通过电池供电。典型的抄表应用中，2节5号电池可以有效工作10年。基于TDMA(时分复用)通信技术，网络内所有终端通信无碰撞，最大化利用带宽，没有重传延时，确保按下按键时不至于因为通信延迟而造成按键与窗帘电机运行的不同步，提高网络整体QoS，降低网络整体功耗。对LoRa控制器1与节点简单配置后，上电即可工作，减少了对整个系统的维护成本，降低了用户的使用复杂度，适合大面积监控用户的使用。内嵌多种无线通信健壮性技术，智能解决：通信碰撞、微弱信号、外界干扰、断网继连等挑战，提供一个长期稳定运营的物联网系统。

上述的基于LoRa的智能插座，通过设置LoRa控制器1、LoRa插座3以及控制按键4，利用LoRa插座3内的计量模块33对负载5的耗电量以及功率进行获取，由LoRa插座3内的第二控制芯片31根据耗电量以及功率对继电器34进行状态更改，以对负载5进行控制，当负载5在休眠或者功率接近零时自动断开电源；当负载5功率超出预设范围时，自动断电，实现操作方便，实用性强，更能满足客户需求。

如图4所示，本发明还提供了基于LoRa的智能插座的控制方法，该控制方法包括：

S1、移动终端2发送开关信息至LoRa控制器1；

S2、LoRa控制器1对开关信息进行处理后，输出驱动信号至指定的LoRa插座3；

S3、LoRa插座3根据驱动信号获取负载5的耗电量以及功率；

S4、LoRa插座3根据负载5的耗电量以及功率对继电器34进行状态更改，对负载5进行控制；

S5、将开关信息显示于显示屏7上。

移动端通过MCU将开关信息通过LORA模块发送给LORA控制器1，LORA控制器1接收移动端信息后经第一控制芯片11处理，将移动终端2的命令发送至指定LoRa插座3，LoRa插座3接收LoRa控制器1的开关信息，通过第二控制芯片31打开插座开关，进而继电器34工作，当第二控制芯片31检测到继电器34工作时，将开关信息通过第二LoRa模块32发送到LoRa控制器1，并在LED显示屏7上显示，实现通过移动端对智能插座开关的控制功能；通过按键也可实现对智能插座开关控制的功能。

更进一步地，对于上述的S4步骤，LoRa插座3根据负载5的耗电量以及功率对继电器34进行状态更改，对负载5进行控制的步骤，包括以下具体步骤：

S41、LoRa插座3获取负载5在设定时间段内的耗电量以及功率；

S42、将耗电量发送至LoRa控制器1，且在显示屏7上显示；

S43、判断耗电量是否为零；

S44、若是，则LoRa插座3对继电器34进行断电处理，形成断电信息，并将断电信息于显示屏7上显示；

S45、LoRa插座3根据负载5的功率对继电器34进行状态更改。

上述的S43步骤判断耗电量是否为零的步骤之后还包括：

S46；若否，则将耗电量于显示屏7上显示。

移动端可对智能插座设置命令，设置在一定时间内的耗电量，并且设置通过LoRa插座3自动向LoRa控制器1发送负载5的总耗电量，并通过LoRa控制器1在第一控制芯片11处理后，在LED屏上显示，如果超过预设耗电量，蜂鸣器6会报警，实现对智能插座耗电量的实时监控。

另外，对于上述的S45步骤，LoRa插座3根据负载5的功率对继电器34进行状态更改的步骤，包括以下具体步骤：

S451、判断负载5功率是否为零且持续一段时间；

S452、若是，则LoRa插座3对继电器34进行断电处理，形成断电信息，并将断电信息于显示屏7上显示；

S453、若否，则判断负载5功率是否超过设定阈值；

S454、若是，则LoRa插座3对继电器34进行断电处理，形成断电信息，并驱动蜂鸣器6工作，将断电信息于显示屏7上显示；

S455、若否，则将负载5功率显示于显示屏7上。

LoRa插座3的第二控制芯片31自动对负载5功率进行检测，当检测负载5功率接近零并持续一段时间时，会对继电器34进行断电处理，并将断电信息通过LoRa插座3发送给LoRa控制器1显示在LED显示屏7上，实现负载5电器不用时断电功能，减少电量耗费；LoRa插座3的第二控制芯片31自动对负载5功率进行检测时，当检测到负载5过载时，第二控制芯片31立即通过继电器34断开负载5电源，并通过LoRa插座3的LoRa模块给LoRa控制器1发送处理信息，在LED显示屏7上显示，并且蜂鸣器6报警。

采用了LoRa技术进行通信，支持超低功耗唤醒技术，特别适合用户大面积管理。基于CAD和地址过滤技术，节能高效；支持广播和单播唤醒，灵活便捷。基于LoRa TM扩频调制技术，安装高增益470MHz天线，LoRa控制器1与终端有效通信距离空旷可达5km。基于超低功耗设计，终端休眠功耗低至1.4uA，对控制窗帘电机的LoRa插座3来说，可以通过电池供电。典型的抄表应用中，2节5号电池可以有效工作10年。基于TDMA(时分复用)通信技术，网络内所有终端通信无碰撞，最大化利用带宽，没有重传延时，确保按下按键时不至于因为通信延迟而造成按键与窗帘电机运行的不同步，提高网络整体QoS，降低网络整体功耗。对LoRa控制器1与节点简单配置后，上电即可工作，减少了对整个系统的维护成本，降低了用户的使用复杂度，适合大面积监控用户的使用。内嵌多种无线通信健壮性技术，智能解决：通信碰撞、微弱信号、外界干扰、断网继连等挑战，提供一个长期稳定运营的物联网系统。

上述的基于LoRa的智能插座的控制方法，通过利用LoRa插座3内的计量模块33对负载5的耗电量以及功率进行获取，由LoRa插座3内的第二控制芯片31根据耗电量以及功率对继电器34进行状态更改，以对负载5进行控制，当负载5在休眠或者功率接近零时自动断开电源；当负载5功率超出预设范围时，自动断电，实现操作方便，实用性强，更能满足客户需求。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.基于LoRa的智能插座，其特征在于，包括LoRa控制器、LoRa插座以及控制按键，其中，所述LoRa插座以及控制按键分别与LoRa控制器连接，所述LoRa插座内设有与负载连接的继电器，LoRa控制器接收移动终端发送的信息后，发送驱动信号到指定的LoRa插座，LoRa插座根据驱动信号获取负载的耗电量以及功率，根据耗电量以及功率对继电器进行状态更改，以对负载进行控制；所述控制按键用于控制智能插座的工作状态。

2.根据权利要求1所述的基于LoRa的智能插座，其特征在于，所述LoRa控制器包括第一控制芯片以及第一LoRa模块；所述第一控制芯片与所述第一LoRa模块连接，所述继电器、控制按键以及LoRa插座分别与所述第一LoRa模块连接。

3.根据权利要求2所述的基于LoRa的智能插座，其特征在于，所述智能插座还包括蜂鸣器，所述蜂鸣器与所述第一控制芯片连接。

4.根据权利要求2或3所述的基于LoRa的智能插座，其特征在于，所述LoRa插座包括第二控制芯片以及第二LoRa模块；其中，所述第二LoRa模块与第二控制芯片连接，所述第二控制芯片与所述继电器连接，所述第二LoRa模块与所述第一LoRa模块连接。

5.根据权利要求4所述的基于LoRa的智能插座，其特征在于，所述LoRa插座还包括与所述第二控制芯片连接的计量模块，用于获取负载的耗电量；所述计量模块与负载连接。

6.根据权利要求5所述的基于LoRa的智能插座，其特征在于，所述智能插座还包括显示屏，所述显示屏，用于显示移动终端发送的信息、断电信息以及计量模块获取的负载耗电量。

7.基于LoRa的智能插座的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

移动终端发送开关信息至LoRa控制器；

LoRa控制器对开关信息进行处理后，输出驱动信号至指定的LoRa插座；

LoRa插座根据驱动信号获取负载的耗电量以及功率；

LoRa插座根据负载的耗电量以及功率对继电器进行状态更改，对负载进行控制。

8.根据权利要求7所述的基于LoRa的智能插座的控制方法，其特征在于，LoRa插座根据驱动信号对继电器进行状态更改，对负载进行控制的步骤之后，还包括：

将开关信息显示于显示屏上。

9.根据权利要求8所述的基于LoRa的智能插座的控制方法，其特征在于，LoRa插座根据负载的耗电量以及功率对继电器进行状态更改，对负载进行控制的步骤，包括以下具体步骤：

LoRa插座获取负载在设定时间段内的耗电量以及功率；

将耗电量发送至LoRa控制器，且在显示屏上显示；

判断耗电量是否为零；

若是，则LoRa插座对继电器进行断电处理，形成断电信息，并将断电信息于显示屏上显示；

LoRa插座根据负载的功率对继电器进行状态更改。

10.根据权利要求9所述的基于LoRa的智能插座的控制方法，其特征在于，LoRa插座根据负载的功率对继电器进行状态更改的步骤，包括以下具体步骤：

判断负载功率是否为零且持续一段时间；

若是，则LoRa插座对继电器进行断电处理，形成断电信息，并将断电信息于显示屏上显示；

若否，则判断负载功率是否超过设定阈值；

若是，则LoRa插座对继电器进行断电处理，形成断电信息，并驱动蜂鸣器工作，将断电信息于显示屏上显示；

若否，则将负载功率显示于显示屏上。