TWI668933B - 智慧開關系統及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一種智慧開關系統，包括無線閘道、智慧單火線開關、負載。無線閘道用於產生喚醒信號，並耦合至交流電源網路，還用於發送控制信號至智慧單火線開關。智慧單火線包括第一無線通訊單元，具有休眠模式和喚醒模式，處於喚醒模式的第一無線通訊單元用於接收無線閘道發送的控制信號；零功耗喚醒單元，用於接收並轉換喚醒信號以喚醒第一無線通訊單元；第一控制器，電連接於第一無線通訊單元，用於分析控制信號以輸出切換信號；切換單元，電連接於第一控制器與負載之間，用於根據切換信號執行導通或斷開以改變負載的使用狀態，從而避免流過第一無線通訊單元的電流流到負載上，造成不必要的電能消耗。本發明還提供了一種智慧開關系統的控制方法。

Description

智慧開關系統及其控制方法
本發明涉及一種智慧開關系統及其控制方法，尤其涉及一種具有休眠和喚醒功能的智慧單火線開關系統及其控制系統。
目前大部分的電器開關多為單火線開關，使用時僅實現本地控制。若將無線模組整合到單火線開關中，也就是將無線模組與負載串聯起來。無線模組必須由單火線供電，而一般藍牙或者Zigbee等無線模組的工作功耗電流在數毫安培培或數十毫安培培，流過無線模組的電流同時也會流到負載上，如果該負載為燈具，則會引起燈具閃爍的問題，從而造成不必要的電能消耗。
有鑑於此，有必要提供一種智慧開關系統，避免流過無線模組的電流同時也會流到負載上，如果該負載為燈具，則會引起燈具閃爍的問題，從而造成不必要的電能消耗。
有鑑於此，還有必要提供一種上述智慧開關系統的控制方法，避免流過無線模組的電流同時也會流到負載上，如果該負載為燈具，則會引起燈具閃爍的問題，從而造成不必要的電能消耗。
一種智慧開關系統，包括無線閘道、多個智慧單火線開關、多個負載，每個智慧單火線開關與所述多個負載中的一個負載串聯連接於火線與零線之間，其特徵在於：所述無線閘道用於產生喚醒信號，並將所述喚醒信號耦合至由火線及零線組成的交流電源網路，還用於發送控制信號至所述智慧單火線開關；所述每個智慧單火線開關包括：第一無線通訊單元，包含喚醒模式及休眠模式，處於喚醒模式的所述第一無線通訊單元用於接收所述無線閘道發送的所述控制信號；零功耗喚醒單元，電連接於所述第一無線通訊單元，用於接收來自於交流電源網路的喚醒信號，並將所述喚醒信號轉換成諧振電壓信號以喚醒處於休眠模式的所述第一無線通訊單元；第一控制器，電連接於所述第一無線通訊單元，用於分析所述第一通信單元接收的控制信號，並輸出切換信號；以及切換單元，電連接於所述第一控制器與該負載之間，用於根據所述第一控制器輸出的所述切換信號執行導通或斷開以改變該負載的使用狀態。
優選地，智慧單火線開關系統還包括雲服務平臺，用於根據使用者使用移動終端發出的指令向所述無線閘道發送所述查詢信號
優選地，智慧單火線開關系統還包括雲服務平臺，用於根據使用者使用移動終端發出的指令向所述無線閘道發送所述查詢信號。
每個負載具有對應的編碼、名稱及位置資訊。
優選地，所述無線閘道包括：第二無線通訊單元，用於接收所述雲服務平臺的查詢信號；第二控制器，存儲有所述多個負載對應的8位元編碼、名稱、位置資訊及與所述編碼一一對應的中心頻率的清單，用於根據所述查詢信號及所述清單確定負載對應的中心頻率，以生成具有所述中心頻率的喚醒信號；以及遠端喚醒單元，電連接於所述第二控制器，用於將所述第二控制器生成的具有中心頻率的喚醒信號耦合至所述交流電源網路。
優選地，所述第一無線通訊單元被所述零功耗喚醒單元喚醒後，還用於向所述第二無線通訊單元發送當前負載的使用狀態及控制信號更新請求；以及 所述第二無線通訊單元還用於接收所述第一無線通訊單元發送的所述控制信號更新請求，並將所述控制信號回饋至所述第一無線通訊單元。
優選地，所述第一控制器還用於分析所述控制信號，當所述第一控制器判斷所述控制信號為改變負載的使用狀態的請求時，所述第一控制器輸出所述控制信號控制所述切換單元導通或斷開，所述第一無線通訊單元將該負載的當前的狀態資訊發送至所述第二無線通訊單元；當所述第一控制器判斷所述信號為查詢負載的使用狀態的請求時，所述第一無線通訊單元將該對應的狀態資訊發送至所述第二無線通訊單元；以及所述第二無線通訊單元藉由所述雲服務平臺將該負載的當前狀態資訊回饋給使用者。
優選地，所述智慧開關系統還包括本地開關，電連接於所述第一控制器與一負載之間，當所述第一控制器檢測到所述本地開關的觸發信號時，所述第一控制器控制所述切換單元導通或斷開以改變該負載的使用狀態。
優選地，所述智慧單火線開關還包括：電容儲能單元，電連接於所述第一無線通訊單元，用於給處於喚醒模式的所述第一無線通訊單元供電；第一取電單元，電連接於火線與所述電容存儲單元之間，用於給所述電容存儲單元充電；第二取電單元，電連接於所述切換單元、所述電容儲能單元及負載，當所述切換單元處於導通狀態時，所述第二取電單元與所述第一取電單元同時給所述電容儲能單元充電。
一種智慧開關控制方法，適用於一智慧開關系統，所述智慧開關系統包括雲服務平臺、無線閘道、多個智慧單火線開關、本地開關及多個負載，每個智慧單火線開關與一對應負載串聯連接於火線與零線之間，所述智慧單火線開關包括零功耗喚醒單元、第一控制器、第一無線通訊單元、切換單元、電容存儲單元、第一取電單元及第二取電單元，所述無線閘道包括第二控制器、第二無線通訊單元及遠端喚醒單元，所述方法包括如下步驟：所述第二無線通訊單元偵測所述雲服務平臺是否發送查詢信號以查詢某個負載的狀態資訊或改變某個負載的使用狀態；當所述第二無線通訊單 元接收到所述查詢信號時，所述第二控制器根據所述查詢信號生成具有中心頻率的喚醒信號；所述遠端喚醒單元將所述具有中心頻率的喚醒信號耦合至由火線及零線組成的交流電源網路；所述零功耗喚醒單元接收來自於交流電源網路的具有中心頻率的喚醒信號，並將喚醒信號轉換成諧振電壓信號以喚醒處於休眠狀態的所述第一無線通訊單元；被喚醒的所述第一無線通訊單元發送所述某個負載的當前使用狀態及控制信號更新請求至所述第二無線通訊單元；所述第二無線通訊單元接收來自所述第一無線通訊單元的所述控制信號更新請求後，回饋控制信號至所述第一無線通訊單元；所述第一控制器分析來自於所述第一無線通訊單元的所述控制信號，當判斷所述控制信號為改變所述某個負載的使用狀態的請求時，所述第一控制器控制所述切換單元導通或斷開，並將當前負載的狀態資訊發送至所述第二無線通訊單元以及所述第一無線通訊單元將該負載的狀態資訊發送至所述第二無線通訊單元；當判斷控制信號為查詢所述某個負載的狀態資訊時，所述第一無線通訊單元將該負載的狀態資訊發送至所述第二無線通訊單元。
相對比與現有技術，上述智慧開關系統及其控制方法，可通過無線閘道通過交流電源網路將喚醒信號傳輸至零功耗喚醒單元。零功耗喚醒單元不需要外加工作電壓，通過將喚醒信號轉換成諧振電壓信號即可喚醒處於休眠模式的第一無線通訊單元。喚醒後的第一無線通訊單元由電容儲能單元供電，使得第一無線通訊單元能接收來自無線閘道的控制信號，進而通過第一控制器控制切換單元的通斷，從而避免流過無線模組的電流同時也會流到負載上，如果該負載為燈具，則會引起燈具閃爍的問題，同時還可避免造成不必要的電能消耗。
10‧‧‧智慧開關系統
20‧‧‧雲服務平臺
101‧‧‧智慧單火線開關
102‧‧‧無線閘道
103‧‧‧本地開關
201‧‧‧負載
1011‧‧‧零功耗喚醒單元
1012‧‧‧第一無線通訊單元
1013‧‧‧第一控制器
1021‧‧‧第二無線通訊單元
1022‧‧‧第二控制器
1023‧‧‧遠端喚醒單元
1014‧‧‧切換單元
1015‧‧‧第一取電單元
1016‧‧‧電容儲能單元
1017‧‧‧第二取電單元
R1‧‧‧第一電阻
Q1‧‧‧第一電子開關
D1‧‧‧第一二極體
L1‧‧‧第一互感線圈
L11‧‧‧第一線圈
L12‧‧‧第二線圈
L2‧‧‧第二互感線圈
L21‧‧‧第三線圈
L22‧‧‧第四線圈
C1‧‧‧第一電容
C2‧‧‧第二電容
D2‧‧‧第二二極體
Z1‧‧‧第一穩壓管
K1‧‧‧第一編碼開關
C11-C18‧‧‧電容
L‧‧‧火線
N‧‧‧零線
C‧‧‧查詢信號
H‧‧‧喚醒信號
X‧‧‧諧振電壓信號
K‧‧‧控制信號
Z‧‧‧狀態資訊
G‧‧‧控制信號更新請求
圖1是本發明一實施方式的智慧開關系統的系統示意圖。
圖2是本發明一實施方式的智慧開關系統的功能模組圖。
圖3是圖1所示的遠端喚醒單元的電路示意圖。
圖4是圖1所示的零功耗喚醒單元的電路示意圖。
圖5是本發明一實施方式的智慧開關系統10的系統流程示意圖。
圖6是本發明中的智慧開關系統的控制方法的步驟流程圖。
圖7是本發明中的智慧開關系統的本地開關控制方法的步驟流程圖
請參閱圖1，其為本發明的一實施方式的智慧開關系統10的示意圖。智慧單火線開關系統10包括多個智慧單火線開關101、多個負載201、無線閘道102及雲服務平臺20。每個智慧單火線開關101串接於一對應的負載201與火線之間，用於控制對應負載201的使用狀態。每個負載201串接於一對應的單火線開關101與零線N之間。需要注意的是，每個負載201都有對應的編碼、名稱及位置資訊，其中負載201可以為吸頂燈、排氣扇等電器設備。
無線閘道102串接於火線L與零線N之間，內部存儲有每個負載201對應的8位元編碼、名稱、位置資訊及與編碼一一對應的中心頻率的清單，用於接收及發送來自雲服務平臺20的查詢信號C。請參閱表1。
如表1所示，每個負載201都有對應的編碼、名稱及位置資訊，每個編碼都對應有一個中心頻率。其中，該編碼為二進位編碼，在本實施方式中，採用8位元二進位編碼，可滿足對28=256個負載201進行編碼，在本發明的其他實施方式中，也可以採用4位元或16位元二進位編碼，具體可以根據負載201的數量來設定。該中心頻率的範圍可以為30KHz-500KHz。
當使用者需要查詢某個負載的狀態資訊Z或改變某個負載的使用狀態時，可使用移動終端設備通過雲服務平臺20發送查詢信號C到無線閘道102，其中，該查詢信號C包含一個負載201的名稱及位置資訊。
當無線閘道102接收到雲服務平臺20發送的查詢信號C時，無線閘道102根據表1的對應資訊確定該負載201的中心頻率，生成具有中心頻率的喚醒信號H耦合至由火線L及零線N組成的交流電源網路，並傳輸至智慧單火線開關101。
每個智慧單火線開關101都具有休眠模式和喚醒模式，只有處於喚醒模式的智慧單火線開關101才能控制負載的使用狀態。每個智慧單火線開關101都能接收來自交流電源網路的具有中心頻率的喚醒信號H，但是只有具有對應於該負載201之中心頻率的智慧單火線開關101才能被喚醒。
舉例而言，當使用者需要查詢或改變客廳的吊燈1的使用狀態時，可以使用移動終端設備通過雲服務平臺20向無線閘道102發送查詢信號C，該查詢信號C包含有吊燈1的名稱及位置資訊。無線閘道102根據接收到的查詢信號C及內部存儲的表1確定吊燈1對應的中心頻率為f0-3以生成具有中心頻率f0-3的喚醒信號，並將該具有中心頻率f0-3的喚醒信號耦合至交流電源網路。每個智慧單火線開關101都會接收來自交流電源網路的具有中心頻率f0-3的喚醒信號，但是只有與吊燈1對應連接的智慧單火線開關101能夠被該具有中心頻率f0-3的喚醒信號喚醒。關於特定智慧單火線開關101被喚醒信號H喚醒的機制，將在後文說明。
被喚醒單火線智慧開關101發送對應負載201的當前使用狀態及控制信號更新請求G至無線閘道102，無線閘道102根據接收到的控制信號更新請求G，回饋控制信號K至智慧單火線開關101。智慧單火線開關101分析控制信號K，當判斷控制信號K為改變負載201的使用狀態的請求時，智慧單火線開關101導通或斷開以改變負載201的使用狀態。例如，假設負載201為電燈，當智慧單火線開關101判斷控制信號K為改變電燈的使用狀態的請求時，如果當前電燈為點亮狀態，則智慧單火線斷開以熄滅電燈。智慧單火線開關101將該負載201的當前狀態資訊Z發送至無線閘道102後進入休眠模式；當判斷控制信號K為查詢負載201的狀態資訊Z的請求時，智慧單火線開關101則將負載 201當前的狀態資訊Z發送至無線閘道102後進入休眠模式。無線閘道102通過雲服務平臺20將該負載201的狀態資訊Z回饋至使用者。其中，狀態資訊Z包含有負載的即時電流、電壓、功耗、累計功耗及本體溫度等。
在本實施方式中，使用者還可以通過本地開關(圖未示)觸發控制負載201的使用狀態。
請參閱圖2，其為本發明的一實施方式的智慧開關系統10的功能模組圖。需要主要的是，智慧開關系統10中的每個智慧單火線101的工作原理一樣，為使說明簡單明瞭，此處僅以一智慧單火線開關101與一負載201做詳細說明。智慧開關系統10包括智慧單火線開關101、無線閘道102、本地開關103、負載201及雲服務平臺20。負載201具有對應的編碼、名稱及位置資訊。
無線閘道102包括第二無線通訊單元1021、第二控制器1022及遠端喚醒單元1023。第二無線通訊單元1021電連接於火線與第二控制器1022之間，用於接收雲服務平臺20無線發送的查詢信號C，還用於發送控制信號K至智慧單火線開關101。第二控制器1022電連接於第二無線通訊單元1021與零線N之間，內部有存儲至少負載201對應的編碼、名稱、位置資訊及與編碼一一對應的中心頻率的清單，用於根據第二無線單元1021接收到查詢信號C及清單確定負載201對應的中心頻率，以生成具有中心頻率的喚醒信號H。遠端喚醒單元1023電連接於第二控制器1022、火線L及零線N，用於將第二控制器1022生成的具有中心頻率的喚醒信號H耦合至由火線L及零線N組成的交流電源網路以傳輸至智慧單火線開關101。
智慧單火線開關101包括零功耗喚醒單元1011、第一無線通訊單元1012、第一控制器1013、切換單元1014，零功耗喚醒單元1011電連接於火線L與第二無線單元1012之間，用於接收來自交流電源網路的具有中心頻率的喚醒信號H，並將該喚醒信號H轉換成諧振電壓信號X以喚醒第一無線通訊單元1012。第一無線通訊單元1012包含有休眠模式和喚醒模式，處於休眠模式的第一無線通訊單元1012不工作。當第一無線通訊單元1012被零功耗喚醒單元1011輸出的諧振電壓信號X喚醒時，工作於喚醒模式並發送對應負載201的當前使用狀態及控制信號更新請求G至第二無線通訊單元1021。當第二無線通訊單元1021接收到來自第一無線通訊的1012的控制信號更新請求G時，第二無 線通訊單元1021回饋控制信號K至第一無線通訊單元1012。關於將喚醒信號H轉換成諧振電壓信號X的過程，將在後文說明。
第一控制器1013電連接於第一無線通訊單元1012與切換單元1014之間，用於分析控制信號K，還用於輸出切換信號至控制切換單元1014以控制切換單元1014通斷。切換單元1014電連接於第一控制器1013與負載201及火線L，用於執行導通或斷開以改變負載201使用狀態。當第一控制器1013判斷控制信號K為改變負載201使用狀態的請求時，控制器1013控制切換單元1014導通或斷開，並通過第一無線通訊單元1012將該負載的當前狀態資訊Z發送至第二無線通訊單元1021，而後第一無線通訊單元1012進入休眠模式。當第一控制器1023判斷控制信號K為查詢負載201狀態資訊Z的請求時，則通過第一無線通訊單元1012負載201狀態資訊Z發送至第二無線通訊單元1021，而後第一無線通訊單元1012進入休眠模式。第二無線通訊單元1021通過雲服務平臺20將該負載的狀態資訊Z回饋至使用者。其中，狀態資訊Z包含有負載的即時電流、電壓、功耗、累計功耗及本體溫度等。
在本實施方式中，智慧開關系統10還包括本地開關103，電連接於負載201與第一控制器1013之間，當第一控制器1013檢測到本地開關103的觸發信號時，第一控制器10113控制輸出控制信號K控制切換單元1014導通或斷開以改變負載201的使用狀態。
智慧單火線開關101還包括第一取電單元1015、電容儲能單元1016及第二取電單元1017。電容儲能單元1016電連接於第一無線通訊單元1012，用於給處於喚醒模式的第一無線通訊單元1012供電。第一取電單元1015電連接於火線L與電容儲能單元1016之間，用於給電容儲能單元1016充電。第二取電單元1017電連接於切換單元1014、電容儲能單元1016及負載201，用於當切換單元處1014導通時，與第一取電單元1016同時給電容儲能單元1016充電。
第一無線通訊單元1012由電容儲能單元1016供電，可避免由火線L直接供電，進一步實現了當切換單元斷開的時候，流經負載的電流小於50uA，當負載為電燈時，不會出現微光或閃爍等現象，亦不會造成沒必要的電能消耗。
請參閱圖3，遠端喚醒單元1023包括第一電阻R1，一端電連接於第二控制器1022；第一電子開關Q1，包含第一電極、第二電極及控制極，控制 極電連接於第一電阻R1的另一端，第二電極接地；第一二極體D1，陽極電連接於第一電子開關Q1的第一電極；第一互感線圈L1，包括第一線圈L11和第二線圈L22，第一線圈L11的一端電連接於第一二極體D1的陽極，另一端電連接於第一二極體D1的陰極，第二線圈L22的一端電連接於火線L，另一端電連接於零線N。在本發明的一實施例中，第一電子開關Q1採用三極管。
當第二控制器1022生成並輸出具有中心頻率的喚醒信號H時，第一電子開關Q1的控制極的電壓大於第二電極的電壓，第一電子開關Q1導通，喚醒信號H通過第一電子開關耦合至。具有中心頻率的喚醒信號H經過第一二極體D1續流後，通過第一線圈L11和第二線圈L22耦合至交流電源網路，並傳輸至零功耗喚醒單元1011。
請參閱圖4，零功耗喚醒單元1011包含第二互感線圈L2，第一電容C1以及第一編碼開關K1。第二互感線圈L2包括第三線圈L21和第二線圈L22，第三線圈L21的一端電連接於火線L，另一端電連接於零線N，第四線圈L22的一端接地。第一電容C1之一端電連接於第三線圈L21的一端，另一端接地。需要注意的是，第一編碼開關與前面所述的多個負載201對應的編碼一一對應，如果多個負載201對應的編碼為4位元二進位編碼，則該第一編碼開關K1為4位元編碼開關，同理如果多個負載201對應的編碼為8位元二進位編碼，則該第一編碼開關為8位元編碼開關。在本實施例中，該第一編碼開關K1為8位元編碼開關，其包括8個電子開關K11-K18，每組電子開關的一端分別對應連接一個電容C11-C18，另一端接地。在其他實施例中，零功耗喚醒單元1011更可包括第二二極體D2，第二電容C2以及第一穩壓管Z1以達到更好的電路特性。第二二極體D2之陽極電連接於第一電容C1的一端，陰極電連接於第二無線通訊單元1021。第二電容C2之一端電連接於第二二極體D2的陰極，另一端接地。第一穩壓管Z1之陰極電連接於第二二極體D2的陰極，陽極接地。
需要注意的是，電子開關K11-K18導通為1，斷開為0，與8位元編碼的二進位數字值一一對應。每個負載201對應一個第一編碼開關K1，並且第一編碼開關K1在安裝時會根據上述表1負載201對應的編碼設置好以使零功耗喚醒單元1011的諧振頻率等於對應負載201的中心頻率。舉例而言，根據上述表1可知，客廳吊燈1對應的8為二進位編碼為00000010及中心頻率為f03， 則第一編碼開關K1中的電子開關K11-K16及K18斷開，電子開關K17導通，電容C17與第一電容C1並聯。此時，零功耗喚醒單元1011的諧振頻率等於中心頻率f03。
當無線閘道102中的遠端喚醒單元1023將具有中心頻率的喚醒信號H耦合至交流電源網路時，每個智慧單火線開關101中的零功耗喚醒單元1011都能接收到來自於交流電源網路的具有中心頻率的喚醒信號H，且第一線圈L21將來自交流電源網路的具有中心頻率的喚醒信號H耦合至第四線圈L22。但是只有頻率與該喚醒信號H的中心頻率一致的零功耗喚醒單元1011才能將喚醒信號H轉換成諧振電壓信號X以喚醒第一無線通訊單元1012。當零功耗喚醒單元1011的頻率等於耦合至第四線圈L22的喚醒信號H的中心頻率時，零功耗喚醒單元產生諧振，此時第四線圈L22兩端的電壓達到最大，該電壓經過第二二極體D2整流，第二電容C2濾波及第一穩壓管鉗位元後得到諧振電壓信號X。其中，零功耗喚醒單元1011的諧振頻率計算公式為：
其中，L為第四線圈L22的電感值，C為第一電容C1與第一編碼開關K1根據與中心頻率對應的8位元編碼選擇接通不同的電容並聯的電容值。
請參閱圖5，為本發明的一實施方式的智慧開關系統10的系統流程圖。使用者使用移動終端通過雲服務平臺20向無線閘道102查詢或改變負載201的使用狀態，雲服務平臺20向無線閘道102發送查詢信號C。其中，每個負載201都有對應的編碼、名稱及位置資訊，無線閘道102內部存儲有每個負載201對應的編碼、名稱、位置資訊及與編碼一一對應的中心頻率的清單。
無線閘道102根據接收到的查詢信號C及內部存儲有每個負載201對應的編碼、名稱、位置資訊及與編碼一一對應的中心頻率的清單確定某個負載201對應的中心頻率，並發送具有中心頻率的喚醒信號H至智慧單火線開關101。
智慧單火線開關101被喚醒後，向無線閘道102發送控制更新請求。
無線閘道102向智慧單火線開關101發送更新後的控制信號K。
智慧單火線開關101根據控制信號K改變對應負載201的使用狀態，或查詢某個負載201的狀態資訊Z。智慧單火線開關101向無線閘道102發送完某個負載201的當前狀態資訊Z後進入休眠模式。
無線閘道102通過雲服務平臺20向使用者回饋某個負載201的當前狀態資訊Z。
其中，向使用者回饋的目前狀態資訊Z包括負載的即時電流、電壓、功耗、累計功耗及本體溫度等。
請參閱圖6，其為本發明的智慧開關系統10的控制方法的流程圖，智慧開關系統10包括雲服務平臺20、無線閘道102、智慧單火線開關101及本地開關103，智慧單火線開關101包括零功耗喚醒單元1011、第一控制器1013、第一無線通訊單元1012、切換單元1014、電容儲能單元1016、第一取電單元1015及第二取電單元1017，其中無線閘道102包括第二控制器1022、第二無線通訊單元1021及遠端喚醒單元1023。該方法包括如下步驟：
步驟S31：第二無線通訊單元1021偵測雲服務平臺20是否發出查詢信號C以查詢某個負載201的狀態資訊Z或改變某個負載201的使用狀態。
步驟S32：當第二無線通訊單元1021接收到該查詢信號C時，第二控制器1022根據內部存儲的每個負載201對應的編碼、名稱、位置資訊及與編碼一一對應的中心頻率的清單確定該負載的中心頻率，生成具有中心頻率的喚醒信號H，並傳輸給遠端喚醒信號H單元1023，其中查詢信號C包含該負載的名稱及位置資訊。
步驟S33：遠端喚醒單元1023接收該具有中心頻率的喚醒信號H，並耦合至由火線L及零線N組成的交流電源網路。
步驟S34：與中心頻率對應的零功耗喚醒單元1011接收來自於交流電源網路的具有中心頻率的喚醒信號H，並將喚醒信號H轉換成諧振電壓信號X以喚醒處於休眠狀態的第一無線通訊單元1012。
步驟S35：被喚醒的第一無線通訊單元1012發送當前負載201的使用狀態及控制信號更新請求G至第二無線通訊單元1021，其中被喚醒的第一無線通訊單元1012由電容儲能單元1016供電，當切換單元1014處於導通狀態 時，第一取電單元1015與第二取電單元1017同時給電容儲能單元1016充電，當切換單元處於斷開狀態時，第一取電單元1015給電容儲能單元1016充電。
步驟S36：第二無線通訊單元1021接收來自第一無線通訊單元1012的控制信號更新請求G後發送控制信號K至第一無線通訊單元1012。
步驟S37：第一控制器1023分析來自於第一無線通訊單元1012的控制信號K，當判斷控制信號K為改變負載201的使用狀態的請求時，執行步驟S37，當判斷控制信號K為查詢負載201的狀態資訊Z時，跳至步驟S38，其中狀態資訊Z包括負載的即時電流、電壓、功耗、累計功耗及本體溫度等。
步驟S38：第一控制器1023控制切換單元1014導通或斷開以改變一負載201的使用狀態。
步驟S39：第一無線通訊單元1012將負載當前201的狀態資訊Z發送至第二無線通訊單元1021，而後進入休眠模式。
步驟S40：第二無線通訊單元1021接收負載201的狀態資訊Z，並通過雲服務平臺20向使用者回饋當前負載的狀態資訊Z。
請參閱圖7，其為本發明的智慧開關系統10的本地開關控制方法的流程圖。
步驟S41：第一控制器1013檢測本地開關103是否發出觸發信號，若是執行步驟S42，若否則繼續執行步驟S41。
步驟S42：第一控制器1023控制切換單元1014導通或斷開以改變負載201的使用狀態。
使用上述智慧開關系統10及其控制方法，可通過無線閘道102通過交流電源網路將喚醒信號H傳輸至零功耗喚醒單元1011。零功耗喚醒單元1011不需要外加工作電壓，通過將喚醒信號H轉換成諧振電壓信號X即可喚醒處於休眠模式的第一無線通訊單元1012。喚醒後的第一無線通訊單元1012由電容儲能單元供電，使得第一無線通訊單元1012能接收來自無線閘道102的控制信號K，進而通過第一控制器1023控制切換單元1014的通斷，從而避免流過無線模組的電流同時也會流到負載上，如果該負載為燈具，則會引起燈具閃爍的問題，同時還可避免造成不必要的電能消耗。
本技術領域的普通技術人員應當認識到，以上的實施方式僅是用來說明本發明，而並非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神範圍之內，對以上實施方式所作的適當改變和變化都落在本發明要求保護的範圍之內。

Claims (17)

  1. 一種智慧開關系統，包括無線閘道、多個智慧單火線開關、多個負載，每個智慧單火線開關與所述多個負載中的一個負載串聯連接於火線與零線之間，其特徵在於：所述無線閘道用於產生喚醒信號，並將所述喚醒信號耦合至由火線及零線組成的交流電源網路，還用於發送控制信號至所述智慧單火線開關；所述每個智慧單火線開關包括：第一無線通訊單元，包含喚醒模式及休眠模式，處於喚醒模式的所述第一無線通訊單元用於接收所述無線閘道發送的所述控制信號；零功耗喚醒單元，電連接於所述第一無線通訊單元，用於接收來自於交流電源網路的喚醒信號，並將所述喚醒信號轉換成諧振電壓信號以喚醒處於休眠模式的所述第一無線通訊單元；第一控制器，電連接於所述第一無線通訊單元，用於分析所述第一無線通訊單元接收的控制信號，並輸出切換信號；以及切換單元，電連接於所述第一控制器與該負載之間，用於根據所述第一控制器輸出的所述切換信號執行導通或斷開以改變該負載的使用狀態。
  2. 如請求項1所述的智慧開關系統，還包括雲服務平臺，用於根據使用者使用移動終端發出的指令向所述無線閘道發送查詢信號。
  3. 如請求項2所述的智慧開關系統，每個負載具有對應的編碼、名稱及位置資訊。
  4. 如請求項3所述的智慧開關系統，所述無線閘道包括：第二無線通訊單元，用於接收所述雲服務平臺的查詢信號；第二控制器，存儲有所述多個負載對應的編碼、名稱、位置資訊及與所述編碼一一對應的中心頻率的清單，用於根據所述查詢信號及所述清單確定負載對應的中心頻率，以生成具有所述中心頻率的喚醒信號；以及遠端喚醒單元，電連接於所述第二控制器，用於將所述第二控制器生成的具有中心頻率的喚醒信號耦合至所述交流電源網路。
  5. 如請求項4所述的智慧開關系統，所述第一無線通訊單元被所述零功耗喚醒單元喚醒後，還用於向所述第二無線通訊單元發送當前負載的使用狀態及控制信號更新請求；以及所述第二無線通訊單元還用於接收所述第一無線通訊單元發送的所述控制信號更新請求，並將所述控制信號回饋至所述第一無線通訊單元。
  6. 如請求項5所述的智慧開關系統，所述第一控制器還用於分析所述控制信號，當所述第一控制器判斷所述控制信號為改變負載的使用狀態的請求時，所述第一控制器輸出所述控制信號控制所述切換單元導通或斷開，所述第一無線通訊單元將該負載的當前的狀態資訊發送至所述第二無線通訊單元；當所述第一控制器判斷所述信號為查詢負載的使用狀態的請求時，所述第一無線通訊單元將該對應的狀態資訊發送至所述第二無線通訊單元；以及所述第二無線通訊單元藉由所述雲服務平臺將該負載的當前狀態資訊回饋給使用者。
  7. 如請求項1所述的智慧開關系統，所述智慧開關系統還包括本地開關，電連接於所述第一控制器與負載之間，當所述第一控制器檢測到所述本地開關的觸發信號時，所述第一控制器控制所述切換單元導通或斷開以改變該負載的使用狀態。
  8. 如請求項1所述的智慧開關系統，所述智慧單火線開關還包括：電容儲能單元，電連接於所述第一無線通訊單元，用於給處於喚醒模式的所述第一無線通訊單元供電；第一取電單元，電連接於火線與所述電容存儲單元之間，用於給所述電容存儲單元充電；第二取電單元，電連接於所述切換單元、所述電容儲能單元及負載，當所述切換單元處於導通狀態時，所述第二取電單元與所述第一取電單元同時給所述電容儲能單元充電。
  9. 如請求項4所述的智慧開關系統，所述遠端喚醒單元包括：第一電阻，一端電連接於所述第二控制器；第一電子開關，包含第一電極、第二電極及控制極，所述控制極電連接於所述第一電阻的另一端，所述第二電極接地； 第一二極體，陽極電連接於所述第一電子開關的第一電極；第一互感線圈，包括第一線圈和第二線圈，所述第一線圈的一端電連接於所述第一二極體的陽極，另一端電連接於所述第一二極體的陰極，所述第二線圈的一端電連接於火線，另一端電連接於零線；當所述第二控制器生成所述具有中心頻率的喚醒信號時，所述第一電子開關導通，所述具有中心頻率的喚醒信號通過所述第一線圈和所述第二線圈耦合至所述交流電源網路，以傳輸所述具有中心頻率的喚醒信號至所述零功耗喚醒單元。
  10. 如請求項1所述的智慧開關系統，所述零功耗喚醒單元包括：第二互感線圈，包括第三線圈和第四線圈，所述第三線圈的一端電連接於火線，另一端電連接於零線，所述第四線圈的一端接地；電容，一端電連接於所述第四線圈的另一端，另一端接地；編碼開關，包括多組電子開關，每組電子開關的一端分別對應連接一個電容，另一端接地；其中，所述編碼開關根據負載對應的編碼與中心頻率設置好所述每組電子開關的通斷以使所述零功耗喚醒單元的頻率與負載的中心頻率一致；所述第三線圈將來自交流電源網路的所述具有中心頻率的喚醒信號耦合至所述第四線圈，只有頻率與該喚醒信號的中心頻率一致的所述零功耗喚醒單元才能將喚醒信號轉換成諧振電壓信號以喚醒所述第一無線通訊單元。
  11. 如請求項10所述的智慧開關系統，所述編碼為二進位編碼，所述編碼開關的多組電子開關導通合為1，斷開為0，並與所述二進位編碼一一對應。
  12. 一種智慧開關控制方法，適用于智慧開關系統，其特徵在於，所述智慧開關系統包括雲服務平臺、無線閘道、多個智慧單火線開關、及多個負載，每個智慧單火線開關與一對應負載串聯連接於火線與零線之間，所述智慧單火線開關包括零功耗喚醒單元、第一控制器、第一無線通訊單元、切換單元、電容存儲單元、第一取電單元及第二取電單元，所述無線閘道包括第二控制器、第二無線通訊單元及遠端喚醒單元，所述方法包括如下步驟：a、所述第二無線通訊單元偵測所述雲服務平臺是否發送查詢信號以查詢某個負載的狀態資訊或改變某個負載的使用狀態； b、當所述第二無線通訊單元接收到所述查詢信號時，所述第二控制器根據所述查詢信號生成具有中心頻率的喚醒信號；c、所述遠端喚醒單元將所述具有中心頻率的喚醒信號耦合至由火線及零線組成的交流電源網路；d、所述零功耗喚醒單元接收來自於交流電源網路的具有中心頻率的喚醒信號，並將喚醒信號轉換成諧振電壓信號以喚醒處於休眠狀態的所述第一無線通訊單元；e、被喚醒的所述第一無線通訊單元發送所述某個負載的當前使用狀態及控制信號更新請求至所述第二無線通訊單元；f、所述第二無線通訊單元接收來自所述第一無線通訊單元的所述控制信號更新請求後，回饋控制信號至所述第一無線通訊單元；g、所述第一控制器分析來自於所述第一無線通訊單元的所述控制信號，當判斷所述控制信號為改變所述某個負載的使用狀態的請求時，執行步驟h，當判斷控制信號為查詢所述某個負載的狀態資訊時，跳至步驟i；h、所述第一控制器控制所述切換單元導通或斷開，並將當前負載的狀態資訊發送至所述第二無線通訊單元；或i、所述第一無線通訊單元將該負載的狀態資訊發送至所述第二無線通訊單元。
  13. 如請求項12所述的智慧開關控制方法，還包括如下步驟，所述第二無線通訊單元接收所述某個負載的狀態資訊，並通過所述雲服務平臺向使用者回饋所述某個負載的當前狀態資訊。
  14. 如請求項12所述的智慧開關控制方法，所述智慧開系統還包括本地開關，所述智慧開關控制方法還包括如下步驟，當所述第一控制器檢測到所述本地開關的觸發信號時，所述第一控制器控制所述切換單元導通或斷開以改變所述某個負載的使用狀態。
  15. 如請求項12所述的智慧開關控制方法，所述第一控制器內部存儲有所述多個負載對應的編碼、名稱、位置資訊及與所述編碼一一對應的中心頻率的清單確定，所述第一控制器根據所述清單確定負載的中心頻率，只有頻率與 所述某個負載對用的中心頻率一致的所述零功耗喚醒單元才能產生諧振信號以喚醒與所述零功耗喚醒單元連接的所述第一無線通訊單元。
  16. 如請求項12所述的智慧開關控制方法，被喚醒的所述第一無線通訊單元由所述電容儲能單元供電，當所述切換單元處於導通狀態時，所述第一取電單元與所述第二取電單元同時給所述電容儲能單元充電，當所述切換單元處於斷開狀態時，所述第一取電單元給所述電容儲能單元充電。
  17. 如請求項16所述的智慧開關控制方法，所述狀態資訊包括負載的即時電流、電壓、功耗、累計功耗及本體溫度。
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