一種基于wsn網絡和無線通信的智能插座控制裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于WSN網絡和無線通信的智能插座控制裝置，它包括控制終端，智能插座模塊（1）與信息交換模塊（2）通過無線傳感器網絡（WSN）連接，信息交換模塊（2）與控制終端（3）WIFI或3G網絡連接，智能插座模塊（1）直接插在傳統插座插孔上，用電設備插在智能插座模塊（1）上；本實用新型能對單個或多個用電設備進行實時監測，控制功能齊全，智能化程度高，特別適用于智能家居或物聯網系統，而且，本實用新型結構簡單合理，成本低廉，安裝方便，無需改變原有生活習慣，使用效果十分理想，解決了現有技術的插座不能適應物聯網的發展需求，不能通過自動識別、接入和實時監測控制單個用電設備將其變成智能家居中的物聯網設備等問題。
【專利說明】—種基于WSN網絡和無線通信的智能插座控制裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于智能家居【技術領域】，尤其涉及一種基于WSN網絡和無線通信的智能插座控制裝置。
【背景技術】
[0002]隨著物聯網產業的不斷發展，智能家居的概念也逐漸深入人心，人們對于智能家居的智能化要求也與日俱增；要實現用電設備的智能化控制，必須對電器設備增加智能控制模塊，如何實現傳統沒有集成智能控制模塊電器設備的控制，對插座進行直接控制是一個很好的選擇。然而，現有技術的插座不能適應物聯網的發展需求，不能通過自動識別、接入和實時監測單個用電設備將其變成智能家居中的物聯網設備，因此也就無法讓用戶真切體會到物聯網技術給生活帶來的便利。

【發明內容】

[0003]本實用新型要解決的技術問題:提供一種基于WSN網絡和無線通信的智能插座控制裝置，以解決現有技術的插座不能適應物聯網的發展需求，不能通過自動識別、接入和實時監測控制單個用電設備將其變成智能家居中的物聯網設備等問題。
[0004]本實用新型技術方案:
[0005]一種基于WSN網絡和無線通信的智能插座控制裝置，它包括控制終端，智能插座模塊與信息交換模塊通過無線傳感器網絡WSN連接，信息交換模塊與控制終端WIFI或3G網絡連接，智能插座模塊直接插在傳統插座插孔上，用電設備插在智能插座模塊上。
[0006]智能插座模塊包括插孔和插針，智能插座模塊的插針直接插到傳統插座插孔上，智能插座模塊的插孔插用電設備，智能插座模塊的插孔和插針與電路通斷控制模塊導線連接，電路通斷控制模塊與第一 MCU微處理器和信號測量模塊導線連接，第一 MUC微處理器與第一射頻模塊和信號測量模塊導線連接，第一電源模塊與電路通斷控制模塊和第一 MCU微處理器導線連接。
[0007]信息交換模塊包括第二射頻模塊，第二射頻模塊與第二 MCU微處理器導線連接，第二 MCU微處理器與3G模塊和WIFI模塊導線連接，第二電源模塊與第二 MCU微處理器導線連接。
[0008]控制終端包括移動終端和PC終端，移動終端通過3G模塊與信息交換模塊連接，PC終端通過WIFI模塊與信息交換模塊連接。
[0009]第一 MCU微處理器為電路系統的核心，負責整個智能插座模塊的實時測量、控制、
通信和管理。
[0010]第一電源模塊，提供220V轉5V、3.3V電源，該模塊將220V的交流電壓進行交流-直流AC-DC變換，輸出智能插座模塊需要的+5V、+3.3V直流電壓。
[0011 ] 電路通斷控制模塊由5V繼電器及相關外圍電路構成，第一 MCU微處理器控制該模塊內繼電器的開合，來改變連接的電氣設備的供電，繼電器的容量高于所連接電氣設備的最大功率，繼電器的回路有二極管和電容器件，用于吸收開合瞬間的反向電流和高壓，防止對內部電路造成沖擊。
[0012]智能插座模塊輸入的電壓、電流強電信號通過分壓電阻、錳銅片等轉換為弱電信號，再輸入給專用的信號測量芯片，完成多路電壓電流有效值、功率等計算，生成的計算數據由第一 MCU微處理器抄取后處理。
[0013]第一射頻模塊用于智能插座模塊與信息交換模塊組成無線傳感器網絡WSN，通過WSN網絡進行數據交互。
[0014]本實用新型有益效果:
[0015]與現有技術相比，本實用新型采用在現有技術插座基礎上根據需要增加一個或幾個智能插座模塊，各智能插座模塊通過射頻模塊與信息交換模塊形成無線傳感器網絡(WSN)，信息交換模塊通過3G網絡或WIFI網絡與移動終端或PC終端相互通信，從而實現了基于物聯網技術的無線傳感器網絡(WSN)智能插座控制裝置，通過移動終端或PC終端即可隨時了解用電設備工作情況，以及實時控制連接在智能插座模塊上的電器設備；本實用新型能對單個或多個用電設備進行實時監測，控制功能齊全，智能化程度高，特別適用于智能家居或物聯網系統，而且，本實用新型結構簡單合理，成本低廉，安裝方便，無需改變原有生活習慣，使用效果十分理想，解決了現有技術的插座不能適應物聯網的發展需求，不能通過自動識別、接入和實時監測控制單個用電設備將其變成智能家居中的物聯網設備等問題。
[0016]【專利附圖】

【附圖說明】:
[0017]圖1為本實用新型系統結構示意圖；
[0018]圖2為本實用新型智能插座模塊結構示意圖；
[0019]圖3為本實用新型信息交換模塊結構示意圖。
[0020]【具體實施方式】:
[0021]一種智能插座控制裝置，它包括(見圖1)控制終端3，智能插座模塊I與信息交換模塊2通過射頻信號形成的無線傳感器網絡WSN連接，信息交換模塊2與控制終端3通過3G無線網絡或WIFI無線網絡連接，智能插座模塊I直接插在傳統插座插孔上，用電設備插在智能插座模塊I上，用電設備包括電視機、空調和洗衣機等家用電器。
[0022]智能插座模塊包括(見圖2)插孔和插針，智能插座模塊的插針直接插到傳統插座插孔上，智能模塊的插孔插用電設備，智能插座模塊的插孔和插針與電路通斷控制模塊導線連接，電路通斷控制模塊與第一 MCU微處理器和信號測量模塊導線連接，第一 MUC微處理器與第一射頻模塊和信號測量模塊導線連接，第一電源模塊與電路通斷控制模塊和第一 MCU微處理器模塊導線連接，第一電源模塊提供電源轉換功能，將市電轉換為直流5V和
3.3V。
[0023]信息交換模塊(見圖3)包括第二射頻模塊，第二射頻模塊與第二 MCU微處理器導線連接，第二 MCU微處理器與3G模塊和WIFI模塊導線連接，第二電源模塊提供信息交換模塊工作所需的電源。
[0024]控制終端包括移動終端和PC終端，移動終端通過3G模塊與信息交換模塊連接，PC終端通過WIFI模塊與信息交換模塊連接，移動終端為智能手機或平板電腦。
[0025]第一 MCU微處理器為智能插座模塊的核心，負責整個智能插座模塊的實時測量、控制、通信和管理，本實用新型實施例第一 MCU微處理器采用STC89C52RC微控制器，STC89C52RC是STC公司生產的一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K在系統可編程Flash存儲器，在智能插座控制裝置中，STC89C52RC完全符合要求，并且節能、廉價。
[0026]射頻模塊用于智能插座模塊與信息交換模塊組成無線傳感器網絡WSN，通過WSN網絡進行數據交互，本實用新型實施例第一射頻模塊和第二射頻模塊采用NRF905無線收發器，該無線收發器由一個完全集成的頻率調制器、一個帶解調器的接收器、一個功率放大器等組成，具有自動處理字頭和CRC (循環冗余碼校驗)以及由片內硬件自動完成曼徹斯特編碼/解碼的功能，與現有的ZigBee、藍牙等無線技術相比，NRF905射頻無線通信有協議棧簡單、底層硬件驅動、整體性能突出等優勢。
[0027]電路通斷控制模塊用于控制智能插座模塊交流電路通斷，由第一 MCU微處理器控制該模塊內繼電器的開合，來改變連接的電氣設備的供電，繼電器的容量要高于所連接電氣設備的最大功率，繼電器的回路有二極管和電容器件，用于吸收開合瞬間的反向電流和高壓，防止對內部電路造成沖擊。
[0028]信號測量模塊用于測量當前電壓電流有效值及功率大小，其過程為輸入智能插座模塊的電壓、電流強電信號先通過分壓電阻、錳銅片等轉換為弱電信號，再輸入給專用的信號測量芯片，如ATT7022B，其內部具有A/D轉換、數字運算電路，可自動完成多路電壓電流有效值、功率等計算，生成的數據由第一 MCU微處理器獲取后處理。
[0029]第二 MCU微處理器是信息交換模塊的核心，負責整個信息交換模塊信息的處理及調度。本實用新型實施例中第二 MCU微控制器采用TI公司的MSP430F149芯片，它擁有16位RISC架構，具有125ns的高速運算能力，擁有3個振蕩器，通過切換可以實現5種功耗模式，電源電壓采用1.8?3.6V，可低電流運行，還有豐富的功能模塊。
[0030]WIFI模塊采用TI公司的CC3000M0D芯片，它支持IEEE 802.11 b/g協議，同時內置了 IPv4 TCP/IP協議棧，能夠與低速、低成本和低功耗的MCU組成非常理想的無線網絡。
[0031]3G模塊采用華為3G通信模塊EM770W，它支持TCP/IP協議棧，具有強大的信息傳輸功能。在具體實現中，WIFI模塊和3G模塊采用軟件切換的方式時分復用MSP430F149芯片的同一個串口。
[0032]本實用新型實施例中，沒有專門體積的組成模塊均可采用具有其相應功能的市售
女口
廣叩ο
[0033]智能插座模塊和信息交換模塊上電初始化后，家庭區域內連接有用電設備的智能插座模塊通過NRF905無線收發器與信息交換模塊形成無線傳感器網絡WSN，實現智能插座模塊和信息交換模塊之間的信息交互；移動/PC終端通過3G/WIFI與信息交換模塊建立TCP/IP連接，經過信息交換模塊的信息中轉，向各個智能插座模塊發送TDMA同步信號，并在規定的時幀內接收各智能插座模塊發來的數據，將數據輸入信息交換模塊緩存，等待2s后以TCP/IP報文數據發送到移動/PC終端。當信息交換模塊有檢測到移動/PC終端發送來的TCP/IP報文時，將數據下載到NRF905無線模塊的發送緩沖區，隨TDMA同步信號發送至各智能插座模塊執行相應的操作，實現對連接在智能插座模塊上用電設備的控制。
【權利要求】
1.一種基于WSN網絡和無線通信的智能插座控制裝置，它包括控制終端，其特征在于:智能插座模塊(I)與信息交換模塊(2)通過無線傳感器網絡(WSN)連接，信息交換模塊(2)與控制終端(3) WIFI或3G網絡連接，智能插座模塊(I)直接插在傳統插座插孔上，用電設備插在智能插座模塊(I)上。
2.根據權利要求1所述的一種基于WSN網絡和無線通信的智能插座控制裝置，其特征在于:智能插座模塊(I)包括插孔和插針，智能插座模塊(I)的插針直接插到傳統插座插孔上，智能插座模塊(I)的插孔插用電設備，智能插座模塊(I)的插孔和插針與電路通斷控制模塊導線連接，電路通斷控制模塊與第一 MCU微處理器和信號測量模塊導線連接，第一 MUC微處理器與第一射頻模塊和信號測量模塊導線連接，第一電源模塊與電路通斷控制模塊和第一 MCU微處理器導線連接。
3.根據權利要求1所述的一種基于WSN網絡和無線通信的智能插座控制裝置，其特征在于:信息交換模塊(2)包括第二射頻模塊，第二射頻模塊與第二 MCU微處理器導線連接，第二 MCU微處理器與3G模塊和WIFI模塊導線連接，第二電源模塊與第二 MCU微處理器導線連接。
4.根據權利要求1所述的一種基于WSN網絡和無線通信的智能插座控制裝置，其特征在于:控制終端(3)包括移動終端和PC終端，移動終端通過3G模塊與信息交換模塊連接，PC終端通過WIFI模塊與信息交換模塊連接。
【文檔編號】G05B19/418GK203773328SQ201420142452
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年3月27日 優先權日:2014年3月27日
【發明者】馮亮, 劉紫燕, 祁佳, 唐思騰 申請人:貴州大學