基于雙網(wǎng)絡混合通信的智能插座裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于雙網(wǎng)絡混合通信技術的智能插座裝置，它由單片機、電源、電力線載波通信模塊、載波電路、RF通信模塊、RF匹配電路、天線模塊、存儲器、鍵盤、串口電路、時鐘、校表接口、顯示屏、計量電路、磁保持繼電器、繼電器驅動電路、外殼等十七個部分組成。該裝置通過插槽與被控電器設備連接，不僅能夠對被控電器的能耗進行計量，通過電力線通信模塊和RF通信模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至網(wǎng)關，并由網(wǎng)關將數(shù)據(jù)上傳至網(wǎng)絡服務器，而且能夠通過網(wǎng)絡遠程控制智能插座的通斷狀態(tài)，實現(xiàn)家用電器的遠程智能化管理。與此同時，該裝置設計的顯示屏和鍵盤支持本地數(shù)據(jù)查詢和電器定時控制。
【專利說明】基于雙網(wǎng)絡混合通信的智能插座裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具備通信、控制和計量功能的智能插座裝置，尤其是涉及一種基于電力線載波通信和RF通信的智能插座裝置。
【背景技術】
[0002]隨著智能電網(wǎng)和智能家居技術的發(fā)展和逐步應用，家庭電能管理作為智能電網(wǎng)用電管理中重要的一環(huán)發(fā)揮著越來越大的作用。一方面，家庭用電需要適應彈性電價，對家用電器實施遠程通斷控制和用電數(shù)據(jù)實時監(jiān)測，在高電價時段斷開大功率用電器，反之則開通大功率用電器，并避免電器空耗產(chǎn)生的額外電能損失；另一方面，用戶需要實時獲取單個用電器能耗數(shù)據(jù)，并在云端形成數(shù)據(jù)分析文檔，進而優(yōu)化用電模式，提高電能使用效率。
[0003]傳統(tǒng)插座一般不具備通信、計量和控制功能，新型的智能插座增強了計量和控制功能，而且初步具備RF、紅外、電力線等近場通信能力，一方面，無線近場通信網(wǎng)絡易受家居建筑格局及自然環(huán)境的影響，通信效率受到制約；另一方面，單純電力線通信方式，易受用電條件等因素影響，通信成功率不高。這就需要一種同時規(guī)避近場無線通信和電力線通信的混合通信方式來支撐智能插座的數(shù)據(jù)傳輸。
【發(fā)明內容】
[0004]為解決【背景技術】中的問題，本發(fā)明提供一種基于雙網(wǎng)絡混合通信的智能插座裝置，通過該裝置將被控電器的能耗數(shù)據(jù)同時通過電力線和RF兩種信道上傳至家庭智能網(wǎng)關，并通過網(wǎng)關接收互聯(lián)網(wǎng)服務器發(fā)出的控制和查詢命令，從而實現(xiàn)用戶利用PC、手機、平板電腦等網(wǎng)絡終端對家庭用電設備的遠程智能管理。
[0005]本發(fā)明所述的智能插座裝置由單片機、電源、電力線載波通信模塊、載波電路、RF通信模塊、RF匹配電路、天線模塊、存儲器、鍵盤、串口電路、時鐘、校表接口、顯示屏、計量電路、磁保持繼電器、繼電器驅動電路、外殼等十七個部分組成。其中，單片機連接電源、電力線載波通信模塊、RF通信模塊、時鐘、鍵盤、存儲器、繼電器驅動電路、串口電路、計量電路、顯示屏、校表接口，電力線載波通信模塊分別與電源和載波電路連接，RF通信模塊與RF匹配電路和電源連接，RF匹配電路與天線模塊連接，磁保持繼電器與繼電器驅動電路連接，夕卜殼將其他十六個個部分有機結合形成保護。單片機(MCU)負責通過電力線載波通信模塊對來自網(wǎng)關的信息進行收集、處理和分析，一方面執(zhí)行遠程服務器發(fā)送的讀數(shù)據(jù)、通斷控制等指令，另一方面通過電力載波通信模塊和RF通信模塊定時向網(wǎng)關發(fā)送能耗數(shù)據(jù)，與此同時，通過計量電路計算電壓、功率等多種計量參數(shù)，控制顯示屏的顯示及提供鍵盤、串口、校表等多種外部接口數(shù)據(jù)交換；時鐘記錄并提供當前時間給單片機；存儲器存儲并提供智能插座配置信息、設備狀態(tài)信息、時間表信息、計量數(shù)據(jù)等；電源提供智能插座所需的各種電源；電力線載波通訊模塊的主要作用是使單片機與家庭網(wǎng)關進行數(shù)據(jù)交換，以實現(xiàn)智能插座外部通信的各種功能；RF通信模塊結合RF匹配電路和天線模塊，基于射頻通信的方式實現(xiàn)網(wǎng)關與智能終端的數(shù)據(jù)交換；串口電路用于實現(xiàn)單片機與PC串行通信電平轉換，實現(xiàn)設備的本地設置與控制；載波電路為載波信號的輸出和輸入通路，并起隔離220V/50HZ工頻的作用，分為發(fā)射和接收兩部分；鍵盤用于本地數(shù)據(jù)查詢、定時和通斷控制；顯示屏用于顯示能耗數(shù)據(jù)、設備狀態(tài)信息及配合鍵盤進行各種本地設置；校表接口用于實現(xiàn)智能插座與校表臺的連接，進行計量參數(shù)的設置；計量電路用于采集能耗數(shù)據(jù)；繼電器驅動電器用于驅動磁保持繼電器；磁保持繼電器為控制信號消失后仍然保持當前狀態(tài)的大容量繼電器；外殼用于將各部分裝配成一個整體，并對各部分形成保護。
[0006]單片機芯片采用AVR單片機芯片，AVR單片機芯片集成了電力線通信的調制解調器，采用了多載波調制解調技術，芯片內置了數(shù)字信號處理、模數(shù)轉換和數(shù)模轉換電路，能直接和模擬前端電路接口，同時，芯片與控制器之間的數(shù)據(jù)交互方式靈活，能簡單嵌入智能系統(tǒng)。AVR 8-Bit MCU最大的特點是:哈佛結構，具備IMIPS / MHz的高速運行處理能力；超功能精簡指令集(RISC)，具有32個通用工作寄存器，克服了如8051 MCU采用單一ACC進行處理造成的瓶頸現(xiàn)象；快速的存取寄存器組、單周期指令系統(tǒng)，大大優(yōu)化了目標代碼的大小、執(zhí)行效率，部分型號FLASH非常大，特別適用于使用高級語言進行開發(fā)；作輸出時與Pic的HI/L0W相同,可輸出40mA (單一輸出),作輸入時可設置為三態(tài)高阻抗輸入或帶上拉電阻輸入，具備10mA-20mA灌電流的能力；片內集成多種頻率的RC振蕩器、上電自動復位、看門狗、啟動延時等功能，外圍電路更加簡單，系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠；大部分AVR 片上資源豐富:帶 E2PR0M, PWM, RTC, SPI，UART，TWI，ISP，AD, Analog Comparator, WDT等；電力解調器內置UART 口直接接AVR單片機，或通過RS232電平轉換直接接到PC，以實現(xiàn)對芯片的控制和數(shù)據(jù)傳輸。
[0007]載波電路具有發(fā)送電路和接收電路兩部分，發(fā)送電路由低通濾波器和功率放大器構成，濾波器濾除了高頻信號成分并平滑DAC輸出信號的波形，功率放大器的輸出通過一個簡單的耦合變壓器連接到電源線上，濾波器的帶寬由使用的載波頻率所決定。
[0008]接收回路由帶通濾波器、隔離、并聯(lián)諧振回路組成，直接濾除了電源線上的干擾信號。濾波器的帶寬由使用的載波頻率決定。過零檢測電路跟蹤電源線上的頻率，輸出50Hz的方波信號。
[0009]震湯電路為芯片提供時鐘，在芯片并聯(lián)IM電阻。
[0010]利用低壓電力線上網(wǎng)時，先通過專業(yè)的電力調制解調器，采用正交頻分復用(OFDM)或高斯濾波最小頻移鍵控(GMSK)調將該電力信號，然后將該電力信號通過電力線傳送到PLC設備中，利用該設備將電力信號轉換(解調等處理)成原來的數(shù)據(jù)信號，然后通過交換機、路由器等設備直接進入Internet,從而實現(xiàn)電力上網(wǎng)的功能。
[0011]電力線數(shù)字載波通信原理為，輸入信號經(jīng)信源及輸入變換器后，輸入到信源編碼器，再經(jīng)信源編碼器輸入到信道編碼器，經(jīng)信道編碼器輸入給數(shù)字調制器，信號調制完成后經(jīng)電力線信道傳輸，在接收側經(jīng)過數(shù)字解調器解調，解調后傳輸給信道譯碼器，再傳輸給信源譯碼器，其后經(jīng)過輸出變換器輸出信號。
[0012]電能計量模塊以電能計量專用芯片TM7755為核心，并設計相應的電流及電壓采樣電路。對電壓采樣選擇電阻分壓方式；對電流采樣選擇電流互感器方式。市電頻率采集模塊:為了維護家庭配電系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全，特別是大量使用分布式新能源的家庭，需要對電網(wǎng)進行頻率的監(jiān)測。采用220 V正弦交流電壓信號首先經(jīng)二極管整流電路及分壓電路轉化為峰值小于5 V的半波正弦交流電壓信號，其后經(jīng)比較器跟隨電路將信號輸入至另一比較器進行電壓比較，從而將頻率信號轉化為單片機可接收的5 V方波信號。存儲模塊:智能插座中需要存儲用戶電器的歷史用電數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)更新頻繁，為了保其在斷電不丟失。
[0013]電力載波通信單元采用擴頻通信芯片能夠實現(xiàn)基于電力線通信網(wǎng)絡的電子終端設備之間可靠的數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)鏈路層通信協(xié)議遵循高級數(shù)據(jù)鏈路控制通信協(xié)議，應用層通信協(xié)議完全兼容于DL/T645-1 997規(guī)范和DL/T645-2007規(guī)范，在保證DL/T645協(xié)議完整性的前提下，擴充了 DL/T645對網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信的支持。
[0014]信號耦合電路是將載波通信單元與電力線連接的關鍵單元，主要的作用是濾除220 VAC/50 Hz的交流信號和抑制瞬時電壓沖擊，也能夠高效率地將發(fā)射信號注入電力線，保證在電力線上的有效信號功率，對來自電力線上的有用信號實現(xiàn)最小的衰減和最佳接收，最大限度地抑制來自電力線上的噪聲干擾。
[0015]智能插座裝置對家庭開關及插座進行設備編碼，所述設備編碼具有唯一性，并存儲在存儲器中，在與設備連接時進行識別從而可以獲得設備的標稱電壓、電流、功率數(shù)據(jù)以及實時采樣的電壓、電流、功率信息，并能夠對設備進行優(yōu)先級的設置，如根據(jù)設備是否可斷電、是否可短時斷電、是否可長期斷電來設置設備的優(yōu)先級或者根據(jù)設備使用的重要程度或使用的頻率進行優(yōu)先級的設置，并能夠根據(jù)設備優(yōu)先級對供電電流進行電力的分配，在發(fā)生數(shù)據(jù)越限時，能夠啟動保護，能夠通過PC機預設的工作方式進行工作，也能夠通過射頻通信模塊與用戶的移動終端進行交互，根據(jù)用戶的指令進行操作。
[0016]首先，智能插座控制系統(tǒng)開機，裝置各模塊開機自檢，初始化各接口，采集各開關插座的信息，如標稱電壓、電流、功率等信息，對設備進行編碼，根據(jù)用戶的需要對各開關及插座設置優(yōu)先級，即一級、二級或三級或重要級、普通級及次要級等，與插座或開關通信并進行識別，采集電網(wǎng)當前的電價與電力供應信息，如當前電價較貴時，保留連接重要負載的開關或插座，如當前電價適中時，開啟重要級或普通級的負載，關閉次要級負載，如當前電價便宜時，則負載全開，當前電力供應充足時，開啟全部負載，當前電力供應較低時，保留重要負載的供電，普通負載限流供電或逐個供電，當前電力供應缺乏時，保留重要負載供電，其他負載關閉，當前電力嚴重缺乏或斷電，主要負載限流供電或逐個供電，并發(fā)出警報，并發(fā)送信息通知用戶，當過載時，通知用戶并報警。
[0017]本發(fā)明的有益結果是提供了一種基于雙網(wǎng)絡混合通信技術，具備通信、計量和控制功能的智能插座裝置，它利用低壓電力線載波和RF兩種信道同時與家庭智能網(wǎng)關進行通信，將能耗數(shù)據(jù)上傳至互聯(lián)網(wǎng)服務器，并通過網(wǎng)關接收服務器發(fā)布的數(shù)據(jù)讀取及通斷控制指令，與此同時，依靠鍵盤和顯示屏可實現(xiàn)對智能插座的本地數(shù)據(jù)讀取和負荷控制，使用戶能夠實現(xiàn)對單一用電器的遠程控制，及時調整用電模式，提高電能使用效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1本發(fā)明智能插座裝置的原理框圖圖2本發(fā)明智能插座裝置內單片機程序流程圖圖3本發(fā)明智能插座裝置發(fā)送電路的結構圖圖4本發(fā)明智能插座裝置接收電路的結構圖圖5本發(fā)明智能插座裝置接收設備請求工作流程圖圖6本發(fā)明智能插座裝置接收采樣數(shù)據(jù)工作流程圖。
【具體實施方式】
[0019]本發(fā)明在應用中，首先將所述裝置通過電力線與家庭智能網(wǎng)關連接，然后在網(wǎng)絡服務器中添加智能插座信息，完成后即可通過手機等網(wǎng)絡終端設備實現(xiàn)電器的控制與用電信息的查詢。
[0020]如圖I所示，本發(fā)明所述的智能插座裝置由單片機、電源、電力線載波通信模塊、載波電路、RF通信模塊、RF匹配電路、天線模塊、存儲器、鍵盤、串口電路、時鐘、校表接口、顯示屏、計量電路、磁保持繼電器、繼電器驅動電路、外殼等十七個部分組成。其中，單片機連接電源、電力線載波通信模塊、RF通信模塊、時鐘、鍵盤、存儲器、繼電器驅動電路、串口電路、計量電路、顯示屏、校表接口，電力線載波通信模塊分別與電源和載波電路連接，RF通信模塊與RF匹配電路和電源連接，RF匹配電路與天線模塊連接，磁保持繼電器與繼電器驅動電路連接，外殼將其他十六個個部分有機結合形成保護。
[0021]如圖2所示，單片機的工作流程包括：
步驟201 :程序開始，實現(xiàn)時鐘等的初始化；
步驟202 :主程序初始化存儲器、串口、載波通信；
步驟203 :啟動載波通信、RF通信程序監(jiān)聽；
步驟204 :收到電力線載波通信或RF通信數(shù)據(jù)；
步驟205 :判斷協(xié)議表號是否正確，若正確則執(zhí)行下一步驟，反之繼續(xù)步驟203 ；
步驟206 :解析收到的數(shù)據(jù)協(xié)議格式，判斷是控制通斷命令還是讀電量數(shù)據(jù)命令；
步驟207 :執(zhí)行收到的命令；
步驟208 :向網(wǎng)關返回命令執(zhí)行的結果，并繼續(xù)進行載波監(jiān)聽；
步驟209 :若收到校表中斷命令，則執(zhí)行校表程序；
步驟210 :運行校表臺服務程序進行自動校表；
步驟211 :保存校表參數(shù)至存儲器；
步驟212 :返回主程序；
步驟213 :若收到串口中斷指令，則進入串口設置程序；
步驟214 :接收串口下發(fā)的設置數(shù)據(jù)；
步驟215 :分析協(xié)議格式
步驟216 :保存設置的表號信息至存儲器；
步驟217:返回主程序。
[0022]電能計量模塊以電能計量專用芯片TM7755為核心，并設計相應的電流及電壓采樣電路。對電壓采樣選擇電阻分壓方式；對電流采樣選擇電流互感器方式。市電頻率采集模塊：為了維護家庭配電系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全，特別是大量使用分布式新能源的家庭，需要對電網(wǎng)進行頻率的監(jiān)測。采用220 V正弦交流電壓信號首先經(jīng)二極管整流電路及分壓電路轉化為峰值小于5 V的半波正弦交流電壓信號，其后經(jīng)比較器跟隨電路將信號輸入至另一比較器進行電壓比較，從而將頻率信號轉化為單片機可接收的5 V方波信號。存儲模塊：智能插座中需要存儲用戶電器的歷史用電數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)更新頻繁，為了保其在斷電不丟失。
[0023]電力載波通信單元采用擴頻通信芯片能夠實現(xiàn)基于電力線通信網(wǎng)絡的電子終端設備之間可靠的數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)鏈路層通信協(xié)議遵循高級數(shù)據(jù)鏈路控制通信協(xié)議，應用層通信協(xié)議完全兼容于DL/T645-1 997規(guī)范和DL/T645-2007規(guī)范，在保證DL/T645協(xié)議完整性的前提下，擴充了 DL/T645對網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信的支持。
[0024]信號耦合電路是將載波通信單元與電力線連接的關鍵單元，主要的作用是濾除220 VAC/50 Hz的交流信號和抑制瞬時電壓沖擊，也能夠高效率地將發(fā)射信號注入電力線，保證在電力線上的有效信號功率，對來自電力線上的有用信號實現(xiàn)最小的衰減和最佳接收，最大限度地抑制來自電力線上的噪聲干擾。
[0025]首先，智能插座控制系統(tǒng)開機，裝置各模塊開機自檢，初始化各接口，采集各開關插座的信息，如標稱電壓、電流、功率等信息，對設備進行編碼，根據(jù)用戶的需要對各開關及插座設置優(yōu)先級，即一級、二級或三級或重要級、普通級及次要級等，與插座或開關通信并進行識別，采集電網(wǎng)當前的電價與電力供應信息，如當前電價較貴時，保留連接重要負載的開關或插座，如當前電價適中時，開啟重要級或普通級的負載，關閉次要級負載，如當前電價便宜時，則負載全開，當前電力供應充足時，開啟全部負載，當前電力供應較低時，保留重要負載的供電，普通負載限流供電或逐個供電，當前電力供應缺乏時，保留重要負載供電，其他負載關閉，當前電力嚴重缺乏或斷電，主要負載限流供電或逐個供電，并發(fā)出警報，并發(fā)送信息通知用戶，當過載時，通知用戶并報警。
[0026]如圖3所示，發(fā)送電路具有電容、電阻、穩(wěn)壓二極管、三極管、二極管以及變壓器構成，實現(xiàn)載波信號的發(fā)送。濾波器濾除了高頻信號成分并平滑DAC輸出信號的波形，功率放大器的輸出通過一個簡單的耦合變壓器連接到電源線上，濾波器的帶寬由使用的載波頻率所決定。
[0027]如圖4所示，接收回路由電容、電阻、電感二極管構成，實現(xiàn)載波信號的接收。直接濾除了電源線上的干擾信號。濾波器的帶寬由使用的載波頻率決定。
[0028]如圖5、6所示，智能插座裝置工作流程包括：
步驟301 :智能插座裝置啟動/開機；
步驟302 :在啟動/開機后進行裝置的自檢；
步驟303 :初始化串口、網(wǎng)口、電力載波通信/RF通信接口 ；
步驟304 :識別插座/開關設備，若能識別，則進入步驟305，否則，進入步驟314 ；
步驟305:建立通信連接，采集設備電參數(shù)及優(yōu)先級信息，電參數(shù)包括電壓、電流、功率；
步驟306 :采集電力供給信息或與服務器通信，采集當前電價信息，若采集電力供給信息進入步驟307，若采集當前電價信息，進入步驟401 ；
步驟307 :采集各開關/插座的開/關狀態(tài)及開關插座中的電流電壓，若數(shù)據(jù)越限，則開啟保護，否則進入步驟308;
步驟308 :將電力供給信息與開關/插座信息打上時標發(fā)送給控制器；
步驟309 :控制器處理采樣數(shù)據(jù)，若判斷為電力供應充足，進入步驟310，若判斷電力供應較低，進入步驟311，若判斷電力供應缺乏，進入步驟312，若判斷電力供應嚴重缺乏或斷電，進入步驟313 ；
步驟310 ：電力供應充足，開啟全部負載；
步驟311 :電力供應較低，保留重要負載的供電，普通負載限流供電或逐個供電；
步驟312 :電力供應缺乏，保留重要負載供電，其他負載關閉； 步驟313:電力供應嚴重缺乏/斷電，主要負載限流供電或逐個供電或斷電，發(fā)出警報并發(fā)送信息通知用戶；
步驟314:發(fā)送RF信號與用戶移動終端確認，若用戶允許，則進行重新編碼并返回步驟304，若用戶不允許，則放棄識別該設備；
步驟401:與服務器通信，采集當前電價信息；
步驟402:采集各開關/插座的開/關狀態(tài)及開關插座中的電流電壓，若數(shù)據(jù)越限，則開啟保護，否則進入步驟403;
步驟403:控制器處理采樣數(shù)據(jù)，若電價較貴，進入步驟404，若電價適中，進入步驟405，若電價便宜，進入步驟406 ；
步驟404:若電價較貴，保留重要負載；
步驟405:若電價適中，開啟重要級或普通級負載，關閉次要級負載；
步驟406:若電價便宜，開啟全部負載。
[0029]本發(fā)明采用了電力線和RF雙網(wǎng)絡混合通信技術，大大方便了用戶對家庭負荷的遠程、本地控制和能耗信息查詢，成為家庭電能管理的有效手段，發(fā)明中所述的裝置成本較低，適合大規(guī)模應用，市場應用前景大。
【權利要求】
1.一種基于雙網(wǎng)絡混合通信的智能插座裝置，其特征是:裝置由單片機、電源、電力線載波通信模塊、載波電路、RF通信模塊、RF匹配電路、天線模塊、存儲器、鍵盤、串口電路、時鐘、校表接口、顯示屏、計量電路、磁保持繼電器、繼電器驅動電路和外殼十七個部分組成，其中，單片機連接電源、電力線載波通信模塊、RF通信模塊、時鐘、鍵盤、存儲器、繼電器驅動電路、串口電路、計量電路、顯示屏和校表接口，電力線載波通信模塊分別與電源和載波電路連接，RF通信模塊與RF匹配電路和電源連接，RF匹配電路與天線模塊連接，磁保持繼電器與繼電器驅動電路連接，外殼將其他十六個個部分有機結合形成保護。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于雙網(wǎng)絡混合通信的智能插座裝置，其特征在于，計量電路以電能計量專用芯片為核心，包括: 電流及電壓采樣電路，對電壓采樣選擇電阻分壓方式；對電流采樣選擇電流互感器方式； 市電頻率采集模塊:對電網(wǎng)進行頻率的監(jiān)測，采用220 V正弦交流電壓信號首先經(jīng)二極管整流電路及分壓電路轉化為峰值小于5 V的半波正弦交流電壓信號，其后經(jīng)比較器跟隨電路將信號輸入至另一比較器進行電壓比較，從而將頻率信號轉化為單片機可接收的5V方波信號； 存儲器:智能插座中需要存儲用戶電器的歷史用電數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)更新頻繁，為了保其在斷電不丟失。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種基于雙網(wǎng)絡混合通信的智能插座裝置，其特征在于，單片機芯片采用AVR單片機芯片，AVR單片機芯片集成了電力線通信的調制解調器，采用了多載波調制解調技術，芯片內置了數(shù)字信號處理、模數(shù)轉換和數(shù)模轉換電路，能直接和模擬前端電路接口，同時，芯片與控制器之間的數(shù)據(jù)交互方式靈活，能簡單嵌入智能系統(tǒng)，片內集成多種頻率的RC振蕩器、上電自動復位、看門狗、啟動延時功能，片上資源豐富:帶E2PROM, PWM, RTC, SPI,UART, TH, ISP, AD, Analog Comparator, WDT ；電力解調器內置 UART口直接接AVR單片機，或通過RS232電平轉換直接接到PC，以實現(xiàn)對芯片的控制和數(shù)據(jù)傳輸。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種基于雙網(wǎng)絡混合通信的智能插座裝置，其特征在于，載波電路具有發(fā)送電路和接收電路兩部分，發(fā)送電路由低通濾波器和功率放大器構成，濾波器濾除了高頻信號成分并平滑DAC輸出信號的波形，功率放大器的輸出通過一個簡單的耦合變壓器連接到電源線上，濾波器的帶寬由使用的載波頻率所決定，接收回路由帶通濾波器、隔離、并聯(lián)諧振回路組成，直接濾除了電源線上的干擾信號，濾波器的帶寬由使用的載波頻率決定。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種基于雙網(wǎng)絡混合通信的智能插座裝置，其特征在于，載波電路采用電力載波通信方式，輸入信號經(jīng)信源及輸入變換器后，輸入到信源編碼器，再經(jīng)信源編碼器輸入到信道編碼器，經(jīng)信道編碼器輸入給數(shù)字調制器，信號調制完成后經(jīng)電力線信道傳輸，在接收側經(jīng)過數(shù)字解調器解調，解調后傳輸給信道譯碼器，再傳輸給信源譯碼器，其后經(jīng)過輸出變換器輸出信號。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種基于雙網(wǎng)絡混合通信的智能插座裝置，其特征在于，智能插座裝置對家庭開關及插座進行設備編碼，所述設備編碼具有唯一性，并存儲在存儲器中，在與設備連接時進行識別從而可以獲得設備的標稱電壓、電流和功率數(shù)據(jù)以及實時采樣的電壓、電流和功率信息，并能夠對設備進行優(yōu)先級的設置，并能夠根據(jù)設備優(yōu)先級對供電電流進行電力的分配，在發(fā)生數(shù)據(jù)越限時，能夠啟動保護，能夠通過PC機預設的工作方式進行工作，也能夠通過射頻通信模塊與用戶的移動終端進行交互，根據(jù)用戶的指令進行操作。
7.一種應用如權利要求1-6中任一項所述的智能插座裝置的控制方法，其特征在于:單片機的工作流程包括: 步驟201:程序開始，實現(xiàn)時鐘等的初始化； 步驟202:主程序初始化存儲器、串口、載波通信； 步驟203:啟動載波通信、RF通信程序監(jiān)聽； 步驟204:收到電力線載波通信或RF通信數(shù)據(jù)； 步驟205:判斷協(xié)議表號是否正確，若正確則執(zhí)行下一步驟，反之繼續(xù)步驟203 ； 步驟206:解析收到的數(shù)據(jù)協(xié)議格式，判斷是控制通斷命令還是讀電量數(shù)據(jù)命令； 步驟207:執(zhí)行收到的命令； 步驟208:向網(wǎng)關返回命令執(zhí)行的結果，并繼續(xù)進行載波監(jiān)聽； 步驟209:若收到校表中斷命令，則執(zhí)行校表程序； 步驟210:運行校表臺服務程序進行自動校表； 步驟211:保存校表參數(shù)至存儲器； 步驟212:返回主程序； 步驟213:若收到串口中斷指令，則進入串口設置程序； 步驟214:接收串口下發(fā)的設置數(shù)據(jù)； 步驟215:分析協(xié)議格式 步驟216:保存設置的表號信息至存儲器； 步驟217:返回主程序。
8.根據(jù)權利要求7所述的智能插座裝置的控制方法，其特征在于:智能插座裝置工作流程包括: 步驟301:智能插座裝置啟動/開機； 步驟302:在啟動/開機后進行裝置的自檢； 步驟303:初始化串口、網(wǎng)口、電力載波通信/RF通信接口 ； 步驟304:識別插座/開關設備，若能識別，則進入步驟305，否則，進入步驟314 ； 步驟305:建立通信連接，采集設備電參數(shù)及優(yōu)先級信息，電參數(shù)包括電壓、電流、功率； 步驟306:采集電力供給信息或與服務器通信，采集當前電價信息，若采集電力供給信息進入步驟307，若采集當前電價信息，進入步驟401 ； 步驟307:采集各開關/插座的開/關狀態(tài)及開關插座中的電流電壓，若數(shù)據(jù)越限，則開啟保護，否則進入步驟308; 步驟308:將電力供給信息與開關/插座信息打上時標發(fā)送給控制器； 步驟309:控制器處理采樣數(shù)據(jù)，若判斷為電力供應充足，進入步驟310，若判斷電力供應較低，進入步驟311，若判斷電力供應缺乏，進入步驟312，若判斷電力供應嚴重缺乏或斷電，進入步驟313 ； 步驟310:電力供應充足，開啟全部負載； 步驟311:電力供應較低，保留重要負載的供電，普通負載限流供電或逐個供電； 步驟312:電力供應缺乏，保留重要負載供電，其他負載關閉； 步驟313:電力供應嚴重缺乏/斷電，主要負載限流供電或逐個供電或斷電，發(fā)出警報并發(fā)送信息通知用戶； 步驟314:發(fā)送RF信號與用戶移動終端確認，若用戶允許，則進行重新編碼并返回步驟.304，若用戶不允許，則放棄識別該設備； 步驟401:與服務器通信，采集當前電價信息； 步驟402:采集各開關/插座的開/關狀態(tài)及開關插座中的電流電壓，若數(shù)據(jù)越限，則開啟保護，否則進入步驟403; 步驟403:控制器處理采樣數(shù)據(jù)，若電價較貴，進入步驟404，若電價適中，進入步驟.405，若電價便宜，進入步驟406 ； 步驟404:若電價較貴，保留重要負載； 步驟405:若電價適中，開啟重要級或普通級負載，關閉次要級負載； 步驟406:若電價便宜，開啟全部負載。
【文檔編號】H01R13/70GK104241981SQ201410530438
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年10月10日 優(yōu)先權日:2014年10月10日
【發(fā)明者】許長清, 張海寧, 鄭征 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河南省電力公司經(jīng)濟技術研究院