CN115842416A

CN115842416A - 三状态开关控制方法

Info

Publication number: CN115842416A
Application number: CN202310108699.2A
Authority: CN
Inventors: 王飚
Original assignee: Beijing Shede Uncle Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Shede Uncle Technology Co ltd
Priority date: 2023-02-14
Filing date: 2023-02-14
Publication date: 2023-03-24

Abstract

本申请公开三状态开关控制方法、智能通断器和物联网平台，包括：寄存开关信号，获取控制对象的反馈信号，输出对控制对象的控制信号，其中开关信号、反馈信号和控制信号均为开关量；预先设定有限状态机的状态包括：S0、S1和S2，有限状态机的状态转移包括：T0当处于S0、开关信号为1时，转移至S1；T1当处于S1、开关信号为0时，转移至S0；T2当处于S1、反馈信号为0时，转移至S2；T3当处于S2、反馈信号为1、开关信号为1时，转移至S1；T4当处于S2、反馈信号为1、开关信号为0时，转移至S0。本申请提供的三状态开关控制方法基于三个状态对控制对象实施控制和状态指示，用户体验更加完美，为传统家用电器智能化提供了更加优化的解决方案。

Description

三状态开关控制方法

技术领域

本申请涉及控制、智能通断器和物联网平台技术领域，特别是涉及三状态开关控制技术领域。

背景技术

随着物联网和智能家居技术的普及，家用电器智能化水平越来越高。包括智能插座和智能开关等产品在内的智能通断器，为传统家用电器提供了一条快捷且低成本的智能化路径：一个小小的智能插座，就能将家用电器接入物联网，获得随时随地远程控制和定时开关的能力。尽管如此，在应用实践中，智能通断器仍暴露出一些有待突破的技术局限。智能通断器仅能够区分开和关两种工作状态，对于灯具这类简单控制对象而言，通过控制智能通断器开关状态实现对控制对象的控制是可行的；而对于工作状态稍微复杂的控制对象，则无法将智能通断器的开关状态等同于控制对象的工作状态并加以控制。例如，常见的储水式电热水器和饮水机有加热、保温和待机三种工作状态。智能通断器在控制这类对象时，由于缺乏对其工作状态的准确识别，用户感觉像是面对一个黑盒子，下达操作指令时比较盲目，用户体验并不完美。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请公开三状态开关控制方法、智能通断器和物联网平台。

第一方面，本申请公开三状态开关控制方法，包括：寄存开关信号，获取控制对象的反馈信号，输出对控制对象的控制信号，其中开关信号、反馈信号和控制信号均为开关量；预先设定有限状态机的状态包括：S0、S1和S2，有限状态机的状态转移包括：T0，当处于S0、开关信号为1时，转移至S1、输出控制信号1；T1，当处于S1、开关信号为0时，转移至S0、输出控制信号0；T2，当处于S1、反馈信号为0时，转移至S2、输出控制信号1；T3，当处于S2、反馈信号为1、开关信号为1时，转移至S1、输出控制信号1；T4，当处于S2、反馈信号为1、开关信号为0时，转移至S0、输出控制信号0。

进一步地，包括：将继电器与控制对象连接构成控制对象的供电回路，用控制信号控制继电器接通或断开供电回路；控制信号为1，则接通供电回路；控制信号为0，则断开供电回路。

进一步地，包括：检测控制对象的供电回路的电流或功率，从而获得反馈信号；电流或功率高于阈值，则反馈信号为1；电流或功率低于阈值，则反馈信号为0。

进一步地，包括：有限状态机的状态转移T3包括：当处于S2、反馈信号为1、开关信号为1时，转移至S1、输出控制信号1、开关信号置为0。

进一步地，包括：对有限状态机的状态转移进行计时统计，获得状态统计数据。

进一步地，包括：有限状态机状态处于或转移至某一状态时，向用户提示预计时长；预计时长等于有限状态机过去处于该状态的平均时长；或者，预计时长等于处于该状态的时长历史最大值；或者，预计时长等于处于该状态的时长历史最大值减去本次处于该状态的时长。

进一步地，包括：如果有限状态机处于S2的时长小于过去处于S2的时长历史最大值的百分比阈值，则判定本次处于S2的时段内曾被用户使用；统计重复周期内曾被用户使用的使用频度；当重复周期内使用频度高于阈值时，则开关信号置为1；和或，当重复周期内使用频度低于阈值时，则开关信号置为0。

进一步地，包括：如果有限状态机处于S2的时长大于过去处于S2的时长历史最大值的百分比阈值，则判定本次处于S2的时段内未被用户使用；如果连续未被用户使用的次数超过阈值，则判定长时间未被用户使用；当长时间未被用户使用时，则开关信号置为0。

第二方面，本申请公开智能通断器，包括：应用三状态开关控制方法。

第三方面，本申请公开物联网平台，包括：应用三状态开关控制方法。

本申请公开的技术方案有益效果如下：三状态开关控制方法基于三个状态对控制对象实施控制和状态指示，用户能够更加详尽地了解控制对象当前的工作情况，并通过智能家居系统下达的操作指令得到准确响应，还能够完成比简单开关更复杂的操作指令，用户体验趋于完美，为传统家电提供了方便快捷、且更加完善的智能化解决方案。

附图说明

图1、智能通断器应用三状态开关控制方法实现传统家电智能化的示意图。

图2、三状态开关控制方法中有限状态机状态转移的示意图。

图3、物联网平台应用三状态开关控制方法实现传统家电智能化的示意图。

图4、物联网平台应用三状态开关控制方法的示意图。

其中：1、智能通断器；2、有限状态机模块；3、开关信号寄存模块；4、指令接收模块；5、电源连接模块；6、继电器模块；7、反馈信号检测模块；8、控制对象连接模块；9、控制对象；10、电源；11、智能音箱；12、物联网平台；13、智能家居系统；21、WIFI控制模块。

具体实施方式

本申请实施例一，如图1、智能通断器应用三状态开关控制方法实现传统家电智能化的示意图所示。智能家居系统13包括智能通断器1、物联网平台12、智能音箱11、电源10和控制对象9。控制对象9为一个具有机械温控器的加热式饮水机。

智能通断器1主要由有限状态机模块2、开关信号寄存模块3、指令接收模块4、继电器模块6、反馈信号检测模块7、电源连接模块5和控制对象连接模块8组成。指令接收模块4与开关信号寄存模块3连接，用于接收开关指令并根据开关指令设置开关信号；开关信号寄存模块3用于寄存开关信号；反馈信号检测模块7用于获取控制对象的反馈信号；有限状态机模块2具有两个输入和一个输出；其中，输出与继电器模块6的控制端连接，输出控制信号，控制继电器模块6的接通和断开；第一输入与开关信号寄存模块3连接，将开关信号作为有限状态机模块2的输入之一；第二输入与反馈信号检测模块7连接，将反馈信号作为有限状态机模块2的输入之一；其中开关信号、反馈信号和控制信号均为开关量。智能通断器1的电源连接模块5、继电器模块6、反馈信号检测模块7和控制对象连接模块8依次连接。

电源10、智能通断器1和控制对象9依次连接，构成控制对象9的供电回路；有限状态机模块2输出控制信号1，则继电器模块6接通供电回路；有限状态机模块2输出控制信号0，则继电器模块6断开供电回路。

智能通断器1的反馈信号检测模块7检测供电回路的电流或功率，从而获得反馈信号；电流或功率高于阈值，则反馈信号为1；电流或功率低于阈值，则反馈信号为0。具体来说，智能通断器1的反馈信号检测模块7采用以下方式获取反馈信号，包括：利用锰铜分流器或电流互感器，将电流信号转变为电压信号，经运算放大器，获取反馈信号；或者，利用锰铜分流器或电流互感器，将电流信号转变为电压信号，经AD转换器得到模拟量，再经过与阈值比较，获取反馈信号；或者，检测供电回路的功率，经过与阈值比较，获取反馈信号。

智能家居系统13的工作方式包括：智能音箱11提供语音交互界面接受操作指令，并将操作指令上传给物联网平台12，物联网平台12向智能通断器1发送操作指令。智能通断器1通过指令接收模块4接收操作指令，并通过开关信号寄存模块3寄存开关信号。

如图2、三状态开关控制方法中有限状态机状态转移的示意图所示，智能通断器1的有限状态机模块2预先设定有限状态机的状态包括：S0、S1和S2，其中S0为待机状态、S1为加热状态、S2为保温状态，初始状态为S0。状态转移具体包括：

T0，当处于S0、开关信号为1时，转移至S1、输出控制信号1；

T1，当处于S1、开关信号为0时，转移至S0、输出控制信号0；

T2，当处于S1、反馈信号为0时，转移至S2、输出控制信号1；

T3，当处于S2、反馈信号为1、开关信号为1时，转移至S1、输出控制信号1；

T4，当处于S2、反馈信号为1、开关信号为0时，转移至S0、输出控制信号0。

需要进一步说明的是：处于S2时，只要反馈信号为0，无论开关信号的值为0还是1，都会输出控制信号1，保持接通对控制对象9的供电；直到反馈信号为1转移至S0才会输出控制信号0，从而断开对控制对象9的供电。这种“延迟断开”的好处是：有限状态机模块2可以正确感知S2的结束并退出S2。

下面以“单次开”操作指令的执行过程，进一步说明本申请实施例所提供的智能家居系统13的工作过程；其中“单次开”操作指令的意思是：接通控制对象9的供电，直到控制对象9达到温控上限自行停止加热后自动关闭，以避免反复加热，省去用户手动关闭。“单次开”操作指令与简单的即时开、关命令不同，是一个必须了解控制对象9工作状态才能正确执行的操作指令。

用户对智能音箱11说：“热水器加热”，智能音箱11识别操作指令并发送给物联网平台12，物联网平台12将操作指令发给智能通断器1。

如果智能通断器1的有限状态机模块2的有限状态机处于S2，则通过物联网平台12和智能音箱11向用户提示：“热水可用，保温时长预计为X分钟”，这里X分钟可以用S2保温状态时长最大值减去本次S2保温状态已经持续的时长。

如果智能通断器1的有限状态机模块2的有限状态机处于S0，则有限状态机发生状态转移，即T0，当指示S0、开关信号为1时，转移至S1、输出控制信号1，继电器模块6接通供电回路，控制对象9加热；通过物联网平台12、智能音箱11向用户提示：“预计加热X分钟”，这里X分钟为加热状态的平均时长。

当控制对象9加热达到温控上限时，智能通断器1的反馈信号检测模块7检测到反馈信号由1变为0，有限状态机模块2的有限状态机发生状态转移，即T2，当处于S1、反馈信号为0时，转移至S2、输出控制信号1，继电器模块6保持接通供电回路，控制对象9停止加热；通过物联网平台12、智能音箱11向用户提示“热水可用，保温时长预计为X分钟”，这里X分钟为保温状态时长最大值。

在S2停留一段时间后，控制对象9因温度下降到温控下限而再次加热，有限状态机模块2的有限状态机发生状态转移，即T3，当处于S2、反馈信号为1、开关信号为1时，转移至S1、输出控制信号1、开关信号置为0；紧接着有限状态机再次发生状态转移T1、当处于S1、开关信号为0时，转移至S0、输出控制信号0，控制对象9停止加热。至此，“单次开”操作指令完成。

增加两项可选功能：1、根据使用频度自动开关机；2、长时间不用则自动关机。

1、根据使用频度自动开关机。如果智能通断器1的有限状态机模块2的有限状态机处于S2的时长小于过去处于S2的时长历史最大值的90%，则判定本次处于S2的时段内曾被用户使用；统计重复周期内曾被用户使用的使用频度；当重复周期内使用频度高于阈值时，开关信号置为1；和或，当重复周期内使用频度低于阈值时，开关信号置为0。其中90%这一百分比阈值可根据使用场景进行上下调整。

2、长时间不用则自动关机。如果智能通断器1的有限状态机模块2的有限状态机处于S2的时长大于过去处于S2的时长历史最大值的90%，则判定本次处于S2的时段内未被用户使用；如果连续未被用户使用的次数超过阈值，则判定长时间未被用户使用；当长时间未被用户使用时，开关信号置为0。其中90%这一百分比阈值可根据使用场景进行上下调整。

在本申请实施例一中，智能通断器1应用了三状态开关控制方法。

本申请实施例二，如图3、物联网平台应用三状态开关控制方法实现传统家电智能化的示意图和图4、物联网平台应用三状态开关控制方法的示意图所示。智能家居系统13包括智能通断器1、物联网平台12、智能音箱11、电源10和控制对象9。电源10、智能通断器1和控制对象9依次连接，构成控制对象9的供电回路。控制对象9为一个具有机械温控器的加热式饮水机。

物联网平台12主要由有限状态机模块2、开关信号寄存模块3、指令接收模块4、控制信号发送模块61、反馈信号接收模块71组成。指令接收模块4与开关信号寄存模块3连接，用于接收开关指令并根据开关指令设置开关信号；开关信号寄存模块3用于寄存开关信号；反馈信号接收模块71用于获取控制对象的反馈信号；有限状态机模块2具有两个输入和一个输出；其中，输出与控制信号发送模块61连接，发送控制信号；第一输入与开关信号寄存模块3连接，将开关信号作为有限状态机模块2的输入之一；第二输入与反馈信号接收模块71连接，将反馈信号作为有限状态机模块2的输入之一；开关信号、反馈信号和控制信号均为开关量。

智能通断器1主要由WIFI控制模块21、继电器模块6、反馈信号检测模块7、电源连接模块5和控制对象连接模块8组成。智能通断器1的电源连接模块5、继电器模块6、反馈信号检测模块7和控制对象连接模块8依次连接。WIFI控制模块21接收物联网平台12发送的控制信号、并向物联网平台12发送反馈信号；WIFI控制模块21的输出与继电器模块6的控制端连接，输出控制信号，控制继电器模块6的接通和断开，从而接通供电回路或断开供电回路；反馈信号检测模块7检测供电回路的功率，通过WIFI控制模块21发送供电回路的功率；物联网平台12的反馈信号接收模块71接收到供电回路的功率并与阈值进行比较；供电回路的功率高于阈值，则反馈信号为1；供电回路的功率低于阈值，则反馈信号为0。

智能家居系统13的工作方式包括：智能音箱11提供语音交互界面接受操作指令，并将操作指令上传给物联网平台12，物联网平台12通过指令接收模块4接收操作指令，并通过开关信号寄存模块3寄存开关信号。

如图2、三状态开关控制方法中有限状态机状态转移的示意图所示，物联网平台12的有限状态机模块2预先设定有限状态机的状态包括：S0、S1和S2，其中S0为待机状态、S1为加热状态、S2为保温状态，初始状态为S0。状态转移具体包括：

T0，当处于S0、开关信号为1时，转移至S1、输出控制信号1；

T1，当处于S1、开关信号为0时，转移至S0、输出控制信号0；

T2，当处于S1、反馈信号为0时，转移至S2、输出控制信号1；

在本申请实施例二中，物联网平台12应用了三状态开关控制方法。

Claims

1.三状态开关控制方法，其特征在于，包括：

寄存开关信号，获取控制对象的反馈信号，输出对控制对象的控制信号，其中开关信号、反馈信号和控制信号均为开关量；

预先设定有限状态机的状态包括：S0、S1和S2，有限状态机的状态转移包括：

T0，当处于S0、开关信号为1时，转移至S1、输出控制信号1；

T1，当处于S1、开关信号为0时，转移至S0、输出控制信号0；

T2，当处于S1、反馈信号为0时，转移至S2、输出控制信号1；

2.根据权利要求1所述的三状态开关控制方法，其特征在于，包括：将继电器与控制对象连接构成控制对象的供电回路，用控制信号控制继电器接通或断开供电回路；控制信号为1，则接通供电回路；控制信号为0，则断开供电回路。

3.根据权利要求1所述的三状态开关控制方法，其特征在于，包括：检测控制对象的供电回路的电流或功率，从而获得反馈信号；电流或功率高于阈值，则反馈信号为1；电流或功率低于阈值，则反馈信号为0。

4.根据权利要求1所述的三状态开关控制方法，其特征在于，包括：有限状态机的状态转移T3包括：当处于S2、反馈信号为1、开关信号为1时，转移至S1、输出控制信号1、开关信号置为0。

5.根据权利要求1所述的三状态开关控制方法，其特征在于，包括：对有限状态机的状态转移进行计时统计，获得状态统计数据。

6.根据权利要求5所述的三状态开关控制方法，其特征在于，包括：有限状态机处于或状态转移至某一状态时，向用户提示预计时长；预计时长等于有限状态机过去处于该状态的平均时长；或者，预计时长等于处于该状态的时长历史最大值；或者，预计时长等于处于该状态的时长历史最大值减去本次处于该状态的时长。

7.根据权利要求5所述的三状态开关控制方法，其特征在于，包括：

如果有限状态机处于S2的时长小于过去处于S2的时长历史最大值的百分比阈值，则判定本次处于S2的时段内曾被用户使用；

统计重复周期内曾被用户使用的使用频度；

当重复周期内使用频度高于阈值时，则开关信号置为1；和或，当重复周期内使用频度低于阈值时，则开关信号置为0。

8.根据权利要求5所述的三状态开关控制方法，其特征在于，包括：

如果有限状态机处于S2的时长大于过去处于S2的时长历史最大值的百分比阈值，则判定本次处于S2的时段内未被用户使用；

如果连续未被用户使用的次数超过阈值，则判定长时间未被用户使用；

当长时间未被用户使用时，则开关信号置为0。

9.智能通断器，其特征在于，包括：应用权利要求1至8任一项所述的三状态开关控制方法。

10.物联网平台，其特征在于，包括：应用权利要求1至8任一项所述的三状态开关控制方法。