CN110535244A - 能源控制系统及能源控制方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种能源控制系统及能源控制方法，涉及电子电路技术领域。其中的能源控制系统包括：无线通信模块，用于从控制终端接收控制数据并转发控制数据；控制电路，与无线通信模块信号连接，用于接收控制数据，并基于控制数据发送控制指令；开关电路，与控制电路电连接，且电连接在供电输入端与供电输出端之间，用于接收控制指令，并基于控制指令使供电输入端与供电输出端导通或断开。本公开能够实现对供电状态的无线远程控制，从而提高了管理能源消耗量的工作效率，并减轻了管理人员的工作负荷。
Description
技术领域
本公开涉及电子电路技术领域，特别涉及一种能源控制系统及能源控制方法。
背景技术
在经济高速发展的今天，能源消耗也日益增多。我国的能源消耗量约占全球能源消耗量的70％，因此节约能源成为越来越受到关注的话题。
电能消耗是能源消耗的重要部分。对电能的消耗进行实时监测，对电量的使用进行有效控制，能够减少能源的浪费，对能源物料平衡、对能源系统的调度与优化、运行与管理都具有十分重要的作用。
发明内容
发明人研究发现，传统的能源控制系统的控制过程较为复杂，使得管理能源消耗量的工作效率较低，管理人员的工作负荷较重。
本公开解决的一个技术问题是，如何提高管理能源消耗量的工作效率。
根据本公开实施例的一个方面，提供了一种能源控制系统，包括：无线通信模块，用于从控制终端接收控制数据并转发控制数据；控制电路，与无线通信模块信号连接，用于接收控制数据，并基于控制数据发送控制指令；开关电路，与控制电路电连接，且电连接在供电输入端与供电输出端之间，用于接收控制指令，并基于控制指令使供电输入端与供电输出端导通或断开。
在一些实施例中，还包括第一隔离芯片；其中，第一隔离芯片的信号输入接口与无线通信模块电连接，用于从无线通信模块接收控制数据；第一隔离芯片的信号输出接口与控制电路电连接，用于向控制电路发送控制数据。
在一些实施例中，还包括第二隔离芯片；其中，第二隔离芯片的信号输入接口与控制电路电连接，用于从控制电路接收控制指令；第二隔离芯片的信号输出接口与开关电路电连接，用于向开关电路发送控制指令。
在一些实施例中，还包括第一低压供电电源及第一降压变压器；第一降压变压器的电压输入接口与第一低压供电电源的第一电压输出接口电连接，第一降压变压器的电压输出接口与控制电路的供电接口电连接，第一低压供电电源的第二电压输出接口与无线通信模块的供电接口电连接。
在一些实施例中，还包括第三隔离芯片；其中，第三隔离芯片的电压输入接口与第一低压供电电源电连接，用于接收第一低压供电电源输入的第一电压；第三隔离芯片的电压输出接口与第一降压变压器电连接，用于向第一降压变压器输出第二电压。
在一些实施例中，控制电路包括数据传输接口和控制接口；控制电路通过数据传输接口与无线通信模块信号连接以接收控制数据和发送能源消耗数据，并通过控制接口与开关电路电连接。
在一些实施例中，控制电路还包括电压输入接口和电流输入接口；能源控制系统还包括：电压采样电路，与供电输入端电连接，用于对供电输入端进行电压采样；与电压输入接口电连接，用于将电压采样结果输入控制电路；电流采样电路，与供电输入端电连接，用于对供电输入端进行电流采样；与电流输入接口电连接，用于将电流采样结果输入控制电路；控制电路还用于：通过电压输入接口接收电压采样结果，通过电流输入接口接收电流采样结果，并基于电压采样结果及电流采样结果通过数据传输接口向无线通信模块发送能源消耗数据；无线通信模块还用于：接收能源消耗数据，并将能源消耗数据转发至控制终端。
在一些实施例中，还包括信号调理电路；其中，信号调理电路的第一信号输入接口与电压采样电路电连接，用于过滤电压采样结果中的高频信号；信号调理电路的第一信号输出接口与控制电路的电压输入接口电连接，用于将过滤后的电压采样结果输入控制电路；信号调理电路的第二信号输入接口与电流采样电路电连接，用于过滤电流采样结果中的高频信号；信号调理电路的第二信号输出接口与控制电路的电流输入接口电连接，用于将过滤后的电流采样结果输入控制电路。
在一些实施例中，信号调理电路为差分低通滤波器。
在一些实施例中，开关电路为MOS管开关电路。
在一些实施例中，无线通信模块为LoRa模块。
在一些实施例中，还包括第二低压供电电源；第二低压供电电源的电压输出接口与开关电路的供电接口电连接。
在一些实施例中，还包括第二降压变压器；第二降压变压器的电压输入接口与供电输入端电连接，第二降压变压器的第一电压输出接口输出第一低压供电电源，第二降压变压器的第二电压输出接口输出第二低压供电电源。
在一些实施例中，还包括：控制终端，与无线通信模块信号连接，用于接收无线通信模块转发的能源消耗数据，并向无线通信模块发送控制数据。
根据本公开实施例的另一个方面，提供了一种能源控制方法，包括：无线通信模块从控制终端接收控制数据，并向控制电路转发控制数据；控制电路接收控制数据，根据控制数据生成控制指令，并向开关电路发送控制指令；开关电路接收控制指令，并基于控制指令使供电输入端与供电输出端导通或断开。
在一些实施例中，根据控制数据生成控制指令包括：在控制数据为第一数据的情况下，生成高电平控制指令，在控制数据为第二数据的情况下，生成低电平控制指令；基于控制指令使供电输入端与供电输出端导通或断开包括：基于高电平控制指令使供电输入端与供电输出端导通，基于低电平控制指令使供电输入端与供电输出端断开。
在一些实施例中，还包括：电压采样电路对供电输入端进行电压采样，并将电压采样结果输入控制电路；电流采样电路对供电输入端进行电流采样，并将电流采样结果输入控制电路；控制电路接收电压采样结果及电流采样结果，根据电压采样结果及电流采样结果计算能源消耗数据，并将能源消耗数据发送至无线通信模块；无线通信模块接收能源消耗数据，并将能源消耗数据转发至控制终端。
在一些实施例中，还包括：控制终端接收无线通信模块转发的能源消耗数据，并向无线通信模块发送控制数据。
本公开能够实现对供电状态的无线远程控制，从而提高了管理能源消耗量的工作效率，并减轻了管理人员的工作负荷。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本公开一些实施例的能源控制系统的结构示意图。
图2示出了本公开另一些实施例的能源控制系统的结构示意图。
图3示出了本公开又一些实施例的能源控制系统的结构示意图。
图4示出了本公开再一些实施例的能源控制系统的结构示意图。
图5示出了本公开一些实施例的能源控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。
首先结合图1描述本公开能源控制系统的一些实施例。
图1示出了本公开一些实施例的能源控制系统的结构示意图。如图1所示，本实施例中的能源控制系统10包括：无线通信模块101，用于从控制终端接收控制数据并转发控制数据；控制电路102，与无线通信模块101信号连接，用于接收控制数据，并基于控制数据发送控制指令；开关电路103，与控制电路102电连接，且电连接在供电输入端与供电输出端之间，用于接收控制指令，并基于控制指令使供电输入端与供电输出端导通或断开。
具体来说，无线通信模块101可以为LoRa模块，控制电路102具体可以为MSP430控制芯片，开关电路103可以为MOS管开关电路103，控制终端可以为PC终端。
在一些实施例中，控制电路102包括数据传输接口1021和控制接口1022。控制电路102通过数据传输接口1021TX/RX与无线通信模块101信号连接，并通过控制接口1022与开关电路103电连接。
能源控制系统10的工作过程如下：
(1)无线通信模块101从控制终端接收控制数据，并向控制电路102转发控制数据。
(2)控制电路102接收控制数据，根据控制数据生成控制指令，并向开关电路103发送控制指令。
例如，在控制数据为第一数据(例如为1)的情况下，生成高电平控制指令，在控制数据为第二数据(例如为0)的情况下，生成低电平控制指令。
(3)开关电路103接收控制指令，并基于控制指令使供电输入端与供电输出端导通或断开。
例如，供电输入端输入MOS管开关电路103得到供电输出端。MOS管开关电路103基于高电平控制指令闭合，使供电输入端与供电输出端导通，供电输入端提供200VAC/400VDC电压，供电输出端为200VAC/400VDC电压。MOS管开关电路103基于低电平控制指令断开，使供电输入端与供电输出端断开，供电输入端为200VAC/400VDC电压，供电输出端为零。
本实施例中，通过控制终端能够无线远程控制开关电路的导通或断开，从而实现对供电电路的供电状态进行无线远程控制，能够实时控制能源消耗量，减少能源消耗，提高了管理能源消耗量的工作效率，并减轻了管理人员的工作负荷。
下面结合图2描述本公开能源控制系统的又一些实施例，以实现对能源消耗的实时监测。
图2示出了本公开又一些实施例的能源控制系统的结构示意图。如图2所示，在图1对应的实施例基础上，控制电路102还包括电压输入接口1023和电流输入接口1024。本实施例中的能源控制系统20还包括：
电压采样电路204，与供电输入端电连接，用于对供电输入端进行电压采样；与电压输入接口1023电连接，用于将电压采样结果输入控制电路102。
电流采样电路205，与供电输入端电连接，用于对供电输入端进行电流采样；与电流输入接口1024电连接，用于将电流采样结果输入控制电路102。
控制电路102还用于：通过电压输入接口1023接收电压采样结果，通过电流输入接口1024接收电流采样结果，并基于电压采样结果及电流采样结果通过数据传输接口1021向无线通信模块101发送能源消耗数据；无线通信模块101还用于：接收能源消耗数据，并将能源消耗数据转发至控制终端。
本领域技术人员应理解，电压采样电路204及电流采样电路205均可以通过采样电阻进行实时采样，且电压采样电路204及电流采样电路205可以合并为同一支路。
能源控制系统20的工作过程如下：
(1)电压采样电路204对供电输入端进行电压采样，并将电压采样结果输入控制电路102。
(2)电流采样电路205对供电输入端进行电流采样，并将电流采样结果输入控制电路102。
(3)控制电路102接收电压采样结果及电流采样结果，根据电压采样结果及电流采样结果计算能源消耗数据，并将能源消耗数据发送至无线通信模块101。
具体来说，控制电路102可以根据电压采样结果及电流采样结果计算有功功率、无功功率、视在功率等功率数据，而得出能源消耗。
(4)无线通信模块101接收能源消耗数据，并将能源消耗数据转发至控制终端。
本实施例实现了对能源消耗的实时监测，能够自动采集能源消耗的相关数据，提高了采集数据的正确率，进一步降低了管理人员的工作负荷，并进一步提高了管理能源消耗量的工作效率，适用于小区日使用电量、月使用电量的实时监测等应用场景。
在一些实施例中，能源控制系统20还包括信号调理电路206。信号调理电路206具体可以为差分低通滤波器。其中，信号调理电路206的第一信号输入接口与电压采样电路204电连接，用于过滤电压采样结果中的高频信号；信号调理电路206的第一信号输出接口与控制电路102的电压输入接口1023电连接，用于将过滤后的电压采样结果输入控制电路102；信号调理电路206的第二信号输入接口与电流采样电路205电连接，用于过滤电流采样结果中的高频信号；信号调理电路206的第二信号输出接口与控制电路102的电流输入接口1024电连接，用于将过滤后的电流采样结果输入控制电路102。
发明人进一步发现，传统的能源控制系统还具有检测数据的功能，但是检测数据的精度不足，因此采集到的检测数据也不够准确。
下面结合图3描述本公开能源控制系统的另一些实施例，以实现数据的精准检测。
图3示出了本公开另一些实施例的能源控制系统的结构示意图。如图3所示，在图2对应的实施例基础上，本实施例中的能源控制系统30还包括第一隔离芯片307。其中，第一隔离芯片307的信号输入接口与无线通信模块101电连接，用于从无线通信模块101接收控制数据；第一隔离芯片307的信号输出接口与控制电路102电连接，用于向控制电路102发送控制数据。
第一隔离芯片307具体可以采用ADUM5401，通过内置的信号隔离通道起到信号隔离作用。
在一些实施例中，能源控制系统30还包括第二隔离芯片308。其中，第二隔离芯片308的信号输入接口与控制电路102电连接，用于从控制电路102接收控制指令；第二隔离芯片308的信号输出接口与开关电路103电连接，用于向开关电路103发送控制指令。
第二隔离芯片308具体可以采用IC SN1506011DWR TI，通过内置的中间隔离阻碍层起到信号隔离的作用。
在一些实施例中，能源控制系统30还包括第一低压供电电源309及第一降压变压器310；第一降压变压器310的电压输入接口1023与第一低压供电电源309的第一电压输出接口电连接，第一降压变压器310的电压输出接口与控制电路102的供电接口电连接，第一低压供电电源309的第二电压输出接口与无线通信模块101的供电接口电连接。
例如，第一低压供电电源309为5V，经过5V-5V电压隔离，并将隔离后的5V电压转化为3.3V电压为控制电路102供电。同时，第一低压供电电源309为5V同时为无线通信模块101供电。
在一些实施例中，能源控制系统30还包括第三隔离芯片311。其中，第三隔离芯片311的电压输入接口1023与第一低压供电电源309电连接，用于接收第一低压供电电源309输入的第一电压；第三隔离芯片311的电压输出接口与第一降压变压器310电连接，用于向第一降压变压器310输出第二电压。
第三隔离芯片311具体可以采用ADUM5401，通过内置的变压器起到电压隔离作用。
上述实施例提供了具有隔离功能的能源控制系统。利用多个隔离芯片的隔离功能，能够防止电路中各个输入信号携带的杂波小信号对电路中其它信号造成的干扰，从而提高电路中其它信号的精度，实现了数据的精准检测。同时，上述实施例还能够对能源控制系统中的各部分电路进行保护，阻止外来的高幅度尖峰脉冲信号对各部分电路的影响，防止各部分电路被造成功能性损坏。
下面结合图4描述本公开能源控制系统的再一些实施例，以对供电部分进行说明。
图4示出了本公开再一些实施例的能源控制系统的结构示意图。如图4所示，在图3对应的实施例基础上，本实施例中的能源控制系统40还包括：第二低压供电电源412；第二低压供电电源412的电压输出接口与开关电路103的供电接口电连接。
例如，第二低压供电电源412为12V，为MOS管开关电路103供电。
在一些实施例中，能源控制系统40还包括第二降压变压器413；第二降压变压器413的电压输入接口1023与供电输入端电连接，第二降压变压器413的第一电压输出接口输出第一低压供电电源309，第二降压变压器413的第二电压输出接口输出第二低压供电电源412。
例如，第二降压变压器413将供电输入端(220VAC/400VDC)的电压降压转化为第一低压供电电源309(5V)和第二低压供电电源412(12V)。
在一些实施例中，能源控制系统40还包括控制终端414，与无线通信模块101信号连接，用于接收无线通信模块101转发的能源消耗数据，并向无线通信模块101发送控制数据。
下面结合图5描述本公开能源控制方法的一些实施例。
图5示出了本公开一些实施例的能源控制方法的流程示意图。如图5所示，本实施例中的能源控制方法包括步骤S501～步骤S503。
在步骤S501中，电压采样电路对供电输入端进行电压采样，并将电压采样结果输入控制电路。
在步骤S502中，电流采样电路对供电输入端进行电流采样，并将电流采样结果输入控制电路。
在步骤S503中，控制电路接收电压采样结果及电流采样结果，根据电压采样结果及电流采样结果计算能源消耗数据，并将能源消耗数据发送至无线通信模块。
在步骤S504中，无线通信模块接收能源消耗数据，并将能源消耗数据转发至控制终端。
本实施例实现了对能源消耗的实时监测，能够自动采集能源消耗的相关数据，提高了采集数据的正确率，降低了管理人员的工作负荷，并提高了管理能源消耗量的工作效率，适用于小区日使用电量、月使用电量的实时监测等应用场景。
在一些实施例中，能源控制方法还包括步骤S505～步骤S506。
在步骤S505中，控制终端接收无线通信模块转发的能源消耗数据。
在步骤S506中，控制终端向无线通信模块发送控制数据。
在一些实施例中，能源控制方法还包括步骤S507～步骤S509。
在步骤S507中，无线通信模块从控制终端接收控制数据，并向控制电路转发控制数据。
在步骤S508中，控制电路接收控制数据，根据控制数据生成控制指令，并向开关电路发送控制指令。
在一些实施例中，控制电路在控制数据为第一数据的情况下，生成高电平控制指令，在控制数据为第二数据的情况下，生成低电平控制指令。
在步骤S509中，开关电路接收控制指令，并基于控制指令使供电输入端与供电输出端导通或断开。
在一些实施例中，开关电路基于高电平控制指令使供电输入端与供电输出端导通，并基于低电平控制指令使供电输入端与供电输出端断开。
本实施例中，通过控制终端能够无线远程控制开关电路的导通或断开，从而实现对供电电路的供电状态进行无线远程控制，能够实时控制能源消耗量，减少能源消耗，提高了管理能源消耗量的工作效率，并减轻了管理人员的工作负荷。
本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅为本公开的较佳实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (18)
1.一种能源控制系统，包括：
无线通信模块，用于从控制终端接收控制数据并转发控制数据；
控制电路，与无线通信模块信号连接，用于接收控制数据，并基于控制数据发送控制指令；
开关电路，与控制电路电连接，且电连接在供电输入端与供电输出端之间，用于接收控制指令，并基于控制指令使供电输入端与供电输出端导通或断开。
2.如权利要求1所述的能源控制系统，还包括第一隔离芯片；其中，第一隔离芯片的信号输入接口与无线通信模块电连接，用于从无线通信模块接收控制数据；第一隔离芯片的信号输出接口与控制电路电连接，用于向控制电路发送控制数据。
3.如权利要求1所述的能源控制系统，还包括第二隔离芯片；其中，第二隔离芯片的信号输入接口与控制电路电连接，用于从控制电路接收控制指令；第二隔离芯片的信号输出接口与开关电路电连接，用于向开关电路发送控制指令。
4.如权利要求1所述的能源控制系统，还包括第一低压供电电源及第一降压变压器；第一降压变压器的电压输入接口与第一低压供电电源的第一电压输出接口电连接，第一降压变压器的电压输出接口与控制电路的供电接口电连接，第一低压供电电源的第二电压输出接口与无线通信模块的供电接口电连接。
5.如权利要求4所述的能源控制系统，还包括第三隔离芯片；其中，第三隔离芯片的电压输入接口与第一低压供电电源电连接，用于接收第一低压供电电源输入的第一电压；第三隔离芯片的电压输出接口与第一降压变压器电连接，用于向第一降压变压器输出第二电压。
6.如权利要求1所述的能源控制系统，其中，所述控制电路包括数据传输接口和控制接口；所述控制电路通过数据传输接口与无线通信模块信号连接以接收控制数据和发送能源消耗数据，并通过控制接口与开关电路电连接。
7.如权利要求6所述的能源控制系统，其中，所述控制电路还包括电压输入接口和电流输入接口；
所述能源控制系统还包括：
电压采样电路，与供电输入端电连接，用于对供电输入端进行电压采样；与电压输入接口电连接，用于将电压采样结果输入控制电路；
电流采样电路，与供电输入端电连接，用于对供电输入端进行电流采样；与电流输入接口电连接，用于将电流采样结果输入控制电路；
所述控制电路还用于：通过电压输入接口接收电压采样结果，通过电流输入接口接收电流采样结果，并基于电压采样结果及电流采样结果通过数据传输接口向无线通信模块发送能源消耗数据；
所述无线通信模块还用于：接收能源消耗数据，并将能源消耗数据转发至控制终端。
8.如权利要求7所述的能源控制系统，还包括信号调理电路；其中，
信号调理电路的第一信号输入接口与电压采样电路电连接，用于过滤电压采样结果中的高频信号；信号调理电路的第一信号输出接口与控制电路的电压输入接口电连接，用于将过滤后的电压采样结果输入控制电路；
信号调理电路的第二信号输入接口与电流采样电路电连接，用于过滤电流采样结果中的高频信号；信号调理电路的第二信号输出接口与控制电路的电流输入接口电连接，用于将过滤后的电流采样结果输入控制电路。
9.如权利要求8所述的能源控制系统，其中，所述信号调理电路为差分低通滤波器。
10.如权利要求1所述的能源控制系统，其中，所述开关电路为MOS管开关电路。
11.如权利要求1至7任一项所述的能源控制系统，其中，所述无线通信模块为LoRa模块。
12.如权利要求4所述的能源控制系统，还包括第二低压供电电源；所述第二低压供电电源的电压输出接口与开关电路的供电接口电连接。
13.如权利要求12所述的能源控制系统，还包括第二降压变压器；所述第二降压变压器的电压输入接口与供电输入端电连接，所述第二降压变压器的第一电压输出接口输出第一低压供电电源，所述第二降压变压器的第二电压输出接口输出第二低压供电电源。
14.如权利要求7所述的能源控制系统，还包括：
控制终端，与无线通信模块信号连接，用于接收无线通信模块转发的能源消耗数据，并向无线通信模块发送控制数据。
15.一种能源控制方法，包括：
无线通信模块从控制终端接收控制数据，并向控制电路转发控制数据；
控制电路接收控制数据，根据控制数据生成控制指令，并向开关电路发送控制指令；
开关电路接收控制指令，并基于控制指令使供电输入端与供电输出端导通或断开。
16.如权利要求15所述的能源控制方法，其中，
所述根据控制数据生成控制指令包括：在所述控制数据为第一数据的情况下，生成高电平控制指令，在所述控制数据为第二数据的情况下，生成低电平控制指令；
所述基于控制指令使供电输入端与供电输出端导通或断开包括：基于高电平控制指令使供电输入端与供电输出端导通，基于低电平控制指令使供电输入端与供电输出端断开。
17.如权利要求1所述的能源控制方法，还包括：
电压采样电路对供电输入端进行电压采样，并将电压采样结果输入控制电路；
电流采样电路对供电输入端进行电流采样，并将电流采样结果输入控制电路；
控制电路接收电压采样结果及电流采样结果，根据电压采样结果及电流采样结果计算能源消耗数据，并将能源消耗数据发送至无线通信模块；
无线通信模块接收能源消耗数据，并将能源消耗数据转发至控制终端。
18.如权利要求17所述的能源控制方法，还包括：
控制终端接收无线通信模块转发的能源消耗数据，并向无线通信模块发送控制数据。
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