CN204651612U - 一种具有监测控制负载电器的智能插座系统 - Google Patents

一种具有监测控制负载电器的智能插座系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种具有监测控制负载电器的智能插座系统,该系统包括:智能插座,其包括:多个电气插座,每个电气插座包括采集模块、控制模块、插座标识码;采集模块、控制模块均串接在电气插座的电源线上;与所述多个电气插座连接的微处理器,其包括处理模块、存储模块、通信模块;处理模块分别与采集模块及控制模块连接;与智能插座通信连接的云端服务器;与云端服务器通信连接的智能终端,用于接收识别信息及下发控制指令,实现控制电气插座的开关状态和/或分档定时。本智能插座系统可同时对接入的多个负载电器进行智能识别、实时监测及控制,且安全系数较高、智能化程度高和用户体验感好。

Description

一种具有监测控制负载电器的智能插座系统
技术领域
[0001] 本发明涉及了插座领域,特别是涉及了一种具有监测控制负载电器的智能插座系统。
背景技术
[0002] 智能插座(Smart Plug),随着物联网的发展,和智能家居伴随发展的产品。智能插座,通常指内置WIFI模块,通过智能终端来进行功能操作的插座,最基本的功能为遥控插座通断电流及设定插座的定时开关;目前智能插座不主打安全方面的功能,而是强调家居的智能化,智能插座通常与家电设备配合使用,以实现定时开关等功能,会自动检测负载电器的电流变化从而断电,彻底消除待机能耗问题,节能减排、绿色环保,有的甚至加入防雷击、防短路、防过载、防漏电的功能,消除开关电源或电器时产生电脉冲等功能。
[0003] 随着物联网技术的提升,演化出多功能的远程控制智能插座,但现有智能插座具有较多的不确定性,由于智能终端实际控制的是插座端的电子开关(如电子继电器、可控硅等具有开关功能的电子元器件),而当插座上的负载电器类型发生变化时,其智能获取到插座上电子开关的开关状态,但无法在智能终端上显示实际的负载电器类型,使得智能终端存在与实际负载状态不一致情况,导致用户的无效控制,极有可能造成用电安全事故。当能通过插座识别电器设备的类型,则将在智能系统中对电器设备的远程控制带来很大的帮助。目前较多智能插座虽有识别负载电器类型的功能,但主要是通过内置的处理器实现,处理器本身的存储有限,无法很好满足大量不同类型的负载电器识别且较难实现数据共享,同时也降低了处理器的工作效率及其使用寿命,无形中提高了使用成本。现有智能插座无法同时对多个负载电器进行识别、监测与控制,甚至是控制负载电器的运行状态,不能很好满足物联网的快速发展,无法让用户真正体会到物联网技术特别是智能插座给生活带来的便利。
发明内容
[0004] 为了解决上述现有技术的不足,本发明提供了一种同时对接入的多个负载电器进行智能识别、实时监测及控制,且安全系数较高、智能化程度高和用户体验感好的智能插座系统,云端服务器智能识别处理提高了智能插座内置微处理器的工作效率且实现大数据的共享以实现多类型多系列的负载电器识别,通过智能终端可实时监测控制多个负载电器,特别是控制小功率负载电器的运行状态,如分挡定时,以满足用户对负载电器智能变化运行状态的需求;而且该智能插座系统具有双重安全保护功能,智能终端和微处理器均具有负载电器异常及待机过长提醒或切断保护,进一步提高其安全系数。
[0005] 本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现:
[0006] 一种具有监测控制负载电器的智能插座系统,其包括:
[0007] 智能插座,其包括:多个电气插座,每个电气插座包括用于采集流经负载电器的至少一用电信息的采集模块、用于接收并执行由微处理器发送的控制信号的控制模块、插座标识码;其中,采集模块、控制模块均串接在电气插座的电源线上;
[0008] 与所述多个电气插座连接的微处理器,其包括处理模块、与处理模块连接的存储模块、用于连接处理模块与云端服务器的通信模块;其中,处理模块分别与采集模块及控制模块连接,用于读取采集的用电信息并进行处理获得相应的用电特征值及发送控制信号至控制模块;
[0009] 与智能插座通信连接的云端服务器,预存有与多种不同类型负载电器绑定的用电特征参数表,该云端服务器用于识别负载电器类型,其与插座标识码进行绑定为识别信息发送至智能终端;
[0010] 与云端服务器通信连接的智能终端,用于接收识别信息及下发控制指令;基于控制指令,控制模块采取相应动作,采取相应动作包括:控制电气插座的开关状态和/或分档定时。
[0011] 进一步地,所述控制模块为可控硅控制模块。
[0012] 进一步地,每个电气插座还包括与微处理器连接的状态提示模块和/或按键开关模块;所述状态提示模块作为每个电气插座的提示信息输出接口 ;所述按键开关模块用以接收或发送实时控制信号,实现电气插座的开关。
[0013] 进一步地,采取相应动作还包括调暗灯和/或调速和/或延时调暗灯和/或延时调速。
[0014] 进一步地,所述微处理器还包括与所述处理模块连接的检测模块和/或蜂鸣器;所述检测模块用于判断用电特征值是否超过预设限值和/或超过预设待机时长;所述蜂鸣器用于接收微处理器控制信号发出报警信号。
[0015] 进一步地,所述微处理器还包括与所述处理模块连接总开关模块,用于控制所有电气插座的开关状态。
[0016] 进一步地,所述云端服务器包括数据库和数据处理模块,所述数据库用于储存与多种不同类型负载电器绑定的用电特征参数表及储存从所述处理模块发送的插座标识码及对应的用电特征值,所述数据处理模块用于将接收的用电特征值与用电特征参数表中的每一用电特征参数进行运算比对,以识别负载电器类型。
[0017] 本发明具有如下有益效果:
[0018] 本智能插座系统可同时智能识别、监测与控制多个接入的不同类型的负载电器,通过智能终端识别显示负载电器类型,并对其进行监测与控制,解决了现有智能插座无法同时对多个负载电器的识别监控及因负载电器类型更换而导致无效控制造成的用电安全事故;本智能插座系统可对小功率负载电器的多种运行状态进行控制,用户可通过智能终端下发控制指令实现对其的控制,如换挡、延时换挡和分档定时,以满足用户对负载电器变化运行状态的需求及提高用户的体验感,和适应物联网技术的快速发展,可适用于家居及物联网系统。
附图说明
[0019] 图1为本发明智能插座系统的原理框图;
[0020] 图2为本发明智能插座系统的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
[0021] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
[0022] 请参阅图1,其显示了一种具有监测控制负载电器的智能插座,其包括智能插座、与所述智能插座通信连接的云端服务器、与云端服务器通信连接的智能终端,所述智能插座包括多个电气插座及与所述多个电气插座连接的微处理器。
[0023] 每个电气插座包括电力插孔、采集模块、控制模块、插座标识码、状态提示模块、按键开关模块。其中,
[0024] 电力插孔,用于连接负载电器的插头实现导电连接为负载电器供电,所述电力插孔可以是两脚或三脚插孔,还可以是USB插孔或其他类型的插孔。
[0025] 采集模块,串接在电气插座的电源线且与微处理器连接,用于采集流经负载电器的至少一用电信息;所述用电信息可以是电流、电压、功率等;所述采集模块优选精度5MA的电流采集模块。
[0026] 控制模块,串接在电气插座的电源线且与微处理器连接,用于接收由微处理器发送的控制指令并作出相应动作;该动作可以是控制电气插座的开和关,也可以是调节照明装置的亮度或风扇装置的风速,还可以是对照明装置或风扇装置不同亮度及风速档位的分别定时;所述控制模块可以是继电器控制模块,还可以是可控硅控制模块,也可以是MOS管控制模块;本发明多个电气插座的控制模块优选为可控硅控制模块和继电器控制模块。
[0027] 插座标识码,作为各个电气插座的唯一标识码,以确保可准确表征智能插座内的各个电器插座。
[0028] 状态提示模块,其与微处理器连接,作为每个电气插座的提示信息输出接口,用于接收并完成微处理器下发的指令,进而输出相应的提示信号;所述状态提示模块优选但不局限于发光元件,该发光元件优选为可呈现不同颜色的发光二极管。每个电气插座的提示信息是通过对发光元件的发光状态的控制,呈现出对应电气插座的状态信息,如状态指示模块显示绿色时,表明该电力插座的供电处于开通状态;显示黄色闪烁或黄色闪烁特定次数时,表明该电力插座的供电时间超出预设时间;显示红色闪烁或红色闪烁特定次数时,表明该电力插座的供电状态出现问题,如负载电器短路或异常等等;无显示时,表明该电力插座的供电状态处于断开状态。
[0029] 按键开关模块,与微处理器连接,用以接收或发送实时控制指令,实现开或关对应插座的电力供应及实现智能终端与按键开关模块实时显示电器插座的开关状态;所述按键开关模块可以是机械按键或触摸按键。
[0030] 优选地,还包括市电输入端与智能插座之间连接的一电源保护电路,电源保护电路包括过载保护电路和/或浪涌吸收电路和/或安规电路;过载保护电路优选为250V 1A的保险管当该电力插座负载超过额定值时熔断保险管以避免过载引起安全事故,浪涌吸收电路用于吸收电流避免受市电浪涌电流的冲击以延长负载电器的使用寿命。
[0031] 所述微处理器包括:处理模块、检测模块、存储模块、通信模块、蜂鸣器、AC-DC模块及总开关模块。其中,
[0032] 处理模块,用于读取每一插座标识码对应的采集模块采集的用电信息并进行信号处理,分析计算获得相应的用电特征值且发送至云端服务器,并对电量进行累加再与插座标识码和该时间段的时间参数信息进行绑定发送至云端服务器,以提供该时间段内的电量信息,以备监测与查询;所述处理模块还分别与控制模块、状态指示模块及按键开关模块连接,用于将控制信号下发至控制模块以实现对电气插座的控制,该控制信号可以是微处理器所储存的控制信号,还可以是云端服务器或智能终端下发控制指令至微处理器,微处理器分析处理并从获取对应的控制信号;所述处理模块接收到具有时间信息的控制指令,自动读取时间信息并计算时间常数,若是多个具有时间信息的控制指令,所述处理模块读取所有时间信息及从云端服务器获得的当前时间相互比较,并按照时间顺序排序执行所对应的控制指令。
[0033] 存储模块,与处理模块连接并储存控制信号和预设的用电信息的预设限值及待机时长;所述控制信号与智能终端下发的控制指令预先建立对应关系。
[0034] 通信模块,所述处理模块通过通信模块与云端服务器或智能终端连接,用于发送与接收数据和/或指令;该通信模块可以是WIFI模块,但不局限于此;优选地,所述WIFI模块与处理模块是通过UART进行数据和/或指令传输,与云端服务器是通过TCP连接进行数据和/或指令传输。
[0035] 检测模块,分别与所述处理模块和存储模块连接,用于将用电特征值与预设的用电信息的预设限值对比,若检测超出预设限值,即过流、过载等异常,则处理模块智能切断电气插座的供电和/或通过通信模块将异常情况体现在智能终端上;用于将待机时长与预设的待机时长对比,若检测超出预设待机时长,则处理模块智能延时切断电气插座的供电和/或通过通信模块向云端服务器发送警报信息并体现在智能终端上,用户可根据实际情况决定是否关闭对应的电气插座。
[0036] 蜂鸣器,与所述处理模块连接,当检测模块发现负载电器短路或异常时,所述处理模块发送指令至蜂鸣器,蜂鸣器发出连续4声的报警信号,同时对应的电气插座内的状态指示模块以黄色闪烁作为提示;当检测到负载电器待机超过设定时间,则处理模块控制蜂鸣器发出连续2声的报警信号,同时对应的电气插座内的状态指示模块以红色闪烁作为提不O
[0037] AC-DC模块,所述微处理器通过AC-DC模块与市电输入模块连接,为微处理器工作提供电力。
[0038] 总开关模块,与所述处理模块连接,用于一键控制所有电气插座的开关状态,也可通过智能终端下发指令通过所述处理模块控制总开关模块,实现童锁功能;当需要解开童锁时,可通过智能终端下发解锁指令以解开童锁,也可长摁该总开关模块6~8s解开童锁。
[0039] 所述云端服务器包括:数据库及数据处理模块,其中,
[0040] 数据库,用于预存多种不同类型负载电器的用电特征参数表,不同类型负载电器表,和将储存从所述处理模块发送的插座标识码及对应的用电特征值、电量信息;所述用电特征参数至少包括启动电力、稳态电力,启动电力为负载电器启动时的瞬间电流值,稳态电力为负载电器正常工作时的电流值;多种不同类型负载电器的用电特征参数表储存有用电特征参数与负载电器类型的绑定信息,以识别接通每一电气插座上的负载电器类型,其可以依负载电器的基准用电曲线(如启动电力和稳态电力等用电信息),建成多种不同类型负载电器的用电特征参数表,也可以通过智能插座原有的采集功能且通过云端服务器和智能终端收集用电信息定义负载电器类型作为新的绑定信息储存入该用电特征参数表,该表存储在云端服务器上,可将所有关联的智能插座自定义的绑定信息上传储存入该用电特征参数表,以实现针对同一类型负载电器的多种不同型号电器快速智能识别,即当用户家庭有新的负载电器,无需再自定义负载电器类型,通过云端服务器快速智能识别该负载电器类型。
[0041] 数据处理模块,用于读取每一插座标识码对应的用电特征值并与预设的用电特征参数表中的每一用电特征参数进行运算比对,以识别获得该插座标识码所对应的负载电器类型,并将负载电器类型与插座标识码的对应关系绑定成识别信息发送至智能终端以显示电气插座上所接通的负载电器类型。
[0042] 现有技术将该用电特征参数表建立储存在微处理器上,虽然可以增加新的绑定信息,但本身其储存量有限制,较难实现大数据的共享且实现的成本较高,同时微处理器也作为识别处理模块,进一步缩短微处理器的使用寿命、降低微处理器的工作效率及提高开发成本;而将其建立储存在云端服务器,不仅实现了大数据的共享且不受限于存储容量的问题,同时对用电信息进行数据处理识别负载电器类型,减少微处理器的工作量,进一步提高微处理器的工作效率及延长其使用寿命。
[0043] 智能终端,用于显示每个电气插座所连接的负载电器类型及发送控制指令至云端服务器,云端服务器再发送至处理模块,处理模块接收到控制指令并下发以驱动控制模块进行相应的动作,并返回控制状态至智能终端。
[0044] 结合图2对基于云端服务器和智能终端对多个负载电器进行识别、监测与控制的智能插座的控制方法做如下的描述,优选采用WIFI网络,具体控制方法如下:
[0045] a、智能插座的初始化,判断插座是否已接入WIFI网络,若未接入,则继续初始化至接入WIFI网络;若已接入,则到达步骤b ;
[0046] b、智能终端绑定智能插座,并与之通信连接;
[0047] C、多个负载电器插入智能插座,获得对应的用电特征值;
[0048] c-1、采集流经每一电气插座接通的负载电器上的用电信息;
[0049] c-2、微处理器读取用电信息进行信号处理并计算,获得该周期内的每一电器插座(插座标识码)对应的用电特征值及电量信息;
[0050] c-3、判断每一负载电器是否过流或过载,若否,则进入步骤d ;若是,则在其对应的电气插座上的状态指示呈现黄色闪烁,同时蜂鸣器连续发出4声报警信号,且将过流或过载信息发送至智能终端显示以告知用户;
[0051] d、云端服务器通过WIFI网络接收并处理用电特征值以识别负载电器类型;
[0052] 云端服务器将接收的用电特征值逐一与预设用电特征参数表中的每一用电特征参数进行运算比对,识别出对应的负载电器类型,且与相应的插座标识码绑定成识别信息,并发送至智能终端;
[0053] e、智能终端接收负载电器类型;下发控制指令实现控制负载电器的开关状态和/或分档定时动作;
[0054] 智能终端接收识别信息并显示每一电器插座所接通的负载电器类型;智能终端根据不同负载电器类型的运行状态选择性发送控制指令至智能插座,具体为智能终端发送控制指令至云端服务器,云端服务器再通过WIFI模块下发至智能插座上的微处理器;
[0055] f、微处理器对接收的控制指令进行解析校验,若控制指令正确,则从存储模块中读取对应的控制信号并下发至控制模块及相应的状态指示显示;若控制指令错误,则处理模块发送“错误指令”至智能终端,返回步骤a ;
[0056] g、完成控制指令的相应动作并发送“完成”至智能终端,并返回步骤a。
[0057] 对于大功率负载电器,则控制指令可以是开关对应的电气插座;对于小功率负载电器,如风扇或台灯等,则控制指令除了开关对应电气插座,还可以是对其进行调速或调暗,或/和对不同风速和亮度档位进行分别定时。
[0058] 下面以风扇作为小功率负载电器例子,对基于云端服务器和智能终端的智能插座控制风扇的换挡和/或延迟换挡和/或分档定时做如下的描述:
[0059] A、智能终端显示负载电器类型为小功率负载电器,且其处于最高档位的工作状态;
[0060] 风扇接通智能插座,其对应电气插座内的控制模块为可控硅控制模块;智能终端显示该负载电气类型为风扇,且风扇处于最高档位的工作状态;
[0061] B、智能终端预设换挡和/或延迟换挡和/或分档定时控制指令并下发至云端服务器;该分档定时控制指令包括多个控制指令,每一控制指令包括开始时间、截止时间、时间常数、档位、定时结束后保持该状态或返回初始状态或结束;
[0062] 智能终端下发至少一条控制指令至云端服务器,云端服务器再通过WIFI模块下发至智能插座上的微处理器;每一控制指令包括开始时间、截止时间、时间常数、档位、定时结束后保持该状态或返回初始状态或关闭插座;
[0063] 用户对风扇的调节一般分为:换挡、延时换挡、分档定时;换挡对应的控制指令包括档位;延时换挡对应的控制指令为延迟时间、档位;分档定时对应的控制指令为多个控制指令集合,第一控制指令包括开始时间、截止时间、时间常数、档位、定时完成后保持当前状态或返回初始状态,第二控制指令包括开始时间、截止时间、时间常数、档位、定时完成后保持当前状态或返回初始状态,第N控制指令包括开始时间、截止时间、时间常数、档位、定时完成后关闭插座,集合内优选按照开始时间进行排序,后一控制指令的开始时间相等或晚于前一控制指令的截止时间。
[0064] 具体实现时,智能终端可根据最高档位工作状态输出的功率,用户进行自定义转速档位,并将转速档位对应的功率参数范围储存并同步至微处理器;
[0065] C、云端服务器接收并发送换挡和/或延迟换挡和/或分档定时控制指令至微处理器,微处理器接收换挡和/或延迟换挡和/或分档定时控制指令形成相应的控制信号,通过控制模块实现换挡和/或延迟换挡和/或分档定时动作。
[0066] 具体实现时,微处理器从云端服务器接收到控制指令及当前的时间数据,微处理器读取每一控制指令的时间信息,并将多个时间信息及当前时间数据相互比较,按照时间顺序排序,逐一完成控制指令;
[0067] D、完成每一控制指令的相应动作,微处理器采集反馈信号,并将该反馈信号与控制指令对应的初始化反馈信号对比,判断是否执行了相应的工作,若否返回步骤C,若是则继续完成下一控制指令;
[0068] E、完成所有控制指令的相应动作并发送“完成”至智能终端,并返回步骤A。
[0069] 本智能插座系统可对风扇进行多种运行状态的控制,特别是分档定时,当用户晚上休息时,可根据夜间不同时间段的温差对各个档位分别定时,人性化地满足用户的实际需求,解决了现有风扇一档定时,要么风速太高容易着凉,要么太低又太热的问题,进一步提高用户的使用舒适度及智能插座系统的人性化和智能化。
[0070] 对于台灯等其他小功率负载电器,通过智能插座系统实现控制台灯的运行状态,工作原理与控制风扇相同,在此不再赘述。
[0071] 以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制,但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案,均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有监测控制负载电器的智能插座系统,其包括: 智能插座,其包括:多个电气插座,每个电气插座包括用于采集流经负载电器的至少一用电信息的采集模块、用于接收并执行由微处理器发送的控制信号的控制模块、插座标识码;其中,采集模块、控制模块均串接在电气插座的电源线上; 与所述多个电气插座连接的微处理器,其包括处理模块、与处理模块连接的存储模块、用于连接处理模块与云端服务器的通信模块;其中,处理模块分别与采集模块及控制模块连接,用于读取采集的用电信息并进行处理获得相应的用电特征值及发送控制信号至控制丰吴块; 与智能插座通信连接的云端服务器,预存有与多种不同类型负载电器绑定的用电特征参数表,该云端服务器用于识别负载电器类型,其与插座标识码进行绑定为识别信息发送至智能终端; 与云端服务器通信连接的智能终端,用于接收识别信息及下发控制指令;基于控制指令,控制模块采取相应动作,采取相应动作包括:控制电气插座的开关状态和/或分档定时。
2.根据权利要求1所述的智能插座系统,其特征在于,所述控制模块为可控硅控制模块。
3.根据权利要求1所述的智能插座系统,其特征在于,每个电气插座还包括与微处理器连接的状态提示模块和/或按键开关模块;所述状态提示模块作为每个电气插座的提示信息输出接口 ;所述按键开关模块用以接收或发送实时控制信号,实现电气插座的开关。
4.根据权利要求1所述的智能插座系统,其特征在于,采取相应动作还包括调暗灯和/或调速和/或延时调暗灯和/或延时调速。
5.根据权利要求1所述的智能插座系统,其特征在于,所述微处理器还包括与所述处理模块连接的检测模块和/或蜂鸣器;所述检测模块用于判断用电特征值是否超过预设限值和/或超过预设待机时长;所述蜂鸣器用于接收微处理器控制信号发出报警信号。
6.根据权利要求1所述的智能插座系统,其特征在于,所述微处理器还包括与所述处理模块连接总开关模块,用于控制所有电气插座的开关状态。
7.根据权利要求1所述的智能插座系统,其特征在于,所述云端服务器包括数据库和数据处理模块,所述数据库用于储存与多种不同类型负载电器绑定的用电特征参数表及储存从所述处理模块发送的插座标识码及对应的用电特征值,所述数据处理模块用于将接收的用电特征值与用电特征参数表中的每一用电特征参数进行运算比对,以识别负载电器类型。
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