智能插座無線數據通信功能探析論文

　　【摘要】物聯(lián)網信息技術在不斷提升，智能插座系統(tǒng)在此環(huán)境的影響下完成了升級和改造，將家用電器形成智能與信息系統(tǒng)，能夠實現無線通信功能與供電控制的功能。智能系統(tǒng)中將會使用手機以及無線裝置實現無線數據通信功能，用戶可以近距離或者遠距離實現控制，利用紅外線遙控器以及手機短信的方式實現控制，在運用過程中能夠實現安全保護功能，本文將會結合智能插座的特點簡單描述在使用過程中的實現方法，首先對其整體展開介紹以及系統(tǒng)設計，然后分別從軟件和硬件方法探究系統(tǒng)的設計，使大家更好的了解其設計，進一步認識到該技術的市場應用具有很大的發(fā)展前景。

　　【關鍵詞】無線數據通信；智能插座；實現方法

　　0引言

　　電子技術的應用發(fā)展，市場上最常見的是WIFI插座以及紅外無線控制插座等，能夠實現插座的智能作用，這些設計將插座與手機連接形成遠程控制，但是各自相對應的客戶端在控制過程中比較麻煩。在不斷應用過程中對原有的功能進行優(yōu)化實現了簡單方便的智能控制，可以讓操作更加簡單快捷，并且保證用電安全。為了對智能插座具有更為深刻的認識，特此展開本次研究。

　　1智能插座

　　物聯(lián)網中主要應用的是智能家居，智能家居在家庭生活環(huán)境中占據重要地位，將先進的技術應用到家具中，能夠將人們的生活方式變的更加方便快捷，智能家居采用計算機遠離，將通信技術以及感應器等技術綜合使用，能夠使人們在舒適、安全、環(huán)保的環(huán)境中生活。普通的插座僅僅起傳輸電流的作用，沒有保護插座的功能，并且普通插座的控制方法簡單而且單一。智能插座能夠在使用過程中檢查電流大小以及監(jiān)控功率，對于插座起保護作用，通過定時可以自動斷電以及具有通信功能，智能插座還可以使用紅外遙控器控制，利用個人信息使其可以實現一對一控制，進而具有更為強大的功能，同時還可以使用觸摸技術對多個節(jié)點進行控制，如果用戶不在住宅區(qū)，可以利用手機對插座節(jié)點遠程控制[1]。在實現控制作業(yè)中，可以采取多種不同的方法，讓用戶可以在不同環(huán)境中對插座進行控制，進而最大程度實現安全用電。插座節(jié)點是利用可控硅控制插座斷電，電流檢測板將信號傳輸，在傳輸過程中實現信號調整，再從單片機內部中進行轉換并計算功率。插座節(jié)點中設置紅外接線與無線頻率接受信號，用戶通過遙控器或者上位機系統(tǒng)對插座節(jié)點進行控制，上位機系統(tǒng)可以通過利用MCGS平臺使用戶看到畫面，能夠實現元和才能控制與近距離操作。

　　2結構體系

　　插座節(jié)點的結構圖比較簡單，將LCD以及紅外接收、按鍵輸入、無線通信等等應用安裝在控制裝置中，將此控制器作為控制核心，此核心設計功能強大，性能高、耗能少并且價格低廉。在此裝置中處理信息，當信息出現異常時可以實現自動報警，如果信息異常是小頻率，可以使用隔離裝置將異常信號通過晶閘管處理，處理過后再通過傳感器利用濾波功能傳回到控制器中，通過應用該過程實現操作，可以使系統(tǒng)硬件得到一定程度的簡化，同時可以有效降低投資成本。系統(tǒng)在進行運用過程中，使用的是觸摸裝置并安置定時功能，在傳感器接受信號時隨機采樣，控制器中增加時鐘模式，在軟件系統(tǒng)的作用中提供時間功能，所以用戶只需要在軟件中設置定好的時間就能夠實現定時控制[2]。插座節(jié)點可以實現對溫度的采集，能夠實現溫度掌控并對插座進行保護，所以對精準度的要求并不高，所以只需要完成單片機內部掌控溫度就能完成測量溫度，溫度測量范圍是在零下40度到零上126度，如果監(jiān)測中發(fā)現溫度超出既定范圍，應該立即切斷電源并且實施報警裝置.

　　3軟硬件設計實現

　　3.1硬件設計實現

　　利用無線網絡的電量進行智能設計，將數據通過網絡傳輸到服務器中，利用主機實行控制，實現遠程操控，將各種模塊組合實現智能插座設計。智能插座中有五個模塊構成，分別是微控制單元、電量檢測、智能調控、電源轉換以及WiFi通信，利用這五大模塊將能夠對生活環(huán)境中的智能插座實現控制，保證安全用電[3]。微控制單元模塊是對所有的模塊進行控制，實現調控功能，此單元模塊利用美國研發(fā)的芯片作為基礎，芯片性能高并且處理靈活，在使用過程中零耗損，能夠實現超低耗能作用并且環(huán)保。此芯片有多種模式和信號，能夠在選擇信號源的過程中實現靈活作用，最大程度上降低能耗以及滿足使用功能，時鐘信號有五種分別是晶體振蕩器、低耗晶體振蕩器、數控振蕩器、高速晶體振蕩器以及模塊晶振，模型有四種用作外設模塊以及CPU系統(tǒng)需求等功能中。運用此芯片能夠在不同環(huán)境中滿足各種需求，在SR中能夠實現低耗功能LPM0以及LPM4之間的切換。如果中斷服務但是SR值并沒有發(fā)生變化則會將程序轉換到之前的模式，SR值改變將會影響工作模式，低功率運行過程中將會關閉CPU，如果外設時鐘只有一個能用時將會根據實際情況轉換成LPM2或者LPM3模式，如果所有的時鐘停止工作，會轉變成LPM4模式。電量檢測中應該注意對家電的電壓以及功率進行檢測，檢測模塊將采用美國研發(fā)的芯片CS5490，此芯片將收集到的電流信號轉變后才能單比特數據，將數據進行過濾最后輸送到校準電路中最后發(fā)送到傳輸器中，實現與外部設備的通信。WiFi模塊主要完成的是對信號的的處理，此模塊采用無線網絡處理技術，能在使用中減少開發(fā)時間以及降低投資成本，能夠節(jié)省空間并且能夠降低對專業(yè)知識的使用，將作為數據的收發(fā)工作。電源轉換模塊需要安全可靠的電源作為支撐，將智能插座的引流設定為220VAC電壓，接入變壓器之后實現降壓，將信號轉換到整流器中再經過濾波處理實現穩(wěn)定電壓。智能調控模塊主要是對定時裝置進行智能控制，能夠提供準確的時間，在此過程中需要繼電器作為輔助，繼電器是一種電子控制裝置，能夠控制與被控制系統(tǒng)，根據實際的電流量選擇。

　　3.2軟件設計實現

　　在軟件設計過程中有四個設計過程，分別是制定通信協(xié)議、設計單片機程序和服務器軟件、手機app，設計通信協(xié)議需要有一套統(tǒng)一規(guī)劃以及內容協(xié)議，可以使用手機與服務器、插座之間系統(tǒng)協(xié)議，將此智能系統(tǒng)的設計分成三個種類[4]。第一種是插座與服務器之間的通信協(xié)議，在插座內部設定服務器地址，在通電過程中就會自動發(fā)送信息，服務器接收到信息之后將會得到插座的端口以及IP地址，在進行修改過程中實現插座的登入，時間控制在2s左右。第二個種類是插座和手機之間的數據，手機能夠控制插座的開關模式，通過手機向插座輸送命令，控制一個位置即可，如果一個WiFi模式能夠使多個插口共用就要根據實際情況換控制插口，能夠保證控制狀態(tài)穩(wěn)定以及及時實現控制，手機定時發(fā)送狀態(tài)信息，在協(xié)議格式中前四位是查詢命令，后邊位數是顯示插座名稱，在最后位數中顯示結束命令。顯示插座名稱過程中會添加定時動作、定時之后的狀態(tài)、定時的時間限制以及定時的階段等，一個階段完成之后才能進入下一階段，但是此系統(tǒng)過程中可以完成多個階段的定時，但必須遵循一階段完成之后才能進入下一階段的操作流程。第三階段是手機與服務器之間的數據傳遞，在服務器中注冊手機信息，完成注冊之后要保留手機的各種信息，并反饋消息證明注冊成功。手機端發(fā)送命令之后會立即收到相關的IP信息以及插座的信息，并向服務器發(fā)送請求。

　　4結束語

　　在社會經濟的不斷發(fā)展中，我國科技能力也在不斷提升，智能化逐漸成為人們生活中的常態(tài)，傳統(tǒng)的插座設計已經很難滿足人們生活需求，在系統(tǒng)設計中使用單片機以及無線收發(fā)等模塊制成的智能插座，可以優(yōu)化軟硬件的設計完成制作，更好的實現人們生活中的科技型以及舒適度，在實現過程中根據實際環(huán)境進行操作，進一步優(yōu)化家居系統(tǒng)，實現人們生活質量很大程度的提升。

　　【參考文獻】

　�。�1］李華,劉林,謝小軍.基于Wi-Fi的智能插座的設計與實現[J].中國儀器儀表,2017(5)：23-23.

　�。�2］劉繼中.一種基于WiFi的智能插座控制系統(tǒng)設計與實現[D].大連海事大學,2016：13.13.

　�。�3］陳小雷,曹冠忠,張偉,等.一種智能插座控制方法及智能插座:,CN105337109A[P].2016：99.100.

　�。�4］周繼強,張孝勇,倪琳軒,等.一種基于無線wifi通信技術的智能插座及控制方法:,CN106159579A[P].2016：102-102.

　　作者：郭春育 蔣雪花 單位：浙江方圓檢測集團股份有限公司

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