專利名稱：一種無線開關控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種無線控制技術，特別是涉及一種無線開關控制系統(tǒng)。
背景技術：
公共場所的照明、空調、風扇等設備通常是耗電大戶，由于缺乏靈活準確的能耗控制和管理手段，常常時很多沒人或人很少的地方設備滿負荷運轉，而很需要用電的地方設備又難以及時開啟；此外，公共場所的開關設備往往缺乏有效監(jiān)管，導致人為損壞率很高，比如:課室的照明開關、風扇開關常常因為操作非常頻繁、以及有些學生不按規(guī)則操作，其控制面板容易損壞，影響教學和自習。日常用的開關主要分為傳統(tǒng)的按鍵/旋鈕開關、人體感應式開關、無線遙控開關等幾類，基本原理大都是利用面板上的按鈕產生控制信號，來控制設備的電流通、斷和大小。按鍵/旋鈕開關的不足主要包括以下幾方面:( I)容易被人為損壞:按鍵/旋鈕開關的操作面板采用機械或電子結構，公共場合(如:課時、辦公樓等)的開關在缺乏監(jiān)管的情況下，容易由于不當操作而損壞。(2)部署成本較高:按鍵/旋鈕開關的成本主要包括開關本身購置成本、開關面板布線的線材成本和施工成本等。開關面板的部署位置越多、部署位置與控制設備之間的距離越遠，則部署成本越高。(3)改變現(xiàn)有的開關面板部署位置比較困難:如果要改變按鍵/旋鈕開關的部署位置，通常需要重新布線；布暗線很麻煩，布明線又影響美觀。人體感應式開關主要借助人體的某些特征，如:紅外感應、聲音感知、指紋特征識另IJ、人臉識別等實現(xiàn)開關控制功能，其存在的不足包括:(I)使用成本高:需要附加專用的感應設備，比如紅外感應模塊、聲音感應、指紋識別模塊、虹膜識別模塊、人臉識別模塊等，設備購置成本較高，部署時需要布設電源線和專用信號線；(2)控制不夠靈活:比較復雜一些的設備，比如需要調速的風扇、需要調級的空調等，難以用感應的方式進行調解和控制；利用手機進行遠程遙控的開關系統(tǒng)，即用戶在自己的手機上運行相關軟件，對遠程設備的開關實施控制，這種控制方式的不足在于:(I)操作較繁瑣:對于用戶不熟悉的公共場合的設備，僅依靠手機自身的瀏覽功能和搜索功能查找要控制的設備，其操作步驟比較繁瑣、容易出錯、用戶體驗不夠好；(2)存在安全隱患:如果系統(tǒng)允許不在場的用戶對現(xiàn)場開關進行遠程控制，容易造成安全管理方面的隱患。目前，隨著移動通信終端快速普及，內置無線射頻標簽識別功能的手機迅速增加，基于無線射頻技術(RFID、NFC)的物聯(lián)網(wǎng)應用蓬勃發(fā)展，這些新型技術和設備的出現(xiàn)為公共場所耗能設備的精確控制提供了可能
實用新型內容
[0013]本實用新型的首要目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點和不足，提供一種無線開關控制方法，該方法控制靈活，控制精度高。本實用新型的另一目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點和不足，提供一種實現(xiàn)無線開關控制方法的無線開關控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)陳本低，故障率低。本實用新型的首要目的通過以下技術方案實現(xiàn):一種無線開關控制方法，包括以下步驟:步驟1、無線射頻移動終端感應并識別到無線射頻標簽，用戶通過無線射頻移動終端輸入開關控制請求及命令；步驟2、無線射頻移動終端經由無線通信網(wǎng)絡發(fā)送所述開關控制請求及命令到控制服務器；步驟3、控制服務器驗證所述開關控制請求及命令，驅動與無線射頻移動終端所感應到的無線射頻標簽存在邏輯映射的開關設備斷開或閉合。所述步驟3包括以下步驟:S1、所述控制服務器根據(jù)開關控制請求中的無線射頻移動終端的標識信息和無線射頻標簽的標識信息，驗證用戶身份以及對無線射頻標簽所對應的開關設備的操作權限；S2、若用戶具有操作權限，則控制服務器提取與無線射頻標簽具有邏輯映射的開關設備的開關操作模式，發(fā)送給無線射頻移動終端；S3、無線射頻移動終端根據(jù)接收到的所述開關操作模式，生成并在屏幕上顯示虛擬的開關操作界面；S4、無線射頻移動終端根據(jù)用戶的操作生成開關控制命令，發(fā)送給控制服務器；S5、控制服務器根據(jù)開關控制命令驅動開關設備斷開或閉合。對開關設備進行操作時，控制服務器允許開啟計費模塊計算使用費，所述計費模塊的計費過程包括以下步驟:Cl、開關設備閉合時，計費模塊開始計費；C2、實時查詢用戶的余額是大于還是等于零；當開關設備斷開前且余額等于零時，計費模塊向控制服務器發(fā)出余額為零的通知，并且控制服務器驅動開關設備斷開；當開關設備斷開時，余額大于或等于零時，則運行下一步；C3、終止計費并計算使用費。所述步驟S3中無線射頻移動終端可以緩存收到的開關使用模式，并允許用戶針對該使用模式預先設定開關控制命令，當無線射頻移動終端感應到該類型無線射頻標簽時，跳過步驟SI S3，直接執(zhí)行步驟S4和步驟S5。所述步驟3中，所述控制服務器允許根據(jù)預設的延遲參數(shù)，在收到開關控制命令后，延遲一段時間后再按次序驅動開關設備執(zhí)行開啟或關閉動作。本實用新型的另一目的通過以下技術方案實現(xiàn):一種實現(xiàn)無線開關控制方法的無線開關控制系統(tǒng)，包括:無線射頻標簽、無線射頻移動終端、控制服務器和開關設備；所述無線射頻標簽保存有系統(tǒng)內唯一的ID號，該ID號與實際開關設備之間存在邏輯映射關系；所述無線射頻移動終端通過無線感應方式讀取無線射頻標簽的信息，并通過網(wǎng)絡或專線連接后臺的控制服務器；所述控制服務器接收來自移動終端的開關控制請求和命令，按照預設的開關控制邏輯驅動開關設備；所述開關設備接收控制服務器的命令，執(zhí)行實際的設備開啟和關閉操作。所述控制服務器包括:標簽管理模塊、用戶管理及認證鑒權模塊、開關控制模塊、計費模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和管理模塊；所述標簽管理模塊負責無線射頻標簽ID分配、保存無線射頻標簽ID的物理位置信息，以及保存無線射頻標簽ID與開關設備之間的邏輯映射，支持根據(jù)無線射頻標簽ID查找所對應的開關設備；所述用戶管理及認證鑒權模塊，負責用戶帳號管理，以及對用戶身份的認證和鑒權；所述開關控制模塊，負責保存開關操作模式、執(zhí)行開關控制邏輯、驅動開關設備；所述計費模塊，負責在收到開關控制模塊的計費指令時執(zhí)行計費操作；所述管理模塊，允許管理員對用戶帳號、無線射頻標簽ID、邏輯映射、開關操作模式、計費費率進行配置管理。所述邏輯映射可以是一對一映射、一對多映射或多對一映射,所述一對一映射為一個無線射頻標簽對應一個開關設備，所述一對多映射為一個無線射頻標簽對應多個開關設備，所述多對一映射為多個無線射頻標簽對應一個開關設備。所述控制服務器可以與所述開關設備可以集成在一起。本實用新型相對于現(xiàn)有技術具有如下的優(yōu)點及效果:( I)用低成本的無線射頻標簽，結合越來越普及的無線射頻移動終端，構成虛擬開關操作面板，實現(xiàn)傳統(tǒng)開關的控制功能，成本大為降低且耐用；無線射頻標簽本身壽命接近無限，且不存在機械故障；無源的無線射頻標簽不需要外接電源，降低了設備成本和部署成本，還可以根據(jù)需要隨時改變部署位置，適合于開關位置經常變動的場合；利用移動通信終端通過無線網(wǎng)絡連接控制服務器、控制實際的開關設備，省去了為傳統(tǒng)開關布設控制線的麻煩。(2)開關操作界面顯示在無線射頻移動終端上，可以利用軟件模擬任意類型的開關操作界面，實現(xiàn)開關面板的低成本更新和升級、支持個性化的開關操作界面；相比之下，傳統(tǒng)的開關要針對每一種新面板重新開模具，成本高昂。(3)利用感應無線射頻標簽的方式啟動無線射頻移動終端上的開關操作界面，比用戶手工查找和調出操作界面，更為方便快捷。(4)用戶可以針對同一類型的無線射頻標簽預設開關控制命令，從而進一步省去操作開關界面的步驟，更為快捷；比如:對簡單的燈光控制，只有開和關兩個動作；用戶可對這類開關預設開關控制命令，使用時將無線射頻移動終端靠近無線射頻標簽，即可切換燈光的開、閉狀態(tài)。(5)控制服務器實現(xiàn)用戶身份認證和鑒權，并完成計費操作，適合于公共場合設備的管理控制；計費操作可以精確到每個單獨的用戶。本實用新型的優(yōu)點主要包括:( I)省去了普通的開關操作面板，減少了布線成本、降低了開關購置成本；(2)降低了開關出現(xiàn)故障的幾率；(3)避免了手指接觸開關導致的病菌傳播，特別適合公共場合，比如:課時、寫字樓、醫(yī)院、電影院、展會等。(4)統(tǒng)一管理，管理人員統(tǒng)一授予各個開關的使用權限到具體的移動終端、具體的時段；(5)設備開啟的時長、級別、功率大小等參數(shù)可以在中央進行集中控制，容易做非常細致的耗能開支計算；(6)準確計費:相比傳統(tǒng)的感應開關,本系統(tǒng)可以精確到何人使用、何處使用、何時開啟、何時關閉、該收多少費用，這種精準計費的方式有利于形成節(jié)能降耗的機制；(7)簡化操作，控制精度高:以前一個用戶要分別打開燈、風扇、空調；離開的時候又要逐一關閉，現(xiàn)在只要感應一下，由后臺的服務器自動計算相關附屬設備及影響范圍，自動按照順序開啟一些列設備，這對于越來越復雜的設備環(huán)境下，簡化用戶的操作、做到精確化節(jié)能控制。(8)適用范圍廣:(a)適用場所包括:教學樓、課室、寫字樓、圖書館、博物館、展覽廳、候機廳、候車室、酒店、餐廳、購物商場、公園、游樂場、浴室、洗手間；(b)受控設備包括:照明、門禁、空調、風扇、抽風機、投影儀、電腦、電子顯示屏、儲物柜、電動窗/窗簾。(9)可以減少開關面板的布線及維護成本、降低因機械故障或人為破壞而損壞的幾率、增加開關面板布設的便利性和靈活性、對無線射頻移動終端進行精確定位及計費，從而增強開關使用的安全性和可管理性；開關系統(tǒng)控制的靈活性高，并且節(jié)能環(huán)保。

圖1為系統(tǒng)工作原理示意圖。圖2為無線射頻標簽示意圖。圖3為開關操作步驟示意圖。圖4為簡化的開關操作步驟示意圖。圖5為集成了控制服務器功能的開關控制設備示意圖。
具體實施方式
實施例一、教學樓中的課室照明和風扇開關控制系統(tǒng)的實施例及相關附圖。教學樓作為教學公共設施，其課室的照明和風扇開關使用頻度非常高，因此非常容易損壞。學生和老師經常會遇到課室照明開關或風扇開關損壞，影響上課或自習。本實用新型基于當前無線射頻技術和移動互聯(lián)網(wǎng)技術的快速發(fā)展，提出一種新的面向無線射頻移動終端的開關控制方法及系統(tǒng)，可以提高開關使用壽命，減少開關故障。如圖1所示，本實用新型所述系統(tǒng)包括無線射頻標簽、無線射頻移動終端、控制服務器和開關設備，無線射頻標簽與開關設備之間存在邏輯映射(如圖1中虛線所示)，無線射頻移動終端與無線射頻標簽通過相互感應進行通信。所述無線射頻移動終端具有無線射頻標簽識別單元，用于在有效感應范圍內感應并識別無線射頻標簽、讀取其中的標識信息；所述無線射頻移動終端通過無線通信網(wǎng)絡與控制服務器進行通信；所述控制服務器包括標簽定位模塊、認證及授權模塊、開關控制模塊、計費模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和管理模塊；所述無線射頻移動終端用于保存用戶預先設置的命令,供業(yè)務處理模塊讀取并執(zhí)行。如圖2所示，本實用新型充當開關出發(fā)裝置的無線射頻標簽包括天線和芯片兩部分組成，其厚度可以很薄，印刷在不干膠上，也可以封裝在塑料片中。標簽尺寸的大小主要取決于其天線的大小，天線越大，感知距離越遠；反之，天線越小，感知距離越近。該無線射頻標簽成本低廉、構造簡單，可以粘貼在塑料或有機玻璃板上，安裝的時候無需布線，也可以直接固定在課室內的門口的墻壁上，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的按鍵或旋鈕開關。本實用新型的使用步驟包括:1、無線射頻移動終端接近無線射頻標簽的有效識別范圍，并識別該無線射頻標簽、獲取無線射頻標簽信息(如圖3中的步驟I)；2、無線射頻移動終端發(fā)送開關控制請求到控制服務器(圖3中步驟2);該請求包含獲取到的無線射頻標簽信息和無線射頻移動終端自身的標識信息；3、控制服務器根據(jù)收到的開關控制請求，對該請求進行認證和鑒權(圖3中步驟3);主要判定:(i)無線射頻標簽是否合法，是否對應了可控制的開關設備；(ii)發(fā)出請求的終端是否合法，是否具備了控制所述無線射頻標簽的權限；4、控制服務器在認證和鑒權通過之后，將無線射頻標簽對應的開關設備操作模式信息返回無線射頻移動終端(圖3步驟4)；5、無線射頻移動終端根據(jù)收到的開關設備操作模式信息，生成相應的開關操作界面，并在屏幕上顯示，接收用戶輸入(圖3步驟5);6、無線射頻移動終端根據(jù)用戶輸入，生成開關控制命令，發(fā)送給控制服務器(圖3步驟6);7、控制服務器根據(jù)收到的開關控制命令，驅動開關設備，產生開關動作(圖3步驟7)，所述動作包括:開啟或關閉課室的燈光、調節(jié)風扇的風力大小等。8、控制服務器允許根據(jù)收到的開關控制命令,啟動或停止計費操作；計費操作為可選操作，是否計費由管理人員在后臺進行配置；具體計費過程包括以下步驟:S1、開關設備閉合時，計費模塊開始計費；S2、實時查詢用戶的余額是大于還是等于零；當開關設備斷開前且余額等于零時，計費模塊向控制服務器發(fā)出余額為零的通知，并且控制服務器驅動開關設備斷開；當開關設備斷開時，余額大于或等于零時，則運行下一步；S3、終止計費并計算使用費總額。教學樓的課室管理人員通過控制服務器的管理模塊對開關設備的控制權限、開關設備的使用模式、無線射頻標簽的空間位置、無線射頻標簽與開關設備之間的邏輯映射以及計費模塊的計費規(guī)則和費率進行配置和管理。無線射頻標簽與開關設備之間的邏輯映射關系由管理人員通過管理模塊進行配置和管理，并將該邏輯映射保存在控制服務器上；該邏輯映射可以是一對一映射、一對多映射和多對一映射:(I)所述一對一的邏輯映射，即單個無線射頻標簽對應單個開關設備，即當前者被移動終端識別后，發(fā)出的開關操作命令只作用于后者，比如:一個布置于課室門口墻壁上的無線射頻標簽A，通過一對一映射，對應于該課室的燈光控制開關；另一個無線射頻標簽B，則對應于課室的風扇控制開關。(2)所述一對多邏輯映射，即單個無線射頻標簽對應多個開關設備，前者被識別后發(fā)出的開關操作命令同時作用于多個開關設備，比如:一個布置在教學樓某層樓值班室的無線射頻標簽，通過一對多的邏輯映射，對應于該層樓的所有課室的照明開關，使值班人員可以一次性開啟或關閉該層樓的所有課室燈光。(3)所述多對一邏輯映射，即多個無線射頻標簽對應于一個開關設備，前者中任何一個被識別后發(fā)出的操作命令都作用于后者，比如:課室的前門和后門的墻壁上各設一個無線射頻標簽，兩個無線射頻標簽通過多對一邏輯映射，對應于該課室的照明開關；學生和老師可以選擇其中任何一個無線射頻標簽啟動或關閉該課室的照明。所述控制服務器允許根據(jù)管理人員預設的延遲參數(shù)，在收到來自終端的開關控制命令后，延遲一段時間后再執(zhí)行動作。比如:教學樓值班人員晚上離開值班室之前，利用自己的無線射頻移動終端讀取設在值班室的無線射頻標簽，發(fā)出關閉走廊照明設備的控制命令，并預設2分鐘的延遲時間，該延遲時間足夠值班人員從值班室走到大樓門口。當連續(xù)操作同類型的開關設備時，無線射頻移動終端允許把收到的開關使用模式信息緩存在本地的數(shù)據(jù)存儲單元，從而不必反復向控制服務器請求同樣的開關使用模式信息，以提高效率。比如:對教學樓里面的屬于同一類型的照明開關、采用同樣的操作面板和操作方式，則其無線射頻標簽ID可以統(tǒng)一以AOOl開頭，終端在檢測到類似無線射頻標簽后，可以直接利用之前緩存的AOOl類型的開關操作模式信息而無需每次向控制服務器查詢。則此時的操作步驟簡化為如圖4所示:( I)無線射頻移動終端接近無線射頻標簽的有效識別范圍，并識別該無線射頻標簽、獲取無線射頻標簽信息(如圖4中的步驟I)；(2)無線射頻移動終端從本地的數(shù)據(jù)存儲單元中檢索是否有緩存該無線射頻標簽的使用模式信息，如果有則從本地提取開關使用模式信息，并生成相應的開關操作界面，接收用戶輸入(如圖4中的步驟2)；(3)無線射頻移動終端根據(jù)用戶輸入，生成開關控制命令，發(fā)送給控制服務器(圖4步驟3)；(4)控制服務器根據(jù)收到的開關控制命令，對該控制命令進行認證和鑒權(圖4中步驟4);主要判定:(i)無線射頻標簽是否合法，是否對應了可控制的開關設備；(ii)識別號所代表的終端是否合法，是否具備了控制所述無線射頻標簽的權限；(5)控制服務器在認證和鑒權通過之后，驅動開關設備，產生開關動作(圖4步驟5)，所述動作包括:開啟或關閉課室的燈光、調節(jié)風扇的風力大小等。(6)控制服務器根據(jù)收到的開關控制命令，啟動或停止計費操作；計費操作為可選操作，是否計費由管理人員在后臺進行配置。所述控制服務器可以與所述開關設備集成，集成了控制服務器功能的開關設備及應用系統(tǒng)結構示意圖如圖5所示。實施例二、實驗室的照明及空調控制現(xiàn)有的實驗室照明及空調控制不夠靈活，不論人多還是人少，往往都全部開啟，容易造成能耗浪費；而采用基于本實用新型的實驗室開關控制系統(tǒng)，可以有效解決這一問題?；诒緦嵱眯滦偷膶嶒炇议_關控制系統(tǒng)，其系統(tǒng)構成和操作方法類似于實施例一。不同之處在于無線射頻標簽被布置在每個人的座位上，這些無線射頻標簽被設置成僅與覆蓋當事人自己座位的照明及空調設備構成邏輯映射關系。相比傳統(tǒng)的開關布設方式，采用無線射頻標簽可以免去布線的麻煩。當事人進入或離開時，無需操作配電箱的總開關，而是只需要用自己持有的無線射頻移動終端識別自己座位上的無線射頻標簽，向控制服務器發(fā)出開啟命令或關閉命令。當兩個人的座位相鄰而共享照明及空調設備、導致發(fā)出的開關命令有重疊或有矛盾的時候，由控制服務器統(tǒng)一負責進行協(xié)調，避免產生控制命令的沖突。上述控制系統(tǒng)可以有效的、個性化的解決實驗室燈光及空調控制問題。上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種無線開關控制系統(tǒng)，其特征在于，包括:無線射頻標簽、無線射頻移動終端、控制服務器和開關設備； 所述無線射頻移動終端包含無線射頻標簽讀取裝置以及無線網(wǎng)絡通信裝置；所述控制服務器與開關設備連接。
2.權利要求1所述的無線開關控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制服務器與所述開關設備集成在一起。
專利摘要實現(xiàn)無線開關控制方法的無線開關控制系統(tǒng)，包括無線射頻標簽、無線射頻移動終端、控制服務器和開關設備；所述無線射頻標簽保存有系統(tǒng)內唯一的ID號，該ID號與實際開關設備之間存在邏輯映射關系。一種無線開關控制方法，包括以下步驟步驟1、無線射頻移動終端感應并識別到無線射頻標簽，用戶通過無線射頻移動終端輸入開關控制請求及命令;步驟2、無線射頻移動終端經由無線通信網(wǎng)絡發(fā)送所述開關控制請求及命令到控制服務器；步驟3、控制服務器驗證所述開關控制請求及命令，驅動與無線射頻移動終端所感應到的無線射頻標簽存在邏輯映射的開關設備斷開或閉合。具有成本低，故障率低等優(yōu)點。
文檔編號G05B19/04GK203084463SQ20122071258
公開日2013年7月24日 申請日期2012年12月20日 優(yōu)先權日2012年12月20日
發(fā)明者黃松 申請人:華南理工大學