CN202423743U - 智能电源插座装置及控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种智能电源插座装置及其控制系统，所述智能电源插座装置包括带电能计量单元的中央处理器（1）、控制开关（2）、插座电源（3）、无线模块（4）、显示模块（5）和按键（6）；所述中央处理器（1）均与所述控制开关（2）、插座电源（3）、无线模块（4）、显示模块（5）和按键（6）电连接，用于根据所述无线模块（4）的输入信号控制所述控制开关（2）的开启和关断。智能电源插座装置的控制系统包括组成自主无线网状网络的两个以上的智能电源插座装置和负责所述自主无线网状网络组网的监控管理终端。本实用新型能实现用电设备的远程监控功能，插座部署方便快捷，每个智能电源插座装置都可以遥控操作。
Description
技术领域
本实用新型涉及电源开关控制，特别是涉及能远程控制的智能电源插座。
背景技术
各种家电的简单控制是智能家庭的特征之一，如果我们想要建立一个家庭自动化系统，智能电源插座装置是提供电器连接甚至开关功能的必要模块。为了落实那些远程控制功能，我们通常需要布设控制电线，而且布设控制电线必须在新房内部装饰好之前。已有具有电能计量和开关功能的智能插座一般都不具有通信功能。现有技术中具有遥控功能的插座产品大多数只能提供点对点的无线通讯。申请人在智能电表研发上历史久、具有很深技术积累。而短距无线自组网技术是申请人成熟技术方案，在低压电力用户集中抄表系统中已有多年广泛应用。如果将具有电能计量和开关功能的智能电源插座结合短距无线自组网技术，则可以使智能电源插座具有无线网络通讯功能，提供远程获取插座上的电能数据（电压、电流、功率、谐波、电能量等）功能，也可以通过远程控制插座开关，为企业和家庭能耗监控提供可靠方便的手段。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题在于提供一种能被更灵活实施远程控制的智能电源插座装置，智能电源插座装置采用无线组网技术，无需布线施工。每个只能电源插座装置被用于添加到家庭自动化网络的节点，这些节点被部署在家庭环境中形成一种自组网状网络。这些节点可以采集其上用电设备的用电信息，也可控制其上用电设备的电源。
本实用新型解决所述技术问题可以通过采用以下技术方案来实现：
提供一种智能电源插座装置，包括带电能计量单元的中央处理器、控制开关、插座电源、无线模块、显示模块和按键；所述中央处理器均与所述控制开关、插座电源、无线模块、显示模块和按键电连接，用于根据所述无线模块的输入信号控制所述控制开关的开启和关断。
进一步地，所述智能电源插座装置还包括用于工作状态显示的LED，该LED与所述中央处理器电连接。
进一步地，所述中央处理器借助UART接口与所述无线模块电连接。
进一步地，所述控制开关是继电器。
进一步地，还包括电源模块，用于将交流220V电压调节为直流5V和直流12V电压。
提供一种使用智能电源插座装置的控制系统，包括组成自主无线网状网络的两个以上的智能电源插座装置和负责所述自主网状网络组网的监控管理终端。
进一步地，所述控制系统还包括借助任一智能电源插座装置接入所述自主无线网状网络的移动管理单元。
本实用新型智能插座结合了电能计量、控制开关和无线自组网技术，使智能插座具有无线网络通讯功能，能实现用电设备的远程监控功能，插座部署方便快捷。并且，智能电源插座装置被用于添加到家庭自动化网络的制动器节点，这些制动器节点被部署在家庭环境中形成一种自主网状网络，每个智能电源插座装置都可以遥控操作，当在同一时间操作多个插座上的用电设备的电源时，变得非常方便。
附图说明
图1是本实用新型智能电源插座装置的模块方框图；
图2是所述智能电源插座装置的控制系统示意图；
图3是所述智能电源插座装置的原理框图；
图4是所述智能电源插座装置的中央处理器的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图所示之最佳实施例作进一步详述。
如图1所示，智能电源插座装置包括中央处理器1、控制开关2、电源插座3、无线模块4、显示模块5和按键6，所述控制开关2、电源插座3、无线模块4、显示模块5和按键6均与所述中央处理器电连接。使用所述智能电源插座装置的控制系统如图2所示，智能电源插座装置之间组成自主无线网状网络，监控管理终端为整个网络的中心单元，负责整个网络组网工作。移动控制单元为带无线模块的手持设备（PDA或平板电脑等），可以通过任一智能电源插座装置接入无线网状网络。通过监控管理终端或移动管理单元可以访问任一智能电源插座装置。
监控管理终端可以为无线网状网络内的用户提供多个接口和遥控网络管理，实时获取每个电源插座节点的实时电网数据（如电压、电流、功率、频率、谐波和电能量等）。当你在同一时间遥控操作多个设备的电源时，通过这些智能插座将使控制变得非常方便。监控管理终端通过实时的在线监控和分析管理，具有以下作用：
1. 对设备能耗情况进行监视，提高整体管理水平；
2. 找出能源消耗异常；
3. 控制异常能源消耗的源头；
4. 对能源消耗高的设备进行有效的运行调节控制；
5. 可通过网络、手机等实时查询设备状态，并可以实时远程遥控设备；
6. 降低能源消耗水平，节省费用开支。
移动管理单元为用户提供便携式监控手段，可以直接监控网络内设备的电能消耗情况。
智能电源插座装置的中央处理器1采用带电能计量单元的SoC(System on Chip)芯片。其无线模块完成无线网络之间的组网和通信功能；SoC芯片的电能计量单元采集电源插座上的电压、电流等数据，通过计量运算完成电能计量功能。中央处理器1通过控制开关2（大电流继电器）可以控制电源插座3输出电源的打开和关闭。通过按键6和LCD显示模块5，可以查看插座参数数据及工作状态。智能插座软件系统采用模块化设计结构，主要有电能信号采集和处理模块、按键查询模块、开关控制模块、无线通讯管理模块等。
如图3所示，市电AC220输入电源插座3，经过电源模块8输出DC5V、DC12V，DC5V供智能插座工作电源，DC12V电源供控制开关2即继电器动作（接通、切断负载）。智能插座SoC芯片计量单元采集电压、电流，计算功率、电能量。SoC芯片通过UART接口与微功率无线模块连接，与监控管理终端保持通讯连接。SoC芯片通过I/O口控制继电器动作，通过LCD接口电路控制LCD模块，实现LCD循环显示、按键显示等。
SoC芯片采用万工科技（Vango Technologies, Inc.）V9401， V9401是一款低功耗高性能的单相计量SoC芯片，集成模拟前端、电能计量模块、增强型8052 MCU指令、RTC、FLASH2和LCD驱动等功能模块。芯片内部电路原理如图4所示。
所述无线模块4完成无线网络的组网功能，采用申请人现有的无线短距自组网Mesh Network（网状网络）的成熟技术方案，该方案在低功耗单片机上自主研发出无线自组网路由协议，组网协议。无线模块技术指标为：
工作频段： 470MHz--510MHz
占用带宽 ≤200KHz
通讯速率： 19200bps
杂散发射限值： -30dBm（有效值）
数据加密： 64bit DES
电源及功耗： 供电电压 1.8—3.6v ，在关断模式下电流为10nA ，在休眠模式下电流为 300nA
调制方式： GFSK
发射功率： 可根据用户要求定制
接收灵敏度： 优于-113dBm9600bps&BER=0.1%
网络容量： 1000个节点以上。
所述控制开关2采用继电器，如使用HFE20-3（厦门宏发电力电器有限公司生产）小型磁保持功率继电器，HFE20-3具有16A触点切换能力，最大切换电压250VAC。
Claims (7)
1.一种智能电源插座装置，包括带电能计量单元的中央处理器（1）、控制开关（2）、插座电源（3）、无线模块（4）、显示模块（5）和按键（6）；所述中央处理器（1）均与所述控制开关（2）、插座电源（3）、无线模块（4）、显示模块（5）和按键（6）电连接，用于根据所述无线模块（4）的输入信号控制所述控制开关（2）的开启和关断。
2. 如权利要求1所述的智能电源插座装置，其特征在于：还包括用于工作状态显示的LED（7），该LED（7）与所述中央处理器（1）电连接。
3. 如权利要求1所述的智能电源插座装置，其特征在于：所述中央处理器（1）借助UART接口与所述无线模块（4）电连接。
4. 如权利要求1所述的智能电源插座装置，其特征在于：所述控制开关（2）是继电器。
5. 如权利要求1所述的智能电源插座装置，其特征在于：还包括电源模块（8），用于将交流220V电压调节为直流5V和直流12V电压。
6. 使用如权利要求1所述的智能电源插座装置的控制系统，包括组成自主无线网状网络的两个以上的智能电源插座装置和负责所述自主无线网状网络组网的监控管理终端。
7. 如权利要求6所述的控制系统，其特征在于：还包括借助任一智能电源插座装置接入所述自主无线网状网络的移动管理单元。
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