本发明专利技术涉及一种基于双网络混合通信技术的智能插座装置，它由单片机、电源、电力线载波通信模块、载波电路、RF通信模块、RF匹配电路、天线模块、存储器、键盘、串口电路、时钟、校表接口、显示屏、计量电路、磁保持继电器、继电器驱动电路、外壳等十七个部分组成。该装置通过插槽与被控电器设备连接，不仅能够对被控电器的能耗进行计量，通过电力线通信模块和RF通信模块将数据发送至网关，并由网关将数据上传至网络服务器，而且能够通过网络远程控制智能插座的通断状态，实现家用电器的远程智能化管理。与此同时，该装置设计的显示屏和键盘支持本地数据查询和电器定时控制。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种基于双网络混合通信技术的智能插座装置，它由单片机、电源、电力线载波通信模块、载波电路、RF通信模块、RF匹配电路、天线模块、存储器、键盘、串口电路、时钟、校表接口、显示屏、计量电路、磁保持继电器、继电器驱动电路、外壳等十七个部分组成。该装置通过插槽与被控电器设备连接，不仅能够对被控电器的能耗进行计量，通过电力线通信模块和RF通信模块将数据发送至网关，并由网关将数据上传至网络服务器，而且能够通过网络远程控制智能插座的通断状态，实现家用电器的远程智能化管理。与此同时，该装置设计的显示屏和键盘支持本地数据查询和电器定时控制。【专利说明】基于双网络混合通信的智能插座装置
本专利技术涉及一种具备通信、控制和计量功能的智能插座装置，尤其是涉及一种基于电力线载波通信和RF通信的智能插座装置。
技术介绍
随着智能电网和智能家居技术的发展和逐步应用，家庭电能管理作为智能电网用电管理中重要的一环发挥着越来越大的作用。一方面，家庭用电需要适应弹性电价，对家用电器实施远程通断控制和用电数据实时监测，在高电价时段断开大功率用电器，反之则开通大功率用电器，并避免电器空耗产生的额外电能损失；另一方面，用户需要实时获取单个用电器能耗数据，并在云端形成数据分析文档，进而优化用电模式，提高电能使用效率。 传统插座一般不具备通信、计量和控制功能，新型的智能插座增强了计量和控制功能，而且初步具备RF、红外、电力线等近场通信能力，一方面，无线近场通信网络易受家居建筑格局及自然环境的影响，通信效率受到制约；另一方面，单纯电力线通信方式，易受用电条件等因素影响，通信成功率不高。这就需要一种同时规避近场无线通信和电力线通信的混合通信方式来支撑智能插座的数据传输。
技术实现思路
为解决
技术介绍
中的问题，本专利技术提供一种基于双网络混合通信的智能插座装置，通过该装置将被控电器的能耗数据同时通过电力线和RF两种信道上传至家庭智能网关，并通过网关接收互联网服务器发出的控制和查询命令，从而实现用户利用PC、手机、平板电脑等网络终端对家庭用电设备的远程智能管理。 本专利技术所述的智能插座装置由单片机、电源、电力线载波通信模块、载波电路、RF通信模块、RF匹配电路、天线模块、存储器、键盘、串口电路、时钟、校表接口、显示屏、计量电路、磁保持继电器、继电器驱动电路、外壳等十七个部分组成。其中，单片机连接电源、电力线载波通信模块、RF通信模块、时钟、键盘、存储器、继电器驱动电路、串口电路、计量电路、显示屏、校表接口，电力线载波通信模块分别与电源和载波电路连接，RF通信模块与RF匹配电路和电源连接，RF匹配电路与天线模块连接，磁保持继电器与继电器驱动电路连接，夕卜壳将其他十六个个部分有机结合形成保护。单片机(MCU)负责通过电力线载波通信模块对来自网关的信息进行收集、处理和分析，一方面执行远程服务器发送的读数据、通断控制等指令，另一方面通过电力载波通信模块和RF通信模块定时向网关发送能耗数据，与此同时，通过计量电路计算电压、功率等多种计量参数，控制显示屏的显示及提供键盘、串口、校表等多种外部接口数据交换；时钟记录并提供当前时间给单片机；存储器存储并提供智能插座配置信息、设备状态信息、时间表信息、计量数据等；电源提供智能插座所需的各种电源；电力线载波通讯模块的主要作用是使单片机与家庭网关进行数据交换，以实现智能插座外部通信的各种功能；RF通信模块结合RF匹配电路和天线模块，基于射频通信的方式实现网关与智能终端的数据交换；串口电路用于实现单片机与PC串行通信电平转换，实现设备的本地设置与控制；载波电路为载波信号的输出和输入通路，并起隔离220V/50HZ工频的作用，分为发射和接收两部分；键盘用于本地数据查询、定时和通断控制；显示屏用于显示能耗数据、设备状态信息及配合键盘进行各种本地设置；校表接口用于实现智能插座与校表台的连接，进行计量参数的设置；计量电路用于采集能耗数据；继电器驱动电器用于驱动磁保持继电器；磁保持继电器为控制信号消失后仍然保持当前状态的大容量继电器；外壳用于将各部分装配成一个整体，并对各部分形成保护。 单片机芯片采用AVR单片机芯片，AVR单片机芯片集成了电力线通信的调制解调器，采用了多载波调制解调技术，芯片内置了数字信号处理、模数转换和数模转换电路，能直接和模拟前端电路接口，同时，芯片与控制器之间的数据交互方式灵活，能简单嵌入智能系统。AVR 8-Bit MCU最大的特点是:哈佛结构，具备IMIPS / MHz的高速运行处理能力；超功能精简指令集(RISC)，具有32个通用工作寄存器，克服了如8051 MCU采用单一ACC进行处理造成的瓶颈现象；快速的存取寄存器组、单周期指令系统，大大优化了目标代码的大小、执行效率，部分型号FLASH非常大，特别适用于使用高级语言进行开发；作输出时与Pic的HI/L0W相同,可输出40mA (单一输出),作输入时可设置为三态高阻抗输入或带上拉电阻输入，具备10mA-20mA灌电流的能力；片内集成多种频率的RC振荡器、上电自动复位、看门狗、启动延时等功能，外围电路更加简单，系统更加稳定可靠；大部分AVR 片上资源丰富:带 E2PR0M, PWM, RTC, SPI，UART，TWI，ISP，AD, Analog Comparator, WDT等；电力解调器内置UART 口直接接AVR单片机，或通过RS232电平转换直接接到PC，以实现对芯片的控制和数据传输。 载波电路具有发送电路和接收电路两部分，发送电路由低通滤波器和功率放大器构成，滤波器滤除了高频信号成分并平滑DAC输出信号的波形，功率放大器的输出通过一个简单的耦合变压器连接到电源线上，滤波器的带宽由使用的载波频率所决定。 接收回路由带通滤波器、隔离、并联谐振回路组成，直接滤除了电源线上的干扰信号。滤波器的带宽由使用的载波频率决定。过零检测电路跟踪电源线上的频率，输出50Hz的方波信号。 震汤电路为芯片提供时钟，在芯片并联IM电阻。 利用低压电力线上网时，先通过专业的电力调制解调器，采用正交频分复用(OFDM)或高斯滤波最小频移键控(GMSK)调将该电力信号，然后将该电力信号通过电力线传送到PLC设备中，利用该设备将电力信号转换(解调等处理)成原来的数据信号，然后通过交换机、路由器等设备直接进入Internet,从而实现电力上网的功能。 电力线数字载波通信原理为，输入信号经信源及输入变换器后，输入到信源编码器，再经信源编码器输入到信道编码器，经信道编码器输入给数字调制器，信号调制完成后经电力线信道传输，在接收侧经过数字解调器解调，解调后传输给信道译码器，再传输给信源译码器，其后经过输出变换器输出信号。 电能计量模块以电能计量专用芯片TM7755为核心，并设计相应的电流及电压采样电路。对电压采样选择电阻分压方式；对电流采样选择电流互感器方式。市电频率采集模块:为了维护家庭配电系统的稳定和安全，特别是大量使用分布式新能源的家庭，需要对电网进行频率的监测。采用220 V正弦交流电压信号首先经二极管整流电路及分压电路转化为峰值小于5 V的半波正弦交流电压信号，其后经比较器跟随电路将信号输入至另一比较本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于双网络混合通信的智能插座装置，其特征是：装置由单片机、电源、电力线载波通信模块、载波电路、RF通信模块、RF匹配电路、天线模块、存储器、键盘、串口电路、时钟、校表接口、显示屏、计量电路、磁保持继电器、继电器驱动电路和外壳十七个部分组成，其中，单片机连接电源、电力线载波通信模块、RF通信模块、时钟、键盘、存储器、继电器驱动电路、串口电路、计量电路、显示屏和校表接口，电力线载波通信模块分别与电源和载波电路连接，RF通信模块与RF匹配电路和电源连接，RF匹配电路与天线模块连接，磁保持继电器与继电器驱动电路连接，外壳将其他十六个个部分有机结合形成保护。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：许长清，张海宁，郑征，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网河南省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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