CN201886304U - 智能开关模块和智能开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种智能开关模块和智能开关，其中，智能开关模块包括：接收各种控制指令，并根据所述控制指令和预先存储的控制程序产生开关控制信号的中心控制单元；接收所述开关控制信号，执行所述开关本体断开或闭合的执行单元；记录所述开关本体的闭合时间的时间累积单元；为所述中心控制单元、执行单元、时间累积单元供电的电源单元。使用本实用新型提供的智能开关模块，人们可以随时了解开关控制负载的能耗，进而有意识地控制负载的工作时间，节约能源消耗。

Description

智能开关模块和智能开关

技术领域

本实用新型涉及电源控制开关，特别地，涉及一种智能开关模块和智能开关。

背景技术

开关的用途在于对灯具等电器设备的开启和关闭进行控制。目前存在的开关分为机械式开关和智能开关两大类，而在现有生活及工作中使用的开关大部分都是机械式开关。该类型开关的特点是：通过面板在固定位置的往复运动，带动内部金属片的开合，从而达到整个电路通断的效果。这种机械式开关在很多情况下，如多点控制一个开关或单点控制多个开关都无法轻易实现，更无法实现灯光的智能控制、遥控控制。

因此，现有技术提供了一些无触点的单火线电子开关或遥控开关，且逐渐应用在各种场合。现有技术中的智能开关虽然能够实现灯光的智能控制、遥控控制，但是，这些单线制开关由于受现有技术的制约，其工作不稳定且损坏率很高，并且自身的待机功耗也比较大。

目前国家正在大力提倡建设节能减排型社会，尤其是建设节能减排型智能楼宇、公共建筑，如太阳能光电建筑。要想实现节能减排，需要给这些建筑设置配套的能耗整体管理监控系统。照明回路作为楼宇和公共建筑的主要能耗电路，现有能耗整体管理监控系统对其所做的管理监控主要是利用电能表等仪器整体测量照明回路的功耗，通过智能开关或遥控开关实现对照明回路的智能控制或远距离控制，但是这种粗放型的管理模式是远远不够的。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种智能开关模块，能够随时了解开关本体控制负载的能耗。

为了解决上述问题，一方面提供了一种智能开关模块，包括：

接收各种控制指令，并根据所述控制指令和预先存储的控制程序产生开关控制信号的中心控制单元；接收所述开关控制信号，执行开关本体断开或闭合的执行单元；记录所述开关本体的闭合时间的时间累积单元；为所述中心控制单元、控制单元、时间累积单元供电的电源单元。

优选的，上述智能开关模块还包括：

接收远程开关控制指令、发送开关工作数据的通讯单元。

优选的，上述智能开关模块还包括：

响应人工操作、转换成控制指令发送给所述中心控制单元的操作面板。

优选的，上述智能开关模块还包括：

指示所述开关本体工作状态的显示单元。

优选的，所述操作面板为基于液晶屏的触摸屏输入单元、射频遥控单元、光控单元、声控单元，及机械控制单元的一种或多种整合。

优选的，所述电源单元具体为：单线制输入或双线制输入的电源电路。

优选的，所述通讯单元具体为电力载波通讯电路。

相应的，本实用新型实施例还提供了一种智能开关，包括：串接在相线上的开关本体；和上述智能开关模块实施例任一所述的智能开关模块；所述开关本体和所述智能开关模块电连接。

优选的，所述开关本体为单极开关本体；所述单极开关本体串联在火线与负载之间。

优选的，所述开关本体为双极开关本体。

与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有以下优点或有益效果：本实用新型提供的智能开关模块技术方案由于采用了时间累积电路，测量该模块电连接的开关本体的闭合时间，将开关本体的累积时间值发送给中心控制单元，中心控制单元根据预先存储的负载额定功率，进而计算出开关本体控制的负载的功耗。可以让人们随时了解智能开关控制负载的能耗，进而有意识地控制负载的工作时间，节约能源消耗。

附图说明

图1是本实用新型智能开关模块实施例的结构框图；

图2是本实用新型智能开关模块优选实施例的结构框图；

图3是本实用新型智能开关实施例的结构框图；

图4是本实用新型智能开关优选实施例的结构框图；

图5是本实用新型单极智能开关实施例的示意图；

图6是本实用新型双极智能开关实施例的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

智能开关模块实施例

参照图1，示出了本实用新型智能开关模块实施例的结构框图，包括：中心控制单元1、电源单元2、执行单元3和时间累积单元5。

中心控制单元1，用于接收各种开关控制指令，利用预先存储的控制程序产生开关控制信号。

执行单元3，用于接收从中心控制单元1发出的开关控制信号，执行该开关模块连接的开关本体的断开和闭合。执行单元3可以是由继电器、可控硅或三极管等电子元件组成的电路。

时间累积单元5，用于记录该开关模块连接的开关本体的闭合时间。时间累积单元5的输出端与中心控制单元1的输入端连接，将记录的时间累积值发送给中心控制单元1。

由于该智能开关模块主要与照明控制的开关本体电连接，而照明回路的功率多为固定功率，如几个照明灯的额定功率之和，所以，本智能开关模块实施例采用简单的时间累积方式，代替直接电计量方式，有效降低了电计量的成本。

电源单元2，为中心控制单元1、执行单元3和时间累积单元5供电。电源单元2主要为上述各微功耗单元提供直流弱电，可以具体是电池供电电路或具有交流变直流、高压变低压功能的电路。

图2示出了本实用新型智能开关模块优选实施例的结构框图。本智能开关模块优选实施例可以包括：中心控制单元1、电源单元2、执行单元3、时间累积单元5、通讯单元6、显示单元7或操作面板8。

其中，通讯单元6用于接收远程开关控制指令或者发送开关工作状态的相关数据。上述远程开关控制指令可以是通过无线网络、有线网络如局域网的IP端口发送的信号，或者通过电力线传输的电力载波信号等。

以楼宇的管理监控系统为例，监控中心的管理员想要了解某个照明回路的 工作时间，即可通过通讯电路发送查询指令给智能开关模块的通讯单元6；通讯单元6接收到查询指令后，发送给中心控制单元1；中心控制单元1响应上述查询指令，调出时间累积单元5发来的开关闭合时间累积值，发送给通讯单元6；通讯单元6通过通讯电路将开关闭合时间值发送给监控中心的终端。由此，实现照明回路的远程监控。

此外，本实施例中，智能开关模块还可以包括：操作面板8，用于响应人工操作、转换成控制指令发送给中心控制单元1。

操作面板8可以具体是液晶屏的触摸屏单元、射频遥控单元、光控单元、声控单元，及机械控制单元的一种或多种整合。其工作过程是：接收人工操作输入指令；将人工操作发出的指令转换成控制信号发送给中心控制单元1；中心控制单元1产生相应的控制信号，发送给执行单元3；执行单元3控制该开关模块连接的开关本体的断开与闭合。

例如，通过操作面板8人工输入照明回路中负载的额定功率。这样，中心控制单元1就可以根据该回路负载的额定功率和时间累积电路输出的开关闭合时间计算上述照明回路的功耗。

控制指令的输入方式已为当前比较成熟的技术，通过对智能开关基于液晶屏模块周边的硬件改动及嵌入式芯片执行单元内存储单元相应的识别、调用程序写入，即可实现适合于不同用户要求的人性化且功能可调的智能开关面板。

另外，本智能开关模块实施例还可以包括：显示单元7，用于本地指示该智能开关模块连接的开关本体的工作状态。显示单元7可以简单为指示上述开关本体处于断开状态或闭合状态的LED指示电路，也可以是能够文字显示开关状态以及开关输出电能即负载功耗的显示模块等。

上述内容描述了智能开关模块实施例的结构。需要说明的是，本实用新型提供的各个智能开关模块实施例可以与现有机械开关面板电连接，组合销售。也可采用模块形式，单独销售。

此外，本实用新型还提供了一种智能开关，下面结合附图说明本实用新型智能开关实施例的结构。

智能开关实施例

参照图3，示出了本实用新型智能开关实施例的结构框图，包括：中心控制 单元1、电源单元2、执行单元3、开关本体4和时间累积单元5。

其中，开关本体4串接在相线上，用于控制负载的供电。上述开关本体4可以是常用的单刀单掷、单刀双掷、双刀等类型的开关。

中心控制单元1，用于接收各种开关控制指令，利用预先存储的控制程序产生开关控制信号。

执行单元3，用于接收从中心控制单元1发出的开关控制信号，执行开关本体4的断开和闭合。执行单元3可以是由继电器、可控硅或三极管等电子元件组成的电路。

时间累积单元5，用于记录开关本体4的闭合时间。时间累积单元5的输出端与中心控制单元1的输入端连接，用于将时间累积值发送给中心控制单元1。

由于开关主要用于照明控制，而照明回路的功率多为固定功率，如几个照明灯的额定功率之和，所以，本智能开关实施例采用简单的时间累积方式代替直接电计量方式，降低电计量的成本。

电源单元2，为中心控制单元1、执行单元3和时间累积单元5供电。电源单元2主要为上述各微功耗单元提供直流弱电，可以具体是电池供电电路或具有交流变直流、高压变低压功能的电路。

图4示出了本实用新型智能开关优选实施例的结构框图。本智能开关优选实施例可以包括：中心控制单元1、电源单元2、执行单元3、开关本体4、时间累积单元5、通讯单元6、显示单元7或操作面板8。

其中，通讯单元6用于接收远程开关控制指令或者发送开关工作状态的相关数据。上述远程开关控制指令可以是通过无线网络、有线网络如局域网的IP端口发送的信号，或者通过电力线传输的电力载波信号等。

以楼宇的管理监控系统为例，监控中心的管理员想要了解某个照明回路的工作时间，即可通过通讯电路发送查询指令给智能开关的通讯单元6；通讯单元6接收到查询指令后，发送给中心控制单元1；中心控制单元1响应上述查询指令，调出时间累积单元5发来的开关闭合时间累积值，发送给通讯单元6；通讯单元6通过通讯电路将开关闭合时间值发送给监控中心的终端。

此外，本实施例中，智能开关还可以设置操作面板8，用于响应人工操作、转换成控制指令发送给中心控制单元1。

操作面板8可以具体是液晶屏的触摸屏单元、射频遥控单元、光控单元、声控单元，及机械控制单元的一种或多种整合。其工作过程是：接收人工操作输入指令；将人工操作发出的指令转换成控制信号发送给中心控制单元1；中心控制单元1产生相应的控制信号，发送给执行单元3；执行单元3控制开关本体4的断开与闭合。

例如，通过操作面板8人工输入照明回路中负载的额定功率。这样，中心控制单元1就可以根据该回路负载的额定功率和时间累积电路输出的开关闭合时间计算照明回路的功耗。

另外，本智能开关实施例还可以设置显示单元7，用于本地指示开关本体4的工作状态。该显示单元7，可以简单为指示开关本体4处于断开状态或闭合状态的LED指示电路，也可以是能够文字显示开关状态以及开关输出电能即负载功耗的显示模块等。

根据开关本体4在供电电路中的接入方式，可以将智能开关分为单极智能开关和双极智能开关。下面结合图5和图6说明本实用新型智能开关实施例的具体实施方式。

参照图5示出了本实用新型单极智能开关实施例的结构示意图。在说明其结构之前，先了解单极开关的定义：单极开关也叫单刀开关，是指串联在火线与负载之间或零线与负载之间的开关。

如图5所示，单极智能开关的开关本体14串联在火线与负载19的一端，其断开与闭合控制负载19的供电。

在本实用新型单极智能开关实施例中，中心控制单元具体为微处理器及其外围电路11；电源单元为单线制接入的电源电路12；执行单元具体为控制电路13；开关本体具体为单刀开关14；时间累积单元具体为时间累积电路15；通讯单元具体为无线通讯电路16；显示单元具体为LED指示电路17。

微处理器11是整个智能开关的电信号采集、处理、控制输出信号的核心。控制电路13的输入端与微处理器11连接，输出端与单刀开关14连接。电源电路12的输入端分别与单刀开关14的两导电片连接，输出端与微处理器11连接。时间累积电路15、无线通讯电路16、LED指示电路17、操作面板18分别与微处理器11电连接。

上述微处理器11、控制电路13、时间累积电路15、无线通讯电路16、LED指示电路17、操作面板18均为微功耗电路，需要直流弱电作为工作电源。

本实施例中，操作面板18为弱电操作系统，开启或关闭灯具时不会产生火花，使用安全系数高。

本实施例中，电源电路12将220V的强交流电转换成直流弱电，为微处理器及其外围电路供电。在单极开关电路中，电源电路12为单线制接入方式，只有在单刀开关14断开的情况下，才能为微处理器及其外围电路提供直流弱电；而在单刀开关14闭合的情况下，无法提供微功耗电路所需的直流弱电。针对该问题，本实用新型电源电路12还可以包括储能电路。即，在单刀开关14闭合情况下，利用储能电路存储的电能为微处理器及其外围电路提供所需直流弱电。

本实施例提供的单极供电智能开关的接线方式完全与单极机械墙开关一样，安装维护更换非常方便。

参照图6示出了本实用新型双极智能开关实施例的结构示意图。首先了解双极开关的定义：所谓双极开关就是两个翘板的开关，也叫双刀开关。双极开关控制二个支路，是对应单极(单刀)开关来说的，对于照明电路来说，双极开关可以同时切断火线和零线，在使用中更安全。

如图6所示，双极智能开关的开关本体24连接在供电电路的火线和零线上。负载29与双极开关24连接，并联在供电电路中。

在本实用新型双极智能开关实施例中，中心控制单元具体为微处理器及其外围电路21；电源单元为双线制接入的电源电路22；执行单元具体为控制电路23；开关本体具体为双刀开关24；时间累积单元具体为时间累积电路25；通讯单元具体为电力载波通讯电路26；显示单元具体为指示电路27。

微处理器21是整个双极智能开关的信号采集、处理、信号输出的核心。控制电路23的输入端与微处理器21连接，输出端与双刀开关24连接。电源电路22的输入端分别与火线和零线连接，输出端与微处理器21连接。时间累积电路25、指示电路27、操作面板28分别与微处理器21电连接。

电力载波通讯电路26的输入端连接火线和零线，输出端连接微处理器21。

上述微处理器21、控制电路23、时间累积电路25、指示电路27、操作面板28均为微功耗电路，需要直流弱电作为工作电源。

本实施例中，电源电路22将220V的强交流电转换成直流弱电，为微处理器21及其外围电路供电。由于电源电路22是并联在220V供电电路中的，开关本体24的闭合与断开对智能开关的电源电路22不会产生任何影响。当然，上述电源电路22也可以包括储能电路，所述储能电路可以具体为存储电能的电容器或可充电电池。该储能电路在电源电路22中的变压电路不能正常工作的情况下可作为备用电源，为微处理器21及其外围电路提供所需的直流弱电。

本双极智能开关实施例的通讯电路具体为电力载波通讯电路。电力载波通讯即PLC，是英文Power line Communication的简称。电力载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。电力载波通讯是电力系统特有的通信方式，最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。因此，在智能楼宇安装双极智能开关，可以有效利用大厦中的现有布线，将控制信号经过调制后，通过电力线传送给智能开关的微处理器。然后，在微处理器内解调为控制开关信号，发送给控制电路控制开关本体的断开与闭合。

本实施例提供的双极供电智能开关的接线方法与普通开关一样，仅需用二根信号线把智能开关并联起来，安装方便。

综上，本实用新型提供的智能开关模块和智能开关实施例，具有电计量功能，可以使用简单的时间累积单元代替复杂的电能计量电路来测量照明电路的耗电量，从而让人们可以随时了解该开关控制负载的耗电量，进而促使人们有意识地节约用电，达到节能减耗最大化的目的，提高建筑节能减排指标。由于使用简单的时间累计单元进行间接能耗测量，所以只会增加很少的生产成本。

本实用新型的另一技术方案提供的智能开关模块和智能开关，不仅具有电计量功能，还具有远程控制、通讯等功能。既可以实现对开关控制的负载的耗能数据进行实时在线监测，管理控制负载的能耗，又能实现开关的远程智能化控制和远程通讯。特别适用于公共建筑、楼宇自控系统，实现对建筑内机电设备的监控和自动运行。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对本实用新型所提供的一种智能开关模块和智能开关，进行了详细介 绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种智能开关模块，其特征在于，包括：

接收各种控制指令，并根据所述控制指令和预先存储的控制程序产生开关控制信号的中心控制单元；

接收所述开关控制信号，执行开关本体断开或闭合的执行单元；

记录所述开关本体的闭合时间的时间累积单元；

为所述中心控制单元、控制单元、时间累积单元供电的电源单元。

2.根据权利要求1所述的智能开关模块，其特征在于，还包括：

接收远程开关控制指令、发送开关工作数据的通讯单元。

3.根据权利要求1所述的智能开关模块，其特征在于，还包括：

响应人工操作、转换成控制指令发送给所述中心控制单元的操作面板。

4.根据权利要求1所述的智能开关模块，其特征在于，还包括：

指示所述开关本体工作状态的显示单元。

5.根据权利要求3所述的智能开关模块，其特征在于，所述操作面板为基于液晶屏的触摸屏输入单元、射频遥控单元、光控单元、声控单元，及机械控制单元的一种或多种整合。

6.根据权利要求1所述的智能开关模块，其特征在于，所述电源单元具体为：单线制输入或双线制输入的电源电路。

7.根据权利要求2所述的智能开关模块，其特征在于，所述通讯单元具体为电力载波通讯电路。

8.一种智能开关，其特征在于，包括：

串接在相线上的开关本体；和权利要求1～7任一所述的智能开关模块；所述开关本体和所述智能开关模块电连接。

9.根据权利要求8所述的智能开关，其特征在于，所述开关本体为单极开关本体；所述单极开关本体串联在火线与负载之间。

10.根据权利要求8所述的智能开关，其特征在于，所述开关本体为双极开关本体。 

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