吳翠娟

摘要：該文設計了一個基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居插座群監(jiān)控系統(tǒng)，采用單片機控制系統(tǒng)和無線網(wǎng)絡通信技術構建監(jiān)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)對插座群中的每個插座的定時通斷控制，并監(jiān)控插座的用電狀態(tài)，無用電設備工作時，自動切斷插座供電。本監(jiān)控系統(tǒng)可用于智能家居、智慧校園系統(tǒng)中實現(xiàn)對插座群的實時通斷和節(jié)電控制。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智能家居；插座群；無線通信；定時通斷；節(jié)電控制

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）28-0272-02

Abstract： In this paper， is designed.This paper designs an intelligent home socket group monitoring system Based on Internet of things ， the monitoring system is constructed by using single chip microcomputer control system and wireless network communication technology， through each socket socket on the timing of the realization of the control group， and the electricity status monitoring socket， useless electric equipment， automatically cut off the power supply socket. The monitoring system can be used in smart home and intelligent campus system to realize the real-time on-off and power-saving control of the socket group.

Key words： internet of things； intelligent home； socket group； wireless communication； timing on-off； power-saving control

1 概述

物聯(lián)網(wǎng)顧名思義就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎上的延伸和擴展網(wǎng)絡，是新一代信息技術的重要組成部分。物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識別、紅外感應器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。

智能家居是物聯(lián)網(wǎng)技術應用的體現(xiàn)之一。智能家居通過物聯(lián)網(wǎng)技術將家中的各種用電設備連接到一起，提供家電控制、照明控制、電話遠程控制、室內(nèi)外遙控、防盜報警、環(huán)境監(jiān)測、暖通控制、紅外轉(zhuǎn)發(fā)以及可編程定時控制等多種功能和手段。與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，兼?zhèn)浣ㄖ?、網(wǎng)絡通信、信息家電、設備自動化，提供全方位的信息交互功能，甚至為各種能源費用節(jié)約資金。在智能家居平臺中，各種用電設備的控制，可通過對家居系統(tǒng)中插座群控來實現(xiàn)。智能家居設計最基本的目標是為人們提供一個舒適、安全、方便和高效的生活環(huán)境，具有實用性、便捷性、易用性、人性化、節(jié)能等特點。

本系統(tǒng)設計可對智能家居中的插座群，按照不同人群、不同時間的個性化要求，提前設定好插座電源的接通和斷開時間，實現(xiàn)各用電設備的智能化開通和關閉，可滿足實用性、便捷性和人性化要求。

日常生活中，人們習慣在關閉用電設備后，設備電源插座仍然插在供電插座上。經(jīng)實際測量，長時間使關閉的用地設備連在供電插座上，積累起來也會造成可觀的電能浪費。本系統(tǒng)在檢測到插座持續(xù)保持低功耗狀態(tài)（待機或關閉）時，會自動斷開插座電源，達到節(jié)約電能的目的。

2 監(jiān)控系統(tǒng)結構

本智能家居插座群監(jiān)控系統(tǒng)是基于物聯(lián)網(wǎng)技術的應用開發(fā)，系統(tǒng)采用單片機控制系統(tǒng)和無線收發(fā)器件構成無線傳感器網(wǎng)絡，采用無線網(wǎng)絡通信技術，實現(xiàn)智能家居系統(tǒng)中的插座群進行監(jiān)控。監(jiān)控系統(tǒng)分為主機和從機兩大部分，從機安裝在插座上，測量和監(jiān)控每個插座的用電信息，將采集的電量信息通過無線通信模塊傳送給主機，并接收主機發(fā)送的插座通斷控制命令；主機接收從機發(fā)送的信號，并通過無線收發(fā)設備將定時接通或關閉插座電源的命令發(fā)送給從機。

監(jiān)控系統(tǒng)結構如圖1所示。

3 主機系統(tǒng)

主機系統(tǒng)接收從機發(fā)送的電量數(shù)據(jù)，并對接收的數(shù)據(jù)進行處理，發(fā)出相應的控制命令到相應從機上，控制該插座的繼電器實現(xiàn)用電設備的接通或關閉。當?shù)竭_開關電源的定時時間是，同樣發(fā)送控制命令到相應插座對應的從機系統(tǒng)中。

3.1 主機系統(tǒng)的硬件電路

主機系統(tǒng)硬件電路由主機控制器、無線收發(fā)模塊、時鐘模塊、顯示模塊、通斷時間設置電路等組成。

主機控制器選用STC12C5A60S2單片機實現(xiàn)，通斷時間設置電路由獨立按鍵構成，顯示電路由12864液晶顯示芯片實現(xiàn)。

無線收發(fā)模塊采用Si4432無線通信模塊，其具有無線收發(fā)功能，它可以工作在433M免費頻段，接收靈敏度達到-120 dB。每個插座的實時參數(shù)可通過無線模塊發(fā)送到液晶上，實現(xiàn)遠程顯示多個插座的實時用電信息。

無線收發(fā)模塊電路如圖2所示。

時鐘模塊用DS1302實時時鐘芯片實現(xiàn)。DS1302通過簡單的串行接口與單片機進行通信，產(chǎn)生實時時間信息。單片機比對實時時間和設置好的定時通斷時間，當達到定時時間時，發(fā)出控制命令到相應從機，控制用電設備的定時通斷。

時鐘模塊電路如圖3所示。

3.2 主機系統(tǒng)軟件

主機系統(tǒng)軟件完成系統(tǒng)初始化，控制無線通信模塊的收發(fā)數(shù)據(jù)，讀取時鐘芯片的實時時間，并比對設定的定時通斷時間，時間到時，發(fā)送控制命令到相應的插座，控制用電設備插座電源的接通或斷開。endprint

主機系統(tǒng)軟件流程圖如圖4所示。

系統(tǒng)上電后， 首先進行系統(tǒng)初始化；然后建立與從機的無線通信網(wǎng)絡連接，分配從機地址，監(jiān)聽信道中有無從機發(fā)送數(shù)據(jù)，有數(shù)據(jù)時，匹配從機對應插座的地址，進行數(shù)據(jù)接收；最后進行數(shù)據(jù)處理，對插座的工作狀態(tài)做出判斷，并發(fā)送插座通斷控制命令給從機。

4 從機系統(tǒng)

從機系統(tǒng)用于采集智能家居中各插座的電量信息，并將采集的信息通過無線通信模塊傳送給主機，并接收響應主機發(fā)送的控制命令，從機對插座執(zhí)行相應控制，實現(xiàn)定時通斷及節(jié)能控制。

4.1 從機系統(tǒng)硬件

從機系統(tǒng)硬件電路由從機控制器、無線收發(fā)模塊、電量采集模塊、通斷控制模塊等組成。為便于與主機直接實現(xiàn)便捷通信，從機控制器也采用STC12C5A60S2單片機實現(xiàn)。無線收發(fā)模塊電路結構與主機系統(tǒng)基本相同，通斷控制模塊由繼電器構成，實現(xiàn)用電設備的插座的接通及斷開功能。

電量采集模塊采用V9401 電量計量芯片，V9401是一款低功耗高性能單相計量SOC芯片，集成模擬前端、電能計量模塊、增強型8052MCU、RTC、Flash和LCD驅(qū)動等功能。電量計量芯片V9401 結構如圖5所示。

4.2 從機系統(tǒng)軟件

從機系統(tǒng)軟件完成從機系統(tǒng)的初始化，控制電量計量模塊測量插座群的用電信息，并將數(shù)據(jù)封裝打包，通過無線通信模塊發(fā)送給主機，并接收主機發(fā)送的插座定時通斷和節(jié)電控制命令，控制繼電器實現(xiàn)用電設備的接通與關閉。

從機系統(tǒng)軟件流程圖如圖6所示。

從機上電后，首先進行初始化，與主機進行無線通信連接；將讀取到的插座的電量數(shù)據(jù)發(fā)送給主機，并接收主機的控制命令，控制繼電器工作。

5 結論

本插座群監(jiān)控系統(tǒng)可以應用于智能小區(qū)的智能家居系統(tǒng)中，具有實用便利，可靠性高，綠色節(jié)電等優(yōu)勢，可在智能家居系統(tǒng)中推廣應用。

參考文獻：

[1] 衛(wèi)星，陳潤澤. 基于ZigBee的物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)[J] .電子測試，2016（5）：71-75.

[2] 劉遠聰.基于物聯(lián)網(wǎng)智能家居網(wǎng)關系統(tǒng)的設計與研究[J] . 移動通信，2016（22）：71-74

[3] 李忠.物聯(lián)網(wǎng)技術下的智能家居遠程無線監(jiān)控系統(tǒng)設計探討[J].電子測試，2017（9）：68-69.

[4] 胡永利，孫艷豐，尹寶才. 物聯(lián)網(wǎng)信息感知與交互技術[J] .計算機學報，2012（6）：1147-1163.

[5] 黃志濤.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)應用研究[J] .通訊世界，2016（4）：86-88.endprint