本發(fā)明涉及智能家居領(lǐng)域，具體而言，涉及一種具有溫濕度檢測(cè)功能的智能接線板。

背景技術(shù)：

隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，智能家居行業(yè)也迎來(lái)前所未有的發(fā)展機(jī)遇。眾多互聯(lián)網(wǎng)公司、電器廠商紛紛加入到智能家居行業(yè)，推出了品類(lèi)豐富的智能家居產(chǎn)品，搶占更多的智能家居市場(chǎng)份額。

智能用電作為智能家居的重要組成部分，其產(chǎn)品的豐富與發(fā)展也將為人們的日常生活帶來(lái)方便和舒適的體驗(yàn)。電力與每個(gè)人息息相關(guān)，智能插座作為用戶電力接入終端產(chǎn)品，其必將成為智能家居和智能用電進(jìn)入普通家庭的突破點(diǎn)，也將為普通用戶的智能用電體驗(yàn)帶來(lái)質(zhì)的飛躍。

目前大部分智能插座只具Wi-Fi無(wú)線通信和繼電器通斷控制功能，功能較少，不夠智能，而且作為智能插座所能夠采集的環(huán)境信息有限，用戶無(wú)法根據(jù)家庭的環(huán)境對(duì)插座接入設(shè)備以及其他智能家居產(chǎn)品的進(jìn)行合理的調(diào)控，影響智能家居體驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種使用戶可以更好地對(duì)智能插座接入設(shè)備以及其他智能家居產(chǎn)品的進(jìn)行合理的調(diào)控、提高智能家居體驗(yàn)的智能插座。

因此，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種具有溫濕度檢測(cè)功能的智能接線板，包括：

與每個(gè)設(shè)備電源接口均對(duì)應(yīng)設(shè)置一個(gè)的用電信息采集單元，用于采集當(dāng)前設(shè)備電源接口對(duì)應(yīng)的用電設(shè)備的用電信息并發(fā)送至處理器，所述用電信息包括電壓、電流、功率因數(shù)和在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的用電量；

溫度傳感器，用于采集當(dāng)前環(huán)境的溫度信息并發(fā)送至所述處理器；

濕度傳感器，用于采集當(dāng)前環(huán)境的濕度信息并發(fā)送至所述處理器；

所述處理器，連接至所述用電信息采集單元、存儲(chǔ)單元、所述溫度傳感器和所述濕度傳感器，用于將從所述信息采集單元接收到的所述用電信息、從所述溫度傳感器接收到的溫度信和從所述濕度傳感器接收到的濕度信息發(fā)送至所述存儲(chǔ)單元；

所述存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)從所述處理器接收到的用電信息、溫度信息和濕度信息。

所述的具有溫濕度檢測(cè)功能的智能接線板還包括WI-FI通信單元，以及與每個(gè)設(shè)備電源接口均對(duì)應(yīng)設(shè)置一個(gè)繼電器和繼電器控制單元，其中：

所述處理器還連接至所述繼電器控制單元，用于在通過(guò)所述WI-FI通信單元接收到繼電器控制信號(hào)時(shí)向所述繼電器控制單元發(fā)送對(duì)應(yīng)的控制命令；

所述繼電器控制單元用于在從所述處理器接收到控制命令時(shí)向所述繼電器發(fā)送相應(yīng)的動(dòng)作指令，控制所述繼電器接通或斷開(kāi)對(duì)應(yīng)的設(shè)備電源接口的電路。

所述處理器可以為MSP430G2553單片機(jī)。

該智能插座具有溫濕度采集功能，進(jìn)一步豐富了插座能采集到的環(huán)境信息。用戶可根據(jù)家庭的溫濕度對(duì)插座接入設(shè)備以及其他智能家居產(chǎn)品的進(jìn)行合理的調(diào)控，能夠得到更舒適的智能家居體驗(yàn)。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有溫濕度檢測(cè)功能的智能接線板的框圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有溫濕度檢測(cè)功能的智能接線板的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有溫濕度檢測(cè)功能的智能接線板，包括：

與每個(gè)設(shè)備電源接口均對(duì)應(yīng)設(shè)置一個(gè)的用電信息采集單元，用于采集當(dāng)前設(shè)備電源接口對(duì)應(yīng)的用電設(shè)備的用電信息并發(fā)送至處理器， 所述用電信息包括電壓、電流、功率因數(shù)和在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的用電量；

溫度傳感器，用于采集當(dāng)前環(huán)境的溫度信息并發(fā)送至所述處理器；

濕度傳感器，用于采集當(dāng)前環(huán)境的濕度信息并發(fā)送至所述處理器；

所述處理器，連接至所述用電信息采集單元、存儲(chǔ)單元、所述溫度傳感器和所述濕度傳感器，用于將從所述信息采集單元接收到的所述用電信息、從所述溫度傳感器接收到的溫度信和從所述濕度傳感器接收到的濕度信息發(fā)送至所述存儲(chǔ)單元；

所述存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)從所述處理器接收到的用電信息、溫度信息和濕度信息。

所述的具有溫濕度檢測(cè)功能的智能接線板還包括WI-FI通信單元，以及與每個(gè)設(shè)備電源接口均對(duì)應(yīng)設(shè)置一個(gè)繼電器和繼電器控制單元，其中：

所述處理器還連接至所述繼電器控制單元，用于在通過(guò)所述WI-FI通信單元接收到繼電器控制信號(hào)時(shí)向所述繼電器控制單元發(fā)送對(duì)應(yīng)的控制命令；

所述繼電器控制單元用于在從所述處理器接收到控制命令時(shí)向所述繼電器發(fā)送相應(yīng)的動(dòng)作指令，控制所述繼電器接通或斷開(kāi)對(duì)應(yīng)的設(shè)備電源接口的電路。

所述處理器可以為MSP430G2553單片機(jī)。

該智能插座具有溫濕度采集功能，進(jìn)一步豐富了插座能采集到的環(huán)境信息。用戶可根據(jù)家庭的溫濕度對(duì)插座接入設(shè)備以及其他智能家居產(chǎn)品的進(jìn)行合理的調(diào)控，能夠得到更舒適的智能家居體驗(yàn)。

該智能插座采用Wi-Fi無(wú)線通信方式，為家庭智能用電提供了完整的無(wú)線通信方案?；赪i-Fi通信的智能插座最主要的優(yōu)勢(shì)在于不需要布線，可以不受布線條件的限制，具有廣闊市場(chǎng)前景。

在一種具體實(shí)施方式中，本發(fā)明中的智能插座電路原理可以如圖2所示：

電源電路包括兩部分：220VAC～5VDC電源電路和5VDC～3V3DC電源電路兩部分。這兩部分都采用開(kāi)關(guān)電源方案，相對(duì)于工頻變壓器和傳統(tǒng)的LDO方案，具有功耗小，效率高，體積小，重量輕的優(yōu)點(diǎn)。

220VAC～5VDC電源電路采用NCP1015非隔離方案，電路簡(jiǎn)單，采用十幾個(gè)電子元件即可實(shí)現(xiàn)AC80～260V輸入到DC5V的交直流變換。由于采用先進(jìn)的動(dòng)態(tài)自供電(DSS),NCP1015的工作電壓可以直接從漏極吸取，因此省去了輔助線圈，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化電路，減少了變壓器所占的體積，以及降低了成本。5VDC～3V3DC電源的核心器件采用TI公司的DC/DC開(kāi)關(guān)電源芯片TPS5401，相對(duì)于常規(guī)的降壓LDO，電源轉(zhuǎn)換效率得到提高。

用電信息采集單元采用Cirrus Logic公司的CS5463計(jì)量方案。該芯片具有具有性價(jià)比高，抗干擾能力強(qiáng)，測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)。CS5463可以使用低成本的分流器或互感器測(cè)量電流，使用分壓電阻或電壓互感器測(cè)量電壓。

用電信息采集單元的電壓測(cè)量采用分壓電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)，220V高壓經(jīng)過(guò)電阻分壓，R9兩側(cè)得到的是毫伏級(jí)的低壓交流小信號(hào)，送入CS5463的前端電電壓采集通道VIN-和VIN+。

用電信息采集單元的電流測(cè)量采用錳銅電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)，大電流經(jīng)過(guò)錳銅電阻R10，在R10電阻兩側(cè)得到的mV級(jí)的低壓小信號(hào)，送入CS5463的前端電電流采集通道IIN-和IIN+。

計(jì)量芯片CS5463的電壓通道和電流通道及外圍電路，將交流小信號(hào)送入計(jì)量芯片內(nèi)部。該空氣斷路器計(jì)量單元的兩個(gè)采集通道，都加入了保護(hù)二極管，使兩個(gè)通道有干擾信號(hào)輸入的情況下也可保持在一定的電壓范圍之內(nèi)；電流采集通道還加入了濾波電感和壓敏電阻，來(lái)增強(qiáng)兩個(gè)通道的抗干擾能力和保證數(shù)據(jù)采集的精確性。

掉電監(jiān)測(cè)電路的作用是在220V交流電突然斷掉的情況下，給智能插座MCU提供一個(gè)中斷信號(hào)，智能插座MCU根據(jù)這個(gè)中斷信號(hào)進(jìn)行掉電保護(hù)處理。掉電保護(hù)的作用是將接入設(shè)備的當(dāng)前的用電信息及時(shí)存儲(chǔ)，防止掉電造成的用電信息丟失。

掉電監(jiān)測(cè)前端電路是將220V交流電轉(zhuǎn)換為低壓方波信號(hào)。該低壓方波信號(hào)送入TLC555ID定時(shí)器，使用該定時(shí)器的強(qiáng)大功能可以進(jìn)一步將方波信號(hào)轉(zhuǎn)換為高電平信號(hào)。在有220V交流電的情況下，PD_INT1是高電平，在沒(méi)有220V交流電即掉電的情況下，PD_INT變?yōu)榈碗娖剑挥纱?，在掉電時(shí)，PD_INT1引腳將產(chǎn)生一個(gè)下降沿中斷信號(hào)給智能插座MCU，智能插座MCU利用此中斷信號(hào)即可進(jìn)行掉電保護(hù)處理。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元是用的是AT24C64,AT24C64是存儲(chǔ)容量達(dá)64Kbit(8K*8bit)的EEPROM。存儲(chǔ)器器里面自動(dòng)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)可選擇加密存儲(chǔ)，大大增加了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性。

處理器的MCU選擇的是MSP430G2x53系列中的MSP430G2553。具有超低功耗特性的MSP430單片機(jī)特別適合低成本傳感器系統(tǒng)，此類(lèi)系統(tǒng)負(fù)責(zé)捕獲模擬信號(hào)、將之轉(zhuǎn)換為數(shù)字值、隨后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以進(jìn)行顯示或傳送至主機(jī)系統(tǒng)。

WI-FI通信單元使用的射頻芯片是TI公司的CC3100，CC3100具有業(yè)界最低的功耗(適用于電池供電式設(shè)備)，以及低功耗射頻和高級(jí)低功耗模式；以及高度的靈活性，可將任何微控制器(MCU)與CC3100解決方案配合使用。可利用快速連接、云支持和片上Wi-Fi、互聯(lián)網(wǎng)和穩(wěn)健的安全協(xié)議實(shí)現(xiàn)針對(duì)IoT的簡(jiǎn)易型開(kāi)發(fā)，無(wú)需具備開(kāi)發(fā)連接型產(chǎn)品的先前經(jīng)驗(yàn)。

掉電監(jiān)測(cè)電路的作用是在220V交流電突然斷掉的情況下，給智能插座MCU提供一個(gè)中斷信號(hào)，智能插座MCU根據(jù)這個(gè)中斷信號(hào)進(jìn)行掉電保護(hù)處理。掉電保護(hù)的作用是將接入設(shè)備的當(dāng)前的用電信息及時(shí)存儲(chǔ)，防止掉電造成的用電信息丟失。

繼電器狀態(tài)檢測(cè)電路實(shí)現(xiàn)原理和掉電監(jiān)測(cè)電路相同，主要用來(lái)確定當(dāng)前繼電器的狀態(tài)是閉合還是斷開(kāi)，配合后臺(tái)服務(wù)器和用戶客戶端，用戶可查詢繼電器的實(shí)時(shí)狀態(tài)。

溫濕度采集選用的是DHT11，DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，它應(yīng)用專(zhuān)用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性和卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校 準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)型號(hào)的處理過(guò)程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。超小的體積、極低的功耗，使其成為該類(lèi)應(yīng)用中，在苛刻應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選擇。

該電能智能插座要自動(dòng)存儲(chǔ)接入設(shè)備一月的用電數(shù)據(jù)，必須要有時(shí)鐘。在智能插座上電時(shí)，時(shí)鐘可通過(guò)WI-FI通信單元與家庭路由器通信獲得。為了避免長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，智能插座系統(tǒng)時(shí)鐘和真實(shí)時(shí)間偏移過(guò)大，每隔一定的周期，智能插座要和接入設(shè)備主控板板時(shí)鐘校一次時(shí)。

智能插座的存儲(chǔ)單元，可根據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的多少，選擇不同存儲(chǔ)容量的存儲(chǔ)芯片；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和對(duì)外通信時(shí)的加密算法也可根據(jù)單片機(jī)資源和對(duì)加密性能的要求，采用不同的加密算法。計(jì)量芯片的選擇也有很大的靈活性，生產(chǎn)電能計(jì)量芯片的廠家很多，計(jì)量芯片種類(lèi)和型號(hào)也非常豐富，可以根據(jù)不同的需要，選擇性價(jià)比較高的單相電能計(jì)量芯片來(lái)替換本發(fā)明中使用的計(jì)量芯片。智能插座的Wi-Fi無(wú)線通信單元的射頻可根據(jù)性能、成本需求選擇不同廠商的芯片，比如美國(guó)TI、高通、美信，中國(guó)臺(tái)灣MTK等。

智能插座，首先能夠高精度的計(jì)量接入設(shè)備的用電信息，包括電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電量等；利用時(shí)鐘信號(hào)還能自動(dòng)存儲(chǔ)接入設(shè)備最近一月的用電信息，以1分鐘為一個(gè)刻度，精確計(jì)量并記錄這1分鐘內(nèi)的平均功率和平均用電量，根據(jù)這些信息，用戶可以更精確的了解自己的用電情況。同時(shí)根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)，還可以自動(dòng)存儲(chǔ)所接 入設(shè)備最近一個(gè)月內(nèi)的運(yùn)行狀態(tài)信息，即記錄所接入設(shè)備每次狀態(tài)變化的時(shí)間點(diǎn)和變化前后的狀態(tài)，這些記錄可以作為分析接入設(shè)備是否狀態(tài)良好的依據(jù)。

該計(jì)量芯片的采集通道使用了豐富濾波和抗干擾元件，大大增強(qiáng)了計(jì)量電路抗干擾性和保證了計(jì)量數(shù)據(jù)的精度。

智能插座的MCU在對(duì)用電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)前先進(jìn)行加密，所以存儲(chǔ)單元里面的數(shù)據(jù)都是經(jīng)過(guò)加密的，即使意外被他人讀取到存儲(chǔ)芯片的數(shù)據(jù)，沒(méi)有密鑰的情況下，也難以得到到存儲(chǔ)的真實(shí)數(shù)據(jù)。智能插座對(duì)外通信都采用了加密算法，保證了數(shù)據(jù)通信的安全性。

綜上所述，本發(fā)明的內(nèi)容并不局限在上述的實(shí)施例中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在本發(fā)明的技術(shù)指導(dǎo)思想之內(nèi)提出其他的實(shí)施例，但這種實(shí)施例都包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。