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智能插座無(wú)線(xiàn)數據通信功能探析論文
【摘要】物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)在不斷提升，智能插座系統在此環(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，能夠實(shí)現無(wú)線(xiàn)通信功能與供電控制的功能。智能系統中將會(huì )使用手機以及無(wú)線(xiàn)裝置實(shí)現無(wú)線(xiàn)數據通信功能，用戶(hù)可以近距離或者遠距離實(shí)現控制，利用紅外線(xiàn)遙控器以及手機短信的方式實(shí)現控制，在運用過(guò)程中能夠實(shí)現安全保護功能，本文將會(huì )結合智能插座的特點(diǎn)簡(jiǎn)單描述在使用過(guò)程中的實(shí)現方法，首先對其整體展開(kāi)介紹以及系統設計，然后分別從軟件和硬件方法探究系統的設計，使大家更好的了解其設計，進(jìn)一步認識到該技術(shù)的市場(chǎng)應用具有很大的發(fā)展前景。
【關(guān)鍵詞】無(wú)線(xiàn)數據通信；智能插座；實(shí)現方法
0引言
電子技術(shù)的應用發(fā)展，市場(chǎng)上最常見(jiàn)的是WIFI插座以及紅外無(wú)線(xiàn)控制插座等，能夠實(shí)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(hù)端在控制過(guò)程中比較麻煩。在不斷應用過(guò)程中對原有的功能進(jìn)行優(yōu)化實(shí)現了簡(jiǎn)單方便的智能控制，可以讓操作更加簡(jiǎn)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(kāi)本次研究。
1智能插座
物聯(lián)網(wǎng)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(jìn)的技術(shù)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(shù)以及感應器等技術(shù)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(méi)有保護插座的功能，并且普通插座的控制方法簡(jiǎn)單而且單一。智能插座能夠在使用過(guò)程中檢查電流大小以及監控功率，對于插座起保護作用，通過(guò)定時(shí)可以自動(dòng)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(gè)人信息使其可以實(shí)現一對一控制，進(jìn)而具有更為強大的功能，同時(shí)還可以使用觸摸技術(shù)對多個(gè)節點(diǎn)進(jìn)行控制，如果用戶(hù)不在住宅區，可以利用手機對插座節點(diǎn)遠程控制[1]。在實(shí)現控制作業(yè)中，可以采取多種不同的方法，讓用戶(hù)可以在不同環(huán)境中對插座進(jìn)行控制，進(jìn)而最大程度實(shí)現安全用電。插座節點(diǎn)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(guò)程中實(shí)現信號調整，再從單片機內部中進(jìn)行轉換并計算功率。插座節點(diǎn)中設置紅外接線(xiàn)與無(wú)線(xiàn)頻率接受信號，用戶(hù)通過(guò)遙控器或者上位機系統對插座節點(diǎn)進(jìn)行控制，上位機系統可以通過(guò)利用MCGS平臺使用戶(hù)看到畫(huà)面，能夠實(shí)現元和才能控制與近距離操作。
2結構體系
插座節點(diǎn)的結構圖比較簡(jiǎn)單，將LCD以及紅外接收、按鍵輸入、無(wú)線(xiàn)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(jià)格低廉。在此裝置中處理信息，當信息出現異常時(shí)可以實(shí)現自動(dòng)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(guò)晶閘管處理，處理過(guò)后再通過(guò)傳感器利用濾波功能傳回到控制器中，通過(guò)應用該過(guò)程實(shí)現操作，可以使系統硬件得到一定程度的簡(jiǎn)化，同時(shí)可以有效降低投資成本。系統在進(jìn)行運用過(guò)程中，使用的是觸摸裝置并安置定時(shí)功能，在傳感器接受信號時(shí)隨機采樣，控制器中增加時(shí)鐘模式，在軟件系統的作用中提供時(shí)間功能，所以用戶(hù)只需要在軟件中設置定好的時(shí)間就能夠實(shí)現定時(shí)控制[2]。插座節點(diǎn)可以實(shí)現對溫度的采集，能夠實(shí)現溫度掌控并對插座進(jìn)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，如果監測中發(fā)現溫度超出既定范圍，應該立即切斷電源并且實(shí)施報警裝置.
3軟硬件設計實(shí)現
3.1硬件設計實(shí)現
利用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的電量進(jìn)行智能設計，將數據通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳輸到服務(wù)器中，利用主機實(shí)行控制，實(shí)現遠程操控，將各種模塊組合實(shí)現智能插座設計。智能插座中有五個(gè)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(shí)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(jìn)行控制，實(shí)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(guò)程中零耗損，能夠實(shí)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(guò)程中實(shí)現靈活作用，最大程度上降低能耗以及滿(mǎn)足使用功能，時(shí)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系統需求等功能中。運用此芯片能夠在不同環(huán)境中滿(mǎn)足各種需求，在SR中能夠實(shí)現低耗功能LPM0以及LPM4之間的切換。如果中斷服務(wù)但是SR值并沒(méi)有發(fā)生變化則會(huì )將程序轉換到之前的模式，SR值改變將會(huì )影響工作模式，低功率運行過(guò)程中將會(huì )關(guān)閉CPU，如果外設時(shí)鐘只有一個(gè)能用時(shí)將會(huì )根據實(shí)際情況轉換成LPM2或者LPM3模式，如果所有的時(shí)鐘停止工作，會(huì )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(jìn)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(jìn)行過(guò)濾最后輸送到校準電路中最后發(fā)送到傳輸器中，實(shí)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(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )處理技術(shù)，能在使用中減少開(kāi)發(fā)時(shí)間以及降低投資成本，能夠節省空間并且能夠降低對專(zhuān)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(shí)現降壓，將信號轉換到整流器中再經(jīng)過(guò)濾波處理實(shí)現穩定電壓。智能調控模塊主要是對定時(shí)裝置進(jìn)行智能控制，能夠提供準確的時(shí)間，在此過(guò)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，根據實(shí)際的電流量選擇。
3.2軟件設計實(shí)現
在軟件設計過(guò)程中有四個(gè)設計過(guò)程，分別是制定通信協(xié)議、設計單片機程序和服務(wù)器軟件、手機app，設計通信協(xié)議需要有一套統一規劃以及內容協(xié)議，可以使用手機與服務(wù)器、插座之間系統協(xié)議，將此智能系統的設計分成三個(gè)種類(lèi)[4]。第一種是插座與服務(wù)器之間的通信協(xié)議，在插座內部設定服務(wù)器地址，在通電過(guò)程中就會(huì )自動(dòng)發(fā)送信息，服務(wù)器接收到信息之后將會(huì )得到插座的端口以及IP地址，在進(jìn)行修改過(guò)程中實(shí)現插座的登入，時(shí)間控制在2s左右。第二個(gè)種類(lèi)是插座和手機之間的數據，手機能夠控制插座的開(kāi)關(guān)模式，通過(guò)手機向插座輸送命令，控制一個(gè)位置即可，如果一個(gè)WiFi模式能夠使多個(gè)插口共用就要根據實(shí)際情況換控制插口，能夠保證控制狀態(tài)穩定以及及時(shí)實(shí)現控制，手機定時(shí)發(fā)送狀態(tài)信息，在協(xié)議格式中前四位是查詢(xún)命令，后邊位數是顯示插座名稱(chēng)，在最后位數中顯示結束命令。顯示插座名稱(chēng)過(guò)程中會(huì )添加定時(shí)動(dòng)作、定時(shí)之后的狀態(tài)、定時(shí)的時(shí)間限制以及定時(shí)的階段等，一個(gè)階段完成之后才能進(jìn)入下一階段，但是此系統過(guò)程中可以完成多個(gè)階段的定時(shí)，但必須遵循一階段完成之后才能進(jìn)入下一階段的操作流程。第三階段是手機與服務(wù)器之間的數據傳遞，在服務(wù)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(huì )立即收到相關(guān)的IP信息以及插座的信息，并向服務(wù)器發(fā)送請求。
4結束語(yǔ)
在社會(huì )經(jīng)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)，傳統的插座設計已經(jīng)很難滿(mǎn)足人們生活需求，在系統設計中使用單片機以及無(wú)線(xiàn)收發(fā)等模塊制成的智能插座，可以?xún)?yōu)化軟硬件的設計完成制作，更好的實(shí)現人們生活中的科技型以及舒適度，在實(shí)現過(guò)程中根據實(shí)際環(huán)境進(jìn)行操作，進(jìn)一步優(yōu)化家居系統，實(shí)現人們生活質(zhì)量很大程度的提升。
【參考文獻】
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�。�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(wú)線(xiàn)wifi通信技術(shù)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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