CN205809620U - 基于物联网技术的智能节电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于物联网技术的智能节电系统，包括多个室内智能控制系统、服务器、客户终端和用户移动终端，所述客户终端设置在服务器中，所述服务器接入因特网，所述用户移动终端通过无线路由器连接服务器，每个室内智能控制系统包括中央控制器、带有面板插座的无线接收器和无线传感装置，所述中央控制器通过由多个无线路由器组成的局域网与服务器进行通讯连接，所述无线路由器通过网线连接服务器，所述中央控制器通过无线网络连接无线接收器，所述无线传感器模块通过无线网络与中央控制器相连。本智能节电系统可实现不受时间及空间限制的多客户端管理模式，操作方便，易于实现，为人们的生产和生活用电提供更加高效、便捷与智能的管理。

Description

基于物联网技术的智能节电系统

技术领域

本实用新型涉及一种智能节约电能系统，尤其涉及一种针对室内电路控制的物联网多客户端管理模式的智能节电管理系统，属于自动化和计算机技术交叉领域。

背景技术

随着科技的迅速发展，人类经济社会的发展对于能源的需求越来越大。我国由于人口基数的庞大，导致人均资源较为匮乏，能源供应出现紧张状态，在一定程度上阻碍了我国经济社会的发展。而在实际的生产生活中，由于人为管理疏漏和用户的自身原因导致的室内电器未及时关闭从而浪费电能的现象尤为普遍，因此提高单位的电路管理效率和实现室内的智能节电对于全社会节能减排有着非常重要的意义。

目前，市场上广泛运用的智能控制设备大多是独立工作的，工作模式较为单一。由于热释电传感器只能检测移动人体所辐射的红外，无法解决判断室内是否存在静止人员的情况。目前流行的智能节电设备很少运用于针对室内的智能电路控制，大多运用于室外等只需要检测是否有人经过的情况。此外，目前现有的电路控制系统也主要采用管理员通过固定终端来对大楼内部的电路进行管理控制，并没有与大楼内的传感器智能控制节电设备相联系，需要人为进行管理操控，功能较为单一，产品的运用灵活性较差，其管理终端的固定不可移动性也导致了单位管理人力的浪费。更为致命的是，此类产品安装施工与布线不方便，可扩展性差，改进较为困难。

物联网(Internet of Things，简称IOT)是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业革命。它的定义很简单：就是把所有物品通过信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。随着物联网技术的不断发展，使得人与物的相联越来越紧密，这为实现智能化管理能源使用成为可能，因此，针对目前市场上电路控制系统产品的缺陷，可利用物联网技术实现对室内电路控制的智能节电管理系统。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于物联网技术的智能节电系统，通过将室内传感器的智能节电设备与基于物联网技术远程管理的电路控制客户端相结合，来实现不受时间、空间限制的多客户端管理模式，形成一套专门针对室内电路控制的管理灵活的多模式智能节电管理系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为，一种基于物联网技术的智能节电系统，包括多个室内智能控制系统、服务器、客户终端和用户移动终端，所述客户终端设置在服务器中，所述服务器接入因特网，所述用户移动终端通过无线路由器连接服务器，每个室内智能控制系统包括中央控制器、带有面板插座的无线接收器和无线传感装置，所述中央控制器通过由多个无线路由器组成的局域网与服务器进行通讯连接，所述无线路由器通过网线连接服务器，所述中央控制器通过无线网络连接无线接收器，所述无线传感器模块通过无线网络与中央控制器相连。

作为本实用新型的一种改进，所述中央控制器、无线接收器和无线传感装置上均设有NRF2401无线模块，所述中央控制器与无线接收器之间以及中央控制器与无线传感装置之间均通过所述NRF2401无线模块进行数据传输。

作为本实用新型的一种改进， 所述中央控制器包括壳体、第一主控芯片、UART转WIFI模块、RS232转TTL转接板、第一NRF转TTL转接板、第一外接天线、第二外接天线和5VDC电源插口，所述RS232转TTL转接板的输入端和第一NRF转TTL转接板的输入端均与第一主控芯片相连，所述5VDC电源插口连接第一主控芯片的电源端，所述RS232转TTL转接板的输出端连接UART转WIFI模块的输入端，所述第一NRF转TTL转接板的输出端连接NRF2401无线模块的输入端，所述UART转WIFI模块的输出端连接第一外接天线，所述NRF2401无线模块的输出端连接第二外接天线。

作为本实用新型的一种改进， 所述中央控制器上至少设有“手动模式”按钮、“管理员模式”按钮、“自动模式”按钮和“请求控制权限”按钮，所有按钮均与第一主控芯片相连，并在“手动模式”按钮与第一主控芯片之间设有“手动模式”指示灯，在“管理员模式”按钮与第一主控芯片之间设有“管理员模式”指示灯，在“自动模式”按钮与第一主控芯片之间设有“自动模式”指示灯，在“请求控制权限”按钮与第一主控芯片之间设有“锁定”指示灯。

作为本实用新型的一种改进， 所述无线接收器包括壳体，在壳体内部设有第二主控芯片、第二NRF转TTL转接板、第一固态继电器、第二固态继电器和220VAC转5VDC模块电源，在壳体外部设有第一面板插座、第二面板插座、第三外接天线和220VAC电源插口，所述第二NRF转TTL转接板的输入端与第二主控芯片相连，所述第二NRF转TTL转接板的输出端与NRF2401无线模块的输入端相连，所述NRF2401无线模块的输出端连接第三外接天线；所述第一面板插座通过第一固态继电器与第二主控芯片相连，所述第二面板插座通过第二固态继电器与第二主控芯片相连，所述220VAC转5VDC模块电源的输出端连接第二主控芯片的电源端，220VAC转5VDC模块电源的输入端通过零线和火线连接220VAC电源插口，所述第一固态继电器和第二固态继电器通过火线连接220VAC电源插口，所述第一面板插座和第二面板插座通过零线和地线连接220VAC电源插口。

作为本实用新型的一种改进， 所述无线传感装置包括壳体，在壳体内部设有第三主控芯片、第三NRF转TTL转接板、光敏传感器和热释电传感器，在壳体外部设有第四外接天线和5VDC电源插口，所述第三NRF转TTL转接板的输入端与第三主控芯片相连，第三NRF转TTL转接板的输出端与NRF2401无线模块的输入端相连，所述NRF2401无线模块的输出端连接第四外接天线，所述光敏传感器和热释电传感器均与第三主控芯片相连；所述5VDC电源插口连接第三主控芯片的电源端，在所述热释电传感器的外端部设有菲涅尔透镜。

作为本实用新型的一种改进， 所述中央控制器上设有用于调节所述无线传感装置的信号采样时间的采样时间调整旋钮，所述采样时间调整旋钮与第一主控芯片相连。

作为本实用新型的一种改进， 所述第一主控芯片、第二主控芯片和第三主控芯片均采用C8051F340单片机实现。

作为本实用新型的一种改进，所述用户移动终端为手机或掌上电脑。

相对于现有技术，本实用新型的整体结构设计巧妙，拆卸组装维修更换方便，成本较低，系统由服务器和客户端和设置在各房间内的室内智能控制系统组成，通过多个无线路由器有线或无线桥接形成的WIFI局域网络进行系统各部分之间的信息传递，并通过室内智能控制系统中的无线传感装置（包括光敏传感器和热释电传感器）实现对电路的人工智能双重控制。用户既可通过用户移动终端连接系统设置在室内的WIFI局域网络来访问服务器数据库，也可通过因特网来访问服务器中的客户终端，管理员可通过系统客户终端设定控制电路指令来对各房间内的室内智能控制系统进行集中管控，并且当某房间内的电路未受管理员控制时，则该房间内的室内智能控制系统处于智能控制状态，此时室内智能控制系统对室内电路进行状态检测，根据检测信息智能控制室内相关电路（包括照明电路和其他电器电路）的通断，从而达到室内智能节电的效果，从而为人们的生产和生活用电提供更加高效、便捷与智能的管理。

附图说明

图1为本实用新型实施例的智能节电系统结构示意图。

图2为本实用新型实施例的中央控制器的内部结构示意图。

图3为本实用新型实施例的中央控制器的外部示意图。

图4为本实用新型实施例的无线接收器的内部结构示意图。

图5为本实用新型实施例的无线接收器的外部示意图。

图6为本实用新型实施例的无线传感装置的结构示意图。

图中：1-服务器，2-无线路由器，3-无线传感装置，4-无线接收器，5-中央控制器，6-第一外接天线，7- UART转WIFI模块，8- RS232转TTL转接板，9-第一主控芯片，10-NRF2401无线模块，11- 第一NRF转TTL转接板，12-5VDC电源插口，13-第一外接天线，14-第二外接天线，15-“自动模式”指示灯，16-“锁定”指示灯，17-“请求控制权限”按钮，18-“管理员模式”按钮，19-“自动模式”按钮，20-“管理员模式”指示灯，21-“手动模式”指示灯，22-“手动模式”按钮，23-面板插座，24-固态继电器，25- NRF2401无线模块，26-第三外接天线，27- 第二NRF转TTL转接板，28-第二主控芯片，29-零线，30-地线，31-火线，32-220VAC电源插口，33-220VAC转5VDC模块电源，34-第三外接天线，35-第一面板插座，36-第二面板插座，37-220VAC电源插口，38-第三主控芯片，39-5VDC电源插口，40-光敏传感器，41-菲涅尔透镜，42-热释电传感器，43-第三NRF转TTL转接板，44-第四外接天线，45- NRF2401无线模块。

具体实施方式

为了加深对本实用新型的理解和认识，下面结合附图对本实用新型作进一步描述和介绍。

如图1所示，一种基于物联网技术的智能节电系统，包括多个室内智能控制系统、服务器1、客户终端和用户移动终端，所述客户终端设置在服务器1中，所述服务器1接入因特网，所述用户移动终端通过无线路由器2连接服务器1。每个室内智能控制系统包括中央控制器5、带有面板插座的无线接收器4和无线传感装置3，所述中央控制器5通过由多个无线路由器2组成的局域网与服务器1进行通讯连接，所述无线路由器2通过网线连接服务器1，所述中央控制器5通过无线网络连接无线接收器4，所述无线传感器模块通过无线网络与中央控制器5相连。

本智能节电系统的管理员可采用用户移动终端（如手机或掌上电脑等）通过WIFI无线局域网或PC机通过因特网连接服务器1访问客户终端。所述客户终端以网页的形式直观展现，管理员可以不受时间及空间的限制通过互联网访问服务器1上的客户端页面进行相关权限的操作，让管理更为方便和快捷，节约了使用单位的人工使用和管理成本。进入客户终端管理网页后，通过相关的网页操作向服务器1传递电路的控制指令，服务器1接收后将管理员的指令存入服务器1的数据库中。与服务器1连接的室内智能控制系统中的中央控制器5定期向服务器1发送请求HTTP包，服务器1在收到该HTTP包后从数据库中调取管理员对该房间电路的控制指令返回给中央控制器5进行相应的电路操作。

具体的，如图2-6所示，中央控制器5通过WIFI无线连接室外的路由器连入系统的局域网络实现与服务器1的通讯。室内智能控制系统中的中央控制器5、无线接收器4和无线传感装置3上均设有NRF2401无线模块，所述中央控制器5与无线接收器4之间以及中央控制器5与无线传感装置3之间均通过所述NRF2401无线模块进行数据传输。另外，室内智能控制系统的各组成部件均为可拆卸移动。

进一步的，如图2所示，所述中央控制器5包括壳体，在壳体的内部设有第一主控芯片9、UART转WIFI模块7、RS232转TTL转接板8、第一NRF转TTL转接板11，在壳体的外部设有第一外接天线6和13、第二外接天线14和5VDC电源插口12，所述RS232转TTL转接板8的输入端和第一NRF转TTL转接板11的输入端均与第一主控芯片9相连，所述5VDC电源插口12连接第一主控芯片9的电源端，所述RS232转TTL转接板8的输出端连接UART转WIFI模块7的输入端，所述第一NRF转TTL转接板11的输出端连接NRF2401无线模块10的输入端，所述UART转WIFI模块7的输出端连接第一外接天线6，所述NRF2401无线模块10的输出端连接第二外接天线14。

更进一步的，如图6所示，所述无线传感装置3包括壳体，在壳体内部设有第三主控芯片38、第三NRF转TTL转接板43、光敏传感器40和热释电传感器42，在壳体外部设有第四外接天线44和5VDC电源插口39，所述第三NRF转TTL转接板43的输入端与第三主控芯片38相连，第三NRF转TTL转接板43的输出端与NRF2401无线模块45的输入端相连，所述NRF2401无线模块45的输出端连接第四外接天线44，所述光敏传感器40和热释电传感器42均与第三主控芯片38相连；所述5VDC电源插口39连接第三主控芯片38的电源端，在所述热释电传感器42的外端部设有菲涅尔透镜41。

更进一步的，所述中央控制器5上设有用于调节所述无线传感装置3的信号采样时间的采样时间调整旋钮，所述采样时间调整旋钮与第一主控芯片9相连。

室内智能控制系统中的无线传感装置3并不仅是一个传统意义上的人体或光线感应器，而且还通过上述的采样时间调整旋钮结合第三主控芯片38设定了一个采样时间t的限定条件。在采样时间t内，如果热释电传感器42检测到人时，采样时间t会被第三主控芯片38刷新置零并同时向中央控制器5发送室内有人信号，只要采样时间不结束则所述无线传感装置3会判断室内有人。如果在采样时间t结束，则其判断室内为无人，无线传感装置3将重新进入检测状态同时向中央控制器5发出无人结束信号。

更进一步的，如图4和5所示，所述无线接收器4包括壳体，在壳体内部设有第二主控芯片28、第二NRF转TTL转接板27、第一固态继电器24、第二固态继电器和220VAC转5VDC模块电源33，在壳体外部设有第一面板插座23和35、第二面板插座36、第三外接天线34和220VAC电源插口32和37，所述第二NRF转TTL转接板27的输入端与第二主控芯片28相连，所述第二NRF转TTL转接板27的输出端与NRF2401无线模块25的输入端相连，所述NRF2401无线模块25的输出端连接第三外接天线34；所述第一面板插座35通过第一固态继电器24与第二主控芯片28相连，所述第二面板插座36通过第二固态继电器与第二主控芯片28相连，所述220VAC转5VDC模块电源33的输出端连接第二主控芯片28的电源端，220VAC转5VDC模块电源33的输入端通过零线29和火线31连接220VAC电源插口32，所述第一固态继电器24和第二固态继电器通过火线31连接220VAC电源插口32，所述第一面板插座35和第二面板插座36通过零线29和地线30连接220VAC电源插口32。在实际使用中，采用提醒标签提示用户采用第一面板插座35连接照明电路，而采用第二面板插座36来连接普通电器电路，从而将照明电路与普通电器电路进行分开处理，更适用于日常生活与生产。

更进一步的，如图3所示，在所述中央控制器5的壳体上还至少设有“手动模式”按钮22、“管理员模式”按钮18、“自动模式”按钮19和“请求控制权限”按钮17，这四个按钮均与第一主控芯片9相连，并在每个按钮与第一主控芯片9之间设有指示灯，具体包括有“管理员模式”指示灯20、“手动模式”指示灯21、“自动模式”指示灯15和“锁定”指示灯16。其中是在“手动模式”按钮22与第一主控芯片9之间设有“手动模式”指示灯21，在“管理员模式”按钮18与第一主控芯片9之间设有“管理员模式”指示灯20，在“自动模式”按钮19与第一主控芯片9之间设有“自动模式”指示灯15，在“请求控制权限”按钮17与第一主控芯片9之间设有“锁定”指示灯16。

中央控制器5主要有以下三种功能：一是用于通过与室外的路由器组连接与服务器1进行通讯，二是用于处理无线传感装置3发送过来的信号并向无线收发器发出正确的指令，三是用于向室内用户提供“手动”、“管理员”及“自动”等多种室内智能控制系统的工作模式以解决用户的特殊工作要求。

当某房间内的室内智能控制系统的中央控制器5收到无线传感装置3传来的室内灯光充足（用户可根据实际情况来微调无线传感装置3上光敏传感器40的灵敏度来进行调节）的信号，并且之后收到无线传感装置3上的热释电传感器42传来室内有人信号后向无线接收器4发出开启电源电路（不含照明电路）的信号（即只向与第二面板插座36相连的第二固态继电器发送闭合信号）。而当收到无线传感装置3传来室内灯光昏暗的信号并且之后收到无线传感装置3上的热释电传感器42传来室内有人信号后向无线接收器4发出开启电源电路（包含照明电路）的信号（即一方面向与第二面板插座36相连的第二固态继电器发送闭合信号，另一方面也向与第一面板插座35相连的第一固态继电器发送闭合信号。），随后直到无线传感装置3传来室内无人信号后向无线接收器4发出关闭电路的信号。

当用户按下中央控制器5上的“手动模式”按钮22或“管理员模式”按钮18时，中央控制器5上的相应的“手动模式”指示灯21和“管理员模式”指示灯20亮起，并且同时向无线传感装置3及无线接收器4发送该手动模式开启或关闭信号，此时室内智能控制系统进入或退出了手动工作模式。在室内智能控制系统进入手动工作模式后，无线接收器4对第一面板插座35上连接的照明电路进行相应的电路开关操作并且无线传感装置3进入采样时间t检测环节。在无线传感装置3处于采样时间t内时，房间里只要有人在所述的室内智能控制系统就不会自动跳出该手动工作模式。当用户离开房间时，可通过按下中央控制器5上的“自动模式”按钮19使无线传感装置3结束此前的采样时间t重新进入检测状态，中央控制器5上指示灯也会相应的跳转，此时，室内智能控制系统便从手动工作模式进行自动工作模式。即使用户离开房间时忘记执行工作模式切换操作时，在当无线传感装置3的采样时间t结束时，中央控制器5收到无线传感装置3发送的无人结束信号，室内智能控制系统也会跳出手动工作模式而进入自动工作模式进行智能节电控制。

在当管理员通过客户终端对某个房间的室内智能控制系统进行控制时，则该房间的室内智能控制系统的状态进入管理员模式并锁定，室内智能控制系统将不再对房间内的电路进行智能控制，室内用户也无法使用中央控制器5选择手动工作模式，室内智能控制系统将停止正常运作。此时，室内用户可通过中央控制器5上的“请求控制权限”按钮17发送信号给客户终端请求解锁，只有在管理员通过客户终端向该房间发出解除锁定指令时，该房间的室内智能控制系统会跳出锁定工作模式而进入自动工作模式，开始正常运作。

另外，当某房间的电路未受管理员控制时，则该房间的室内智能控制系统处于智能控制状态，此时室内智能控制系统对室内用电设备的状态进行检测，根据检测信息智能控制室内相关电路的通断，从而达到室内智能节电的效果。

更进一步的，上述的第一主控芯片9、第二主控芯片28和第三主控芯片38均采用C8051F340单片机实现。

更进一步的，所述用户移动终端为手机或掌上电脑。

此外，本系统的客户终端拥有用户独特的信息反馈机制，不具有管理权限的游客用户可以通过移动终端连接系统设置在室内的WIFI局域网络或直接通过因特网来访问游客客户端页面向服务器1数据库反馈信息，管理员可通过管理员控制页面实时观察以及时处理。采用这种机制不仅拓宽了用户反映问题的渠道，同时也大大提高了使用单位后勤管理的效率，使管理人员可以及时发现问题并对问题作出及时有效的处理。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本实用新型的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本实用新型权利要求所保护的范围。在权利要求中，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件。单词第一、第二以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些单词解释为名称。

Claims (9)

1.一种基于物联网技术的智能节电系统，其特征在于：包括多个室内智能控制系统、服务器、客户终端和用户移动终端，所述客户终端设置在服务器中，所述服务器接入因特网，所述用户移动终端通过无线路由器连接服务器，每个室内智能控制系统包括中央控制器、带有面板插座的无线接收器和无线传感装置，所述中央控制器通过由多个无线路由器组成的局域网与服务器进行通讯连接，所述无线路由器通过网线连接服务器，所述中央控制器通过无线网络连接无线接收器，所述无线传感器模块通过无线网络与中央控制器相连。

2.如权利要求1所述的基于物联网技术的智能节电系统，其特征在于，所述中央控制器、无线接收器和无线传感装置上均设有NRF2401无线模块，所述中央控制器与无线接收器之间以及中央控制器与无线传感装置之间均通过所述NRF2401无线模块进行数据传输。

3.如权利要求2所述的基于物联网技术的智能节电系统，其特征在于，所述中央控制器包括第一主控芯片、UART转WIFI模块、RS232转TTL转接板、第一NRF转TTL转接板、第一外接天线、第二外接天线和5VDC电源插口，所述RS232转TTL转接板的输入端和第一NRF转TTL转接板的输入端均与第一主控芯片相连，所述5VDC电源插口连接第一主控芯片的电源端，所述RS232转TTL转接板的输出端连接UART转WIFI模块的输入端，所述第一NRF转TTL转接板的输出端连接NRF2401无线模块的输入端，所述UART转WIFI模块的输出端连接第一外接天线，所述NRF2401无线模块的输出端连接第二外接天线。

4.如权利要求3所述的基于物联网技术的智能节电系统，其特征在于，所述中央控制器上至少设有“手动模式”按钮、“管理员模式”按钮、“自动模式”按钮和“请求控制权限”按钮，所有按钮均与第一主控芯片相连，并在“手动模式”按钮与第一主控芯片之间设有“手动模式”指示灯，在“管理员模式”按钮与第一主控芯片之间设有“管理员模式”指示灯，在“自动模式”按钮与第一主控芯片之间设有“自动模式”指示灯，在“请求控制权限”按钮与第一主控芯片之间设有“锁定”指示灯。

5.如权利要求4所述的基于物联网技术的智能节电系统，其特征在于，所述无线接收器包括壳体，在壳体内部设有第二主控芯片、第二NRF转TTL转接板、第一固态继电器、第二固态继电器和220VAC转5VDC模块电源，在壳体外部设有第一面板插座、第二面板插座、第三外接天线和220VAC电源插口，所述第二NRF转TTL转接板的输入端与第二主控芯片相连，所述第二NRF转TTL转接板的输出端与NRF2401无线模块的输入端相连，所述NRF2401无线模块的输出端连接第三外接天线；所述第一面板插座通过第一固态继电器与第二主控芯片相连，所述第二面板插座通过第二固态继电器与第二主控芯片相连，所述220VAC转5VDC模块电源的输出端连接第二主控芯片的电源端，220VAC转5VDC模块电源的输入端通过零线和火线连接220VAC电源插口，所述第一固态继电器和第二固态继电器通过火线连接220VAC电源插口，所述第一面板插座和第二面板插座通过零线和地线连接220VAC电源插口。

6.如权利要求5所述的基于物联网技术的智能节电系统，其特征在于，所述无线传感装置包括壳体，在壳体内部设有第三主控芯片、第三NRF转TTL转接板、光敏传感器和热释电传感器，在壳体外部设有第四外接天线和5VDC电源插口，所述第三NRF转TTL转接板的输入端与第三主控芯片相连，第三NRF转TTL转接板的输出端与NRF2401无线模块的输入端相连，所述NRF2401无线模块的输出端连接第四外接天线，所述光敏传感器和热释电传感器均与第三主控芯片相连；所述5VDC电源插口连接第三主控芯片的电源端，在所述热释电传感器的外端部设有菲涅尔透镜。

7.如权利要求6所述的基于物联网技术的智能节电系统，其特征在于，所述第一主控芯片、第二主控芯片和第三主控芯片均采用C8051F340单片机实现。

8.如权利要求3-7任一项所述的基于物联网技术的智能节电系统，其特征在于，所述中央控制器上设有用于调节所述无线传感装置的信号采样时间的采样时间调整旋钮，所述采样时间调整旋钮与第一主控芯片相连。

9.如权利要求8所述的基于物联网技术的智能节电系统，其特征在于，所述用户移动终端为手机或掌上电脑。