智能插座无线数据通信功能探析

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【摘要】物联网信息技术在不断提升，智能插座系统在此环境的影响下完成了升级和改造，将家用电器形成智能与信息系统，能够实现无线通信功能与供电控制的功能。智能系统中将会使用手机以及无线装置实现无线数据通信功能，用户可以近距离或者远距离实现控制，利用红外线遥控器以及手机短信的方式实现控制，在运用过程中能够实现安全保护功能，本文将会结合智能插座的特点简单描述在使用过程中的实现方法，首先对其整体展开介绍以及系统设计，然后分别从软件和硬件方法探究系统的设计，使大家更好的了解其设计，进一步认识到该技术的市场应用具有很大的发展前景。

【关键词】无线数据通信；智能插座；实现方法

0引言

电子技术的应用发展，市场上最常见的是WIFI插座以及红外无线控制插座等，能够实现插座的智能作用，这些设计将插座与手机连接形成远程控制，但是各自相对应的客户端在控制过程中比较麻烦。在不断应用过程中对原有的功能进行优化实现了简单方便的智能控制，可以让操作更加简单快捷，并且保证用电安全。为了对智能插座具有更为深刻的认识，特此展开本次研究。

1智能插座

物联网中主要应用的是智能家居，智能家居在家庭生活环境中占据重要地位，将先进的技术应用到家具中，能够将人们的生活方式变的更加方便快捷，智能家居采用计算机远离，将通信技术以及感应器等技术综合使用，能够使人们在舒适、安全、环保的环境中生活。普通的插座仅仅起传输电流的作用，没有保护插座的功能，并且普通插座的控制方法简单而且单一。智能插座能够在使用过程中检查电流大小以及监控功率，对于插座起保护作用，通过定时可以自动断电以及具有通信功能，智能插座还可以使用红外遥控器控制，利用个人信息使其可以实现一对一控制，进而具有更为强大的功能，同时还可以使用触摸技术对多个节点进行控制，如果用户不在住宅区，可以利用手机对插座节点远程控制[1]。在实现控制作业中，可以采取多种不同的方法，让用户可以在不同环境中对插座进行控制，进而最大程度实现安全用电。插座节点是利用可控硅控制插座断电，电流检测板将信号传输，在传输过程中实现信号调整，再从单片机内部中进行转换并计算功率。插座节点中设置红外接线与无线频率接受信号，用户通过遥控器或者上位机系统对插座节点进行控制，上位机系统可以通过利用MCGS平台使用户看到画面，能够实现元和才能控制与近距离操作。

2结构体系

插座节点的结构图比较简单，将LCD以及红外接收、按键输入、无线通信等等应用安装在控制装置中，将此控制器作为控制核心，此核心设计功能强大，性能高、耗能少并且价格低廉。在此装置中处理信息，当信息出现异常时可以实现自动报警，如果信息异常是小频率，可以使用隔离装置将异常信号通过晶闸管处理，处理过后再通过传感器利用滤波功能传回到控制器中，通过应用该过程实现操作，可以使系统硬件得到一定程度的简化，同时可以有效降低投资成本。系统在进行运用过程中，使用的是触摸装置并安置定时功能，在传感器接受信号时随机采样，控制器中增加时钟模式，在软件系统的作用中提供时间功能，所以用户只需要在软件中设置定好的时间就能够实现定时控制[2]。插座节点可以实现对温度的采集，能够实现温度掌控并对插座进行保护，所以对精准度的要求并不高，所以只需要完成单片机内部掌控温度就能完成测量温度，温度测量范围是在零下40度到零上126度，如果监测中发现温度超出既定范围，应该立即切断电源并且实施报警装置.

3软硬件设计实现

3.1硬件设计实现

利用无线网络的电量进行智能设计，将数据通过网络传输到服务器中，利用主机实行控制，实现远程操控，将各种模块组合实现智能插座设计。智能插座中有五个模块构成，分别是微控制单元、电量检测、智能调控、电源转换以及WiFi通信，利用这五大模块将能够对生活环境中的智能插座实现控制，保证安全用电[3]。微控制单元模块是对所有的模块进行控制，实现调控功能，此单元模块利用美国研发的芯片作为基础，芯片性能高并且处理灵活，在使用过程中零耗损，能够实现超低耗能作用并且环保。此芯片有多种模式和信号，能够在选择信号源的过程中实现灵活作用，最大程度上降低能耗以及满足使用功能，时钟信号有五种分别是晶体振荡器、低耗晶体振荡器、数控振荡器、高速晶体振荡器以及模块晶振，模型有四种用作外设模块以及CPU系统需求等功能中。运用此芯片能够在不同环境中满足各种需求，在SR中能够实现低耗功能LPM0以及LPM4之间的切换。如果中断服务但是SR值并没有发生变化则会将程序转换到之前的模式，SR值改变将会影响工作模式，低功率运行过程中将会关闭CPU，如果外设时钟只有一个能用时将会根据实际情况转换成LPM2或者LPM3模式，如果所有的时钟停止工作，会转变成LPM4模式。电量检测中应该注意对家电的电压以及功率进行检测，检测模块将采用美国研发的芯片CS5490，此芯片将收集到的电流信号转变后才能单比特数据，将数据进行过滤最后输送到校准电路中最后发送到传输器中，实现与外部设备的通信。WiFi模块主要完成的是对信号的的处理，此模块采用无线网络处理技术，能在使用中减少开发时间以及降低投资成本，能够节省空间并且能够降低对专业知识的使用，将作为数据的收发工作。电源转换模块需要安全可靠的电源作为支撑，将智能插座的引流设定为220VAC电压，接入变压器之后实现降压，将信号转换到整流器中再经过滤波处理实现稳定电压。智能调控模块主要是对定时装置进行智能控制，能够提供准确的时间，在此过程中需要继电器作为辅助，继电器是一种电子控制装置，能够控制与被控制系统，根据实际的电流量选择。

3.2软件设计实现

在软件设计过程中有四个设计过程，分别是制定通信协议、设计单片机程序和服务器软件、手机app，设计通信协议需要有一套统一规划以及内容协议，可以使用手机与服务器、插座之间系统协议，将此智能系统的设计分成三个种类[4]。第一种是插座与服务器之间的通信协议，在插座内部设定服务器地址，在通电过程中就会自动发送信息，服务器接收到信息之后将会得到插座的端口以及IP地址，在进行修改过程中实现插座的登入，时间控制在2s左右。第二个种类是插座和手机之间的数据，手机能够控制插座的开关模式，通过手机向插座输送命令，控制一个位置即可，如果一个WiFi模式能够使多个插口共用就要根据实际情况换控制插口，能够保证控制状态稳定以及及时实现控制，手机定时发送状态信息，在协议格式中前四位是查询命令，后边位数是显示插座名称，在最后位数中显示结束命令。显示插座名称过程中会添加定时动作、定时之后的状态、定时的时间限制以及定时的阶段等，一个阶段完成之后才能进入下一阶段，但是此系统过程中可以完成多个阶段的定时，但必须遵循一阶段完成之后才能进入下一阶段的操作流程。第三阶段是手机与服务器之间的数据传递，在服务器中注册手机信息，完成注册之后要保留手机的各种信息，并反馈消息证明注册成功。手机端发送命令之后会立即收到相关的IP信息以及插座的信息，并向服务器发送请求。

4结束语

在社会经济的不断发展中，我国科技能力也在不断提升，智能化逐渐成为人们生活中的常态，传统的插座设计已经很难满足人们生活需求，在系统设计中使用单片机以及无线收发等模块制成的智能插座，可以优化软硬件的设计完成制作，更好的实现人们生活中的科技型以及舒适度，在实现过程中根据实际环境进行操作，进一步优化家居系统，实现人们生活质量很大程度的提升。

【参考文献】

［1］李华,刘林,谢小军.基于Wi-Fi的智能插座的设计与实现[J].中国仪器仪表,2017(5)：23-23.

［2］刘继中.一种基于WiFi的智能插座控制系统设计与实现[D].大连海事大学,2016：13.13.

［3］陈小雷,曹冠忠,张伟,等.一种智能插座控制方法及智能插座:,CN105337109A[P].2016：99.100.

［4］周继强,张孝勇,倪琳轩,等.一种基于无线wifi通信技术的智能插座及控制方法:,CN106159579A[P].2016：102-102.

作者：郭春育 蒋雪花 单位：浙江方圆检测集团股份有限公司