CN110376949A - 基于射频组网技术的家庭智能插座管理系统 - Google Patents

基于射频组网技术的家庭智能插座管理系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于射频组网技术的家庭智能插座管理系统。包括一主机插座单元、N个子机插座单元、云平台；主机插座单元通过与子机插座单元进行射频通信，获取子机插座单元采集的电器信息，而后主机插座单元通过无线路由器与云平台进行通信，将子机插座单元采集的电器信息及主机插座单元本身采集的电器信息，传输至云平台；子机插座单元采集子机插座单元上的电器信息，并通过射频通信传输给主机插座单元；云平台用于存储主机插座单元上传的电器信息，同时云平台通过与手机APP通信，由手机APP通过云平台、无线路由器对主机插座单元、子机插座单元进行控制。本发明能够实现插座的智能控制，并且能够对插入的设备进行监控，达到节能减排的目的。

Description

基于射频组网技术的家庭智能插座管理系统
技术领域
本发明涉及一种基于射频组网技术的家庭智能插座管理系统。
背景技术
随着社会及技术的发展，各类电器产品已经进入到人们日常生活的每个角落，特别是近两年出现的智能电器产品如雨后春笋般出现在人们的日常生活中，极大的方便了人们的生活、工作。但是，存量庞大的传统电器并不具有智能电器的功能，如果去更换将会造成资源的大量浪费且因此产生大量的固体垃圾，加重环境压力。因此，如何较低成本的将这些传统电器向智能化转变，成为当今社会的重要工作。
目前市场上为满足传统电器向智能化转变，不少企业推出了单路WIFI电源插座产品，这些产品每个插座都是一个独立的WIFI设备，通过wifi路由器连接互联网，手机上装入APP后，可以通过APP独立控制这样WIFI电源插座，但是这些产品目前仅有单一的手动控制或定时控制功能，且每个插座都独立连接到WIFI路由器，当家庭电器较多时，经常造成WIFI路由器网速降低，甚至出现断网，引起客户投诉。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于射频组网技术的家庭智能插座管理系统，能够实现插座的智能控制，并且能够对插入的设备进行监控，达到节能减排的目的。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于射频组网技术的家庭智能插座管理系统，包括一主机插座单元、N个子机插座单元、云平台，所述主机插座单元、子机插座单元均设有插座输出口；
所述主机插座单元，具有射频通信、WIFI通信功能，主机插座单元通过与子机插座单元进行射频通信，获取子机插座单元采集的电器信息，而后主机插座单元通过无线路由器与云平台进行通信，将子机插座单元采集的电器信息及主机插座单元本身采集的电器信息，传输至云平台；
所述子机插座单元，具有射频通信功能，采集子机插座单元上的电器信息，并通过射频通信传输给主机插座单元；
所述云平台用于存储主机插座单元上传的电器信息，同时云平台通过与手机APP通信，由手机APP通过云平台、无线路由器对主机插座单元、子机插座单元进行控制。
在本发明一实施例中，还包括具有射频通信功能的传感器单元，传感器单元通过射频通信将采集信息传输给所述主机插座单元。
在本发明一实施例中，所述主机插座单元包括第一单片机控制电路及与该第一单片机控制电路连接的第一双向射频收发电路、用于与云平台通信的WIFI模块、用于为主机插座单元供电的第一电源模块、用于检测负载电器电量的第一电能计量电路、用于控制主机插座单元的插座输出口供电与否的第一输出通断控制电路。
在本发明一实施例中，所述子机插座单元包括第二单片机控制电路及与该第二单片机控制电路连接的用于与所述第一双向射频收发电路通信的第二双向射频收发电路、用于为子机插座单元供电的第二电源模块、用于检测负载电器电量的第二电能计量电路、用于控制子机插座单元的插座输出口供电与否的第二输出通断控制电路。
在本发明一实施例中，所述第一电源模块包括用于将AC220V转换为DC5V的开关电源电路、用于将DC5V转换为DC3.3V的电源稳压电路。
在本发明一实施例中，所述第二电源模块为非隔离降压稳压电路，包括用于将AC220V转换为DC12V的第一电压转换电路、用于将DC12V转换为DC3.3V的第二电压转换电路。
在本发明一实施例中，所述系统可由用户通过手机APP制定群组及设置工作场景，实现子机插座单元的联动动作。
在本发明一实施例中，所述系统可由用户通过手机APP，设定传感器单元的工作条件，实现传感器单元与环境之间的联动工作。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、本发明系统将家庭中传统的电器设备转变为智能化控制设备，可以通过手机APP进行远程开关控制。同时，手机APP还具有场景设备功能，可以设置不同的场景及所包含的子插座设备，让电器设备处于联动工作状态。该系统具有电量信息采集功能，可以实时采集各子插座所接入电器设备的实时电量消耗情况、累计用电情况等；
2、本发明在于通过射频组网技术将子设备与网关实现无缝连接，低频射频组网技术具有较强的穿墙特性，因此在室内应用时可以实现较大面积的覆盖，增强了系统的实用性；
3、本发明在于通过子插座上的电量计量技术，对所有的电器设备电量消耗情况进行监控及统计，通过wifi网关收集后上传云平台，在手机APP上可以随时查看所连入电器设备的使用情况，及时发现工作异常的电器设备，排除危险隐患；
4、本发明在于可以通过手机APP制定群组及设置工作场景，实现子插座的联动动作。此外，通过接入传感器设备，并设定好传感器工作条件，实现子设备与环境之间的联动工作。
附图说明
图1是本发明基于射频组网技术的家庭智能插座系统应用拓扑图。
图2是本发明主机插座单元电路框图。
图3是本发明子机插座单元电路框图。
图4是本发明第一单片机控制电路原理图。
图5是本发明第一双向射频收发电路原理图。
图6是本发明WIFI模块电路原理图。
图7是本发明开关电源电路原理图。
图8是本发明电源稳压电路原理图。
图9是本发明第一电能计量电路原理图。
图10是本发明第一输出通断控制电路原理图。
图11是本发明第二单片机控制电路原理图。
图12是本发明第二双向射频收发电路原理图。
图13是本发明非隔离降压稳压电路原理图。
图14是本发明第二电能计量电路原理图。
图15是本发明第二输出通断控制电路原理图。
图16是APP设备管理界面。
图17是APP实时电量监测界面。
图18是APP累计电量统计界面。
图19是APP智能传感器关联界面。
图20是APP子插座群组管理界面。
图21是APP智能联动条件设备界面。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
如图1所示，本发明提供了一种基于射频组网技术的家庭智能插座管理系统，包括一主机插座单元、N个子机插座单元、云平台，所述主机插座单元、子机插座单元均设有插座输出口；
所述主机插座单元，具有射频通信、WIFI通信功能，主机插座单元通过与子机插座单元进行射频通信，获取子机插座单元采集的电器信息，而后主机插座单元通过无线路由器与云平台进行通信，将子机插座单元采集的电器信息及主机插座单元本身采集的电器信息，传输至云平台；
所述子机插座单元，具有射频通信功能，采集子机插座单元上的电器信息，并通过射频通信传输给主机插座单元；
所述云平台用于存储主机插座单元上传的电器信息，同时云平台通过与手机APP通信，由手机APP通过云平台、无线路由器对主机插座单元、子机插座单元进行控制；
还包括具有射频通信功能的传感器单元，传感器单元通过射频通信将采集信息传输给所述主机插座单元。
如2所示，所述主机插座单元包括第一单片机控制电路及与该第一单片机控制电路连接的第一双向射频收发电路、用于与云平台通信的WIFI模块、用于为主机插座单元供电的第一电源模块、用于检测负载电器电量的第一电能计量电路、用于控制主机插座单元的插座输出口供电与否的第一输出通断控制电路。
如图3所示，所述子机插座单元包括第二单片机控制电路及与该第二单片机控制电路连接的用于与所述第一双向射频收发电路通信的第二双向射频收发电路、用于为子机插座单元供电的第二电源模块、用于检测负载电器电量的第二电能计量电路、用于控制子机插座单元的插座输出口供电与否的第二输出通断控制电路。
如图7、8所示，所述第一电源模块包括用于将AC220V转换为DC5V的开关电源电路、用于将DC5V转换为DC3.3V的电源稳压电路。
如图13所示，所述第二电源模块为非隔离降压稳压电路，包括用于将AC220V转换为DC12V的第一电压转换电路、用于将DC12V转换为DC3.3V的第二电压转换电路。
如图4、11所示，所述第一、第二单片机控制电路均采用HC32L110系列单片机或可采用HC32F005C6PA单片机。
如图6所示，所述WIFI模块采用TYWE3S。
如图5、12所示，所述第一、第二双向射频收发电路均采用CMT2300A。
图9、14分别为本发明第一、第二电能计量电路原理图。
图10、15分别为本发明第一、第二输出通断控制电路原理图。
本发明所述系统可由用户通过手机APP制定群组及设置工作场景，实现子机插座单元的联动动作。
本发明所述系统可由用户通过手机APP，设定传感器单元的工作条件，实现传感器单元与环境之间的联动工作。
以下为本发明的具体应用实例。
如图1所示是系统拓扑结构图，由一个wifi网关、多个子插座、手机APP共同组成。使用时，先将WIFI网关插入到墙面插座上，通过手机APP进行完成WIFI网络配对工作，再将子插座插入墙面插座上，进行手机APP设备管理进行子插座设备的添加。完成后，可以通过手机APP远程控制子插座的手动开关、制定时间工作任务、查看实时电量使用情况、累计电量统计、制定分组及设定工作场景等。
如图2所示，是主机插座单元电路框图，包含主控模块、电源模块、WIFI模块、射频模块、插座输出通断控制模块、计量模块。当WIFI网关插入插座时，WIFI网关的蓝色指示灯会亮起，长按白色按钮，蓝色指示灯快速闪动，等待网络配置。配置完成后，蓝色指示灯熄灭。短按白色按钮，可以手动启动插座。当插座通过手动或定时联动等方式被启动时，蓝色指示灯长亮。
如图3所示，是子机插座单元电路框图，包含主控模块、电源模块、射频模块、插座输出通断控制模块、计量模块。当子插座插入插座时，子插座上的红色指示灯会亮起，通过手机APP可以添加子插座设备。短按白色按钮，可以手动启动插座。当插座通过手动或定时联动等方式被启动时，红色指示灯长亮。
如图16所示，是手机APP设备管理界面，通过该界面可以添加与删除子插座设备；如图17和图18所示，是接入设备电量消耗监测界面和电量消耗统计界面，对所使用的设备电量消耗情况进行实时监测，或对总体电量消耗情况进行累计统计；如图19、图20和图21所示，是智能应用场景管理界面，可以把子设备按不同群组进行分类，并关联不同的传感器，设置联动条件等。
本发明系统通过射频组的方式将网关与子设备之间进行连接，能扩大系统在室内覆盖的范围，降低路由器的工作负荷，提高系统的工作可靠性，从而提升使用者对系统的整体满意度。
本发明系统通过各个子插座对电量进行分散采集，并通过wifi网关统一上报云平台，以较低的成本实现了对大量接入设备的实时监控，为使用者提供一套便捷、安全的用电监控方案。
本发明系统还可以通过APP将子插座设备与传感器进行联动工作，将传统的电器产品转变为智能化产品，延长设备的服务年限，减少固态垃圾的产生，节约社会资源。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于射频组网技术的家庭智能插座管理系统，其特征在于，包括一主机插座单元、N个子机插座单元、云平台，所述主机插座单元、子机插座单元均设有插座输出口；
所述主机插座单元，具有射频通信、WIFI通信功能，主机插座单元通过与子机插座单元进行射频通信，获取子机插座单元采集的电器信息，而后主机插座单元通过无线路由器与云平台进行通信，将子机插座单元采集的电器信息及主机插座单元本身采集的电器信息，传输至云平台；
所述子机插座单元，具有射频通信功能，采集子机插座单元上的电器信息，并通过射频通信传输给主机插座单元；
所述云平台用于存储主机插座单元上传的电器信息，同时云平台通过与手机APP通信，由手机APP通过云平台、无线路由器对主机插座单元、子机插座单元进行控制。
2.根据权利要求1所述的基于射频组网技术的家庭智能插座管理系统，其特征在于，还包括具有射频通信功能的传感器单元，传感器单元通过射频通信将采集信息传输给所述主机插座单元。
3.根据权利要求1所述的基于射频组网技术的家庭智能插座管理系统，其特征在于，所述主机插座单元包括第一单片机控制电路及与该第一单片机控制电路连接的第一双向射频收发电路、用于与云平台通信的WIFI模块、用于为主机插座单元供电的第一电源模块、用于检测负载电器电量的第一电能计量电路、用于控制主机插座单元的插座输出口供电与否的第一输出通断控制电路。
4.根据权利要求1所述的基于射频组网技术的家庭智能插座管理系统，其特征在于，所述子机插座单元包括第二单片机控制电路及与该第二单片机控制电路连接的用于与所述第一双向射频收发电路通信的第二双向射频收发电路、用于为子机插座单元供电的第二电源模块、用于检测负载电器电量的第二电能计量电路、用于控制子机插座单元的插座输出口供电与否的第二输出通断控制电路。
5.根据权利要求3所述的基于射频组网技术的家庭智能插座管理系统，其特征在于，所述第一电源模块为将交流电转换为直流电的电源。
6.根据权利要求4所述的基于射频组网技术的家庭智能插座管理系统，其特征在于，所述第二电源模块为将交流电转换为直流电的电源。
7.根据权利要求1所述的基于射频组网技术的家庭智能插座管理系统，其特征在于，所述系统可由用户通过手机APP制定群组及设置工作场景，实现子机插座单元的联动动作。
8.根据权利要求2所述的基于射频组网技术的家庭智能插座管理系统，其特征在于，所述系统可由用户通过手机APP，设定传感器单元的工作条件，实现传感器单元与环境之间的联动工作。
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