基于无线网络的智能插座系统设计

马 聪，徐志聪，鞠剑平，郑朝晖

（1.湖北商贸学院 机电与信息工程学院，湖北 武汉 430079；2.武汉铁路职业技术学院 公共课部，湖北 武汉 430205）

基于无线网络的智能插座系统设计

马 聪1，徐志聪1，鞠剑平1，郑朝晖2

（1.湖北商贸学院 机电与信息工程学院，湖北 武汉 430079；2.武汉铁路职业技术学院 公共课部，湖北 武汉 430205）

功耗控制是智能家居的关键技术之一。文章针对目前市场上常见的智能插座的功能局限，提出了一种具备远程功耗统计与控制的智能插座，进行了详细的硬件和软件设计，在此基础上组建智能家居智能插座系统，实现多个插座的统一管理，经测试该智能插座系统能够满足智能家居的应用需求，实现智能家居功耗智能化控制。

智能家居；功耗控制；安全保护

随着科技的不断发展，智能家居技术日趋成熟，越来越多的智能化电气设备的投入使用，实现了健康、低碳、智能、舒适、安全的家居环境。功耗控制是智能家居的关键技术之一，除了尽可能降低设备本省的功耗之外，采用智能插座，智能化控制设备供电是目前采用的主要功耗控制技术。

1 系统方案设计

本文设计的智能插座系统主要实现以下功能：智能断电避免电量的损耗；耗能记录，随时了解设备的状况；自动检测功耗异常电器，并通知用户处理；情景模式，实现一键操作多个插座。

智能插座系统结构如图1所示。该系统是由智能插座、家庭网关、远程服务器以及手机等智能接入终端组成。在局域网状态下，手机等智能接入设备利用App，直接实现人机交互与状态的显示。远程服务器是用户在非局域网情况下，利用手机App实现手机与智能插座的远程控制。该系统使用家庭网关，运用智能分析实现实时控制等丰富的扩展功能。智能插座是系统的控制节点，用于直接控制家庭电器电源与数据统计，并在设备超载时自动关断设备电源实现安全保护。

2 智能插座硬件设计

智能插座的硬件设计主要包括电源模块、处理器模块、无线通信模块、存储模块和继电器管理模块5个部分。电源模块主要将交流电转化为稳定的直流电供应给其余模块；存储模块用于存储用户信息和必要的通讯数据及架构；继电器模块用于控制用电器的开关；通信模块负责将处理器模块中的数据通过WiFi传输出去并提供稳定的通讯环境；处理器模块负责协调各个模块间正常运作，并完成无线通信和无线组网功能。

2.1 电源模块

电源模块采用电源IC芯片，其型号为LNK625DG。LNK625DG是离线式开关IC，使用该芯片可以省去光耦器、偏置绕组电源和所有次级侧恒压控制电路，能够补偿外围元件的温度漂移。

2.2 通信模块

图1 系统结构

通信模块采用ESP8266作为透传模块，ESP8266是一款超低功耗的UART-WiFi透传模块，拥有较小的封装尺寸和超低能耗技术，专为移动设备和物联网应用设计，可将用户的物理设备连接到WiFi无线网络上，进行互联网或局域网通信，实现联网功能。

2.3 处理器及继电器模块

智能插座处理器采用低功耗STM8S105C4芯片，该芯片提供容量为1 000字节的EEROM实现对相关数据的存储，智能插座采用5 V额定电流20 A的继电器，用于保障用电器安全稳定的工作。当设备在任何时候出现故障均可通过磁铁触发电源复位。

3 智能插座手机控制软件设计

本系统的智能插座主要通过手机App进行控制。手机App在系统中主要实现用户的UI交互，为用户提供快捷友好的操作界面。手机App主要有遥控、状态及计能显示、链接和情景设置等功能。

手机打开App后会提示让用户选择进入模式，若远程模式则与远程主机进行通讯，实现远程遥控。若本地模式则直接读取手机已保存的设备，并直接与之链接。

本地模式下，列表里面的所有设备均需要与手机提前配对一次。该模式中，用户链接后进入设备操作界面可以对设备进行基本的定时、当天的计量和实时开关操作。

远程模式下，用户需要通过用户名和密码连接。当链接到服务器后会得到家庭网关上的所有设备列表并显示，此时除了可以远程地进行基本设备操作外，也可以进行情景式的连动操作。

远程模式下可以获得计量历史记录、用电器用电时间段分析、用电器待机时间段分析等详细用电报告，通过这些报告，便可以自定义特殊定时模式，从而实现省电目的。

4 系统测试

针对该模块及其组成智能插座系统，笔者在无线通信方面进行了测试，测试结果如表1所示。

表1 系统测试结果

5 结语

文章基于目前市场上常见智能插座的功能局限，设计了一种具备远程功耗统计与控制的智能插座，实现多个插座的统一管理。经测试，该智能插座系统能够满足智能家居的应用需求，实现智能家居功耗智能化控制。

[1]金逸超，孙力娟，王汝传，等.物联网环境下智能插座的设计[J].计算机研究与发展，2010（2）：321-326.

[2]陈海旺，张振娟，黄明.智能家居中无线智能插座系统设计[J].电视技术，2013（21）：80-84.

[3]刘凯，戚银成.智能家居系统中基于能耗管理的智能插座设计[J].单片机与嵌入式系统应用，2014（7）：60-63.

Design of intelligent socket system based on wireless network

Ma Cong1, Xu Zhicong1, Ju Jianping1, Zheng Zhaohui2
（1. Electrical and Information Engineering College of Hubei Business College, Wuhan 430079, China; 2. Public Courses Department of Wuhan Railway Vocational College of Technology, Wuhan 430205, China）

Power control is one of the key technologies of intelligent home furnishing. Aiming at the limitations of function for the smart socket in the market at present, the article put forward an intelligent power socket with remote control and statistics, and designed the hardware and software in detail, and on the basis of the formation of the smart home smart socket system, the unified management of multiple sockets is realized. Experiments showed that the smart socket system can meet the application requirements of intelligent home furnishing, and the realizing intelligent control for intelligent home furnishing power .

intelligent home furnishing; power control; security guard

马聪（1995—），男，湖北随州，本科；研究方向：嵌入式系统，智能控制。