何衛(wèi)亮

摘要：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐漸發(fā)展和普及的情況之下發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，在物聯(lián)網(wǎng)的條件下進(jìn)行智能插座的設(shè)計(jì)是智能家居在發(fā)展推廣過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，是未來(lái)發(fā)展的主要方向。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智能插座；設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)的研究和發(fā)展對(duì)于整個(gè)信息通信技術(shù)的相關(guān)行業(yè)發(fā)展進(jìn)步具有重大意義。物聯(lián)網(wǎng)在未來(lái)會(huì)影響我們生活的方方面面，在節(jié)約能源方面也會(huì)產(chǎn)生巨大作用，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)能源消耗情況的時(shí)時(shí)反饋已經(jīng)成為研究的課題。物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的智能插座除了具備傳統(tǒng)插座的功能以外，還具有電量反饋，隨時(shí)開(kāi)關(guān)等功能，從而達(dá)到節(jié)能和智能的效果，是值得大力推廣的新技術(shù)。

一、智能插座系統(tǒng)的簡(jiǎn)單介紹及其優(yōu)勢(shì)

（一）智能插座系統(tǒng)

智能插座是在物聯(lián)網(wǎng)概念提出和不斷發(fā)展后產(chǎn)生的一種家電產(chǎn)品，是智能家居概念的重要內(nèi)容。智能家居強(qiáng)調(diào)智能化，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)對(duì)家居的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行有效的管理調(diào)控，是家居生活能夠更加節(jié)能環(huán)保。智能插座在設(shè)計(jì)的過(guò)程中內(nèi)置WiFi系統(tǒng)，用戶在智能手機(jī)的客戶端可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于智能插座的遠(yuǎn)距離操控，包括隨時(shí)開(kāi)關(guān)，電量反饋等功能都可以隨時(shí)操控，同時(shí)智能插座還可以與智能家居的其他電器配合，幫助智能家居功能更有效的實(shí)現(xiàn)。在智能插座中還有許多的輔助功能，包括溫度濕度情況，節(jié)能情況等等，這些都是智能插座的優(yōu)勢(shì)所在。

在智能插座系統(tǒng)之中，電器與智能插座連接后進(jìn)行供電，對(duì)于耗電情況會(huì)進(jìn)行及時(shí)的反饋，用戶無(wú)論距離遠(yuǎn)近，在手機(jī)端可以詳細(xì)了解使用的情況，還可以對(duì)于智能插座進(jìn)行遠(yuǎn)距離的操控。

（二）智能插座的主要優(yōu)勢(shì)

智能插座的設(shè)計(jì)依托于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，信息技術(shù)和傳感器技術(shù)，對(duì)于插座系統(tǒng)集中管理控制，隨時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的電量消耗情況，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果。當(dāng)前，中國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，電量消耗與日俱增，智能插座的設(shè)計(jì)能夠有效的解決電量消耗過(guò)大的問(wèn)題，同時(shí)能夠滿足用戶的個(gè)性化需求，對(duì)于環(huán)境保護(hù)和節(jié)約能源具有重要作用。

二、智能插座的系統(tǒng)概況

在智能插座系統(tǒng)的使用過(guò)程中，用戶把各種家用電器連接到智能插座上，智能插座在被連接后開(kāi)始對(duì)電器進(jìn)行供電，智能插座在使用的過(guò)程中會(huì)自動(dòng)生成ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，當(dāng)智能插座系統(tǒng)中的某一個(gè)插座斷電，這個(gè)插座會(huì)自動(dòng)從無(wú)線網(wǎng)絡(luò)之中退出。同時(shí)，智能插座系統(tǒng)配有電能的傳感裝置，及時(shí)反饋耗電的相關(guān)情況，相關(guān)信息會(huì)通過(guò)網(wǎng)關(guān)上傳到網(wǎng)絡(luò)，用戶通過(guò)身份驗(yàn)證可以查詢耗電情況，并且還可以獲得相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)，用戶可以在遠(yuǎn)程發(fā)布命令，對(duì)智能插座進(jìn)行控制。這種操作系統(tǒng)在理論上可以控制上萬(wàn)個(gè)插座，操作功能強(qiáng)大。下圖就是智能插座系統(tǒng)的基本模式圖[1]。

三、智能插座系統(tǒng)的設(shè)計(jì)構(gòu)建

（一）智能插座系統(tǒng)的總體框架

智能插座系統(tǒng)主要包括電能傳感模塊，電源模塊，處理器和無(wú)線通信模塊，存儲(chǔ)模塊五個(gè)部分，各個(gè)模塊具有不同的作。電源模塊主要是為其他幾個(gè)模塊供電，電能的傳感模塊主要是監(jiān)測(cè)電量情況，電器模塊主要負(fù)責(zé)智能插座的通斷情況，處理器和無(wú)線通信模塊主要起到協(xié)調(diào)作用。各個(gè)模塊的具體關(guān)系如下圖所示[2]。

（二）電源模塊

電源是智能插座進(jìn)行工作的重要組成部分，它支撐了智能插座的有效運(yùn)行。在電源的具體選擇上，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的情況，可以適當(dāng)采用轉(zhuǎn)換率高，體系駕校的電源。電源的選擇主要應(yīng)該滿足電路的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，減少運(yùn)行過(guò)程可能出現(xiàn)的電磁干擾，盡量縮短整流管的通斷時(shí)間，通過(guò)電源的合理選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能。

（三）電能傳感模塊

電能傳感模塊的核心是ADE7755，在實(shí)際使用的過(guò)程之中可以利用ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器把電信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化的處理，通過(guò)計(jì)算把電壓和電流的瞬時(shí)信號(hào)轉(zhuǎn)換成瞬時(shí)功率信號(hào)。轉(zhuǎn)換所得的信號(hào)通過(guò)數(shù)頻轉(zhuǎn)換器的處理得出所需的頻率信號(hào)，通過(guò)CF引腳進(jìn)行輸出。

（四）智能插座開(kāi)關(guān)控制的選擇處理

智能插座的開(kāi)關(guān)控制電路可以采用晶閘管器件，該器件的主要優(yōu)點(diǎn)在于容量比較大，電壓高，控制過(guò)程方便，對(duì)于較大功率的電能轉(zhuǎn)換能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)觸點(diǎn)的控制，這是其他的元件無(wú)法取代的。很多開(kāi)關(guān)在進(jìn)行大功率家電的開(kāi)關(guān)使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)火花，隨著負(fù)載的逐漸增加，火花也會(huì)逐漸變大，這種情況在使用過(guò)程中會(huì)對(duì)電源造成比較大的損傷，減少電源的使用壽命，如果在使用是遇到一些易燃的氣體還有出現(xiàn)火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。使用晶閘管器件能夠有效的解決這類問(wèn)題，增加開(kāi)關(guān)的使用壽命，避免發(fā)生危險(xiǎn)[3]。

（五）智能插座的控制

智能插座系統(tǒng)對(duì)于每一個(gè)插座節(jié)點(diǎn)在控制的過(guò)程中采用紅外線遙控和互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，這種處理方式可以讓用戶對(duì)于智能插座實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離精確的控制。根據(jù)使用的實(shí)際情況，當(dāng)用戶與智能插座在裸露空氣接觸時(shí)可以采用紅外線遙控的方式，當(dāng)用戶與智能插座距離較遠(yuǎn)時(shí)應(yīng)該采用網(wǎng)絡(luò)控制。這兩種操作的方式也大大的方便了用戶使用，體現(xiàn)了智能插座的使用優(yōu)勢(shì)。

四、對(duì)智能插座進(jìn)行有效的性能檢測(cè)

（一）檢測(cè)電源模塊

對(duì)于電源模塊的檢測(cè)能過(guò)保證智能插座的順利安全使用。在檢測(cè)過(guò)程之中，應(yīng)當(dāng)在220V電壓的情況下適當(dāng)加入負(fù)載，重點(diǎn)查看插座在3.3V和5V的情況下直流輸出情況是否穩(wěn)定，如果波形穩(wěn)定，檢測(cè)結(jié)果合格。

（二）檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)通信效果

無(wú)線通信的效果，是體現(xiàn)插座智能化的一個(gè)重要指標(biāo)。在檢測(cè)的過(guò)程中可以讓多個(gè)插座對(duì)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行數(shù)據(jù)包的發(fā)送，對(duì)于發(fā)送的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)分析，查看傳送的成功率。

（三）檢測(cè)智能插座的電能情況

智能插座系統(tǒng)檢測(cè)的一個(gè)重要指標(biāo)就是電能計(jì)量。在不同的功率下進(jìn)行負(fù)載檢測(cè)，檢測(cè)的過(guò)程之中保證電表和插座符合要求，每個(gè)半個(gè)小時(shí)檢測(cè)一次，對(duì)累積檢測(cè)數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，仔細(xì)分析檢測(cè)結(jié)果，確保計(jì)量準(zhǔn)確。同時(shí)，還需要重點(diǎn)檢查節(jié)能情況，可以在相同用電量的情況之下，分別使用普通插座和只能插座進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)檢測(cè)數(shù)值對(duì)比耗電量的情況。

結(jié)束語(yǔ)：

隨著科技水平的高速發(fā)展，人們的生活水平逐步提高，對(duì)于智能家居的需求逐步增加，智能插座是智能家居應(yīng)用的典型代表。通過(guò)對(duì)于智能插座的合理使用，能夠有效的節(jié)約電能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能家居的結(jié)合也成為大勢(shì)所趨。

參考文獻(xiàn)：

[1]金逸超，孫力娟，王汝傳，黃海平.物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下智能插座的設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展，2010，47（S2）：321-326.

[2]谷雨茜.物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下智能插座的設(shè)計(jì)[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2016，15（12）：61-62.

[3]孫茂超.物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下智能插座的設(shè)計(jì)[J].電子制作，2015（06）：53.