一種高可靠性聯(lián)網(wǎng)控制的智能插座的制作方法
【專利摘要】一種高可靠性聯(lián)網(wǎng)控制的智能插座，它包括MCU、電力載波模塊、無線通信模塊、網(wǎng)絡通信模塊、供電電源和繼電器，其中MCU與電力載波模塊、無線通信模塊、網(wǎng)絡通信模塊三個模塊信號實現(xiàn)雙向傳輸，供電電源給MCU供電，MCU接收信號經(jīng)過處理后輸出信號控制繼電器狀態(tài)的切換，從而實現(xiàn)電源通/斷的控制。
【專利說明】
一種高可靠性聯(lián)網(wǎng)控制的智能插座
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種智能插座，尤其指一種高可靠性聯(lián)網(wǎng)控制的智能插座，也可指具有尚可靠性聯(lián)網(wǎng)控制的插排。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有的智能插座、插排為實現(xiàn)遠程控制，使用了無線技術接入因特網(wǎng)，可通過手機、PC機進行遠程查看插座、插排工作狀態(tài)、遠程控制通/斷操作，從而控制各種電器，無線技術均工作在ISM頻段。當智能家庭、智能可穿戴產(chǎn)品發(fā)展到比較成熟的階段，家庭內(nèi)部有幾十個、上百個產(chǎn)品均工作在同一個頻段，相互之間干擾嚴重，造成信號不穩(wěn)定、易中斷，影響用戶的使用感覺。而WIFI技術一般工作在2.4G頻段，眾所周知信號的穿透力比較差，并且WIFI技術不支持MESH組網(wǎng)，每個WIFI智能插座、插排均是獨自鏈接到WIFI路由器，當鏈接數(shù)量超過十幾個時，無線信號沖突嚴重，通信性能下降WIF1、PLC不支持MESH組網(wǎng)。智能插座、插排之間通信，需要通過WIFI路由器、PLC集中器進行中轉，通信時間長，占用帶寬，影響消費者使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種高可靠性聯(lián)網(wǎng)控制的智能插座，內(nèi)置電力載波模塊和無線通信模塊，轉換電力線信號和無線信號為以太網(wǎng)信號，無需配置單獨的網(wǎng)關或協(xié)議轉換器，直接通過家庭路由器接入因特網(wǎng)；電力載波模塊和無線通信模塊，兩者都是低頻低速通信方式，滿足遠距離、多數(shù)量的智能插座、插排的聯(lián)網(wǎng)功能要求。通過兩種信道同時傳輸，避免了單一信道信號不穩(wěn)定、易受干擾等問題，極大的提升了聯(lián)網(wǎng)智能控制的可靠性，規(guī)避了設備安裝放置的約束要求，產(chǎn)品的穩(wěn)定性、易用性得到了極大提高。
[0004]為達到上述目的，本發(fā)明采取的解決方案是:一種高可靠性聯(lián)網(wǎng)控制的智能插座，它包括MCU、電力載波模塊、無線通信模塊、網(wǎng)絡通信模塊、供電電源和繼電器，智能插座轉換電力線信號和無線信號為以太網(wǎng)信號，直接通過家庭路由器接入因特網(wǎng)；智能插座的MCU收到無線信道、電力線信道上同時傳輸?shù)南⑼ㄐ牛蟛捎脕G棄機制丟棄重復報文。通信數(shù)據(jù)在無線信道和電力線信道上均采用同一套中繼算法，支持插座之間直接通信，和遠端插座、插排消息中繼，支持插座、插排設備自動入網(wǎng)。
[0005]智能插座內(nèi)置的電力載波模塊，采用100?500K電力通信信道進行消息傳輸；智能插座內(nèi)置的無線通信模塊，采用433M或470M的無線通信信道進行消息傳輸，同一個設備的兩個通道的鏈路地址設置為相同。在系統(tǒng)通信過程中，所有的消息均通過兩個物理通道發(fā)送，所以在接收時，目的智能插座、插排會收到兩份內(nèi)容一樣的消息。無線模塊和電力載波模塊負責各自的鏈路通道、各自通道的消息轉發(fā)和中繼，不知曉對方通道的存在，需要智能插排、插座的MCU有處理冗余報文的機制。MCU發(fā)送消息時會給每個消息記錄一個序列號，每次遞增，不可遞減，不可重復，報文重發(fā)用同一個序列號，當序列號超過最大值時會從I開始。MCU處理冗余報文均利用了丟棄窗口的機制，通過丟棄算法對重復報文進行丟棄操作。這樣的處理結果是先到的消息進行處理，后到的消息則丟棄，智能插排、插座接收同一個序列號的消息只會處理一次。因此一個節(jié)點的MCU會建立和其它所有節(jié)點對應的發(fā)送序列號、丟棄窗口，并保存以便設備重新啟動時能夠以正確的序列號發(fā)送報文和正確丟棄接收到的重復報文。
[0006]中繼算法在智能插座、插排啟動時啟動，啟動延遲隨機時間向鄰居插座、插排廣播自己的中繼表。中繼表含目的地址(相鄰智能插排、插座的設備ID)、到目的設備的信噪比以及序列號等信息。當設備剛上電時，中繼表僅包含一條記錄，是自己到自己的中繼。智能插排、插座收到廣播的中繼表消息會更新自己的中繼表。經(jīng)過廣播消息的交互，設備將會有鄰居設備的信息，知道自己能夠到達的鄰居信息，以及信號的衰減程度。若有相同目的設備的中繼信息，則選擇衰減程度最小的中繼。當有設備退出、斷電或鏈路中斷時，鄰居的智能設備會建立定時器反復確認三次后再把更新的中繼消息隨機延后一段時間后廣播，更新的中，繼信息的序列號加I。若鏈路偶爾中斷則不會發(fā)送更新消息，其它設備收到的中繼信息，會比較序列號，當序列號小于等于已有的記錄，則不更新，這樣不會產(chǎn)生中繼回路，否則更新。通過本方法，聯(lián)網(wǎng)型智能、插座每一個設備均擁有整體系統(tǒng)中每個設備的ID以及中繼路徑，能夠相互之間直接通信，而不必通過核心設備中轉。
[0007]智能插排、插座都同時具備電線通信和無線通信能力，通過網(wǎng)絡通信模塊與MCU之間信號傳輸實現(xiàn)遠程網(wǎng)絡監(jiān)控，MCU輸出信號控制繼電器狀態(tài)的切換，從而控制電源的通/斷。
【附圖說明】
[0008]圖1是本實施例的硬件原理框圖。
[0009]圖2是本實施例的信號傳輸原理圖。
[0010]圖3是本實施例的程序流程圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結合實施例及其附圖對本發(fā)明再作描述。
[0012]參見圖1，一種高可靠性聯(lián)網(wǎng)控制的智能插座，它包括MCU、電力載波模塊、無線通信模塊、網(wǎng)絡通信模塊、供電電源和繼電器。其中MCU是信息處理中心，采用嵌入式操作系統(tǒng)，負責各個硬件模塊的初始化、配置以及中斷的處理，它與電力載波模塊、無線通信模塊、網(wǎng)絡通信模塊三個模塊信號實現(xiàn)雙向傳輸，供電電源給MCU供電，MCU接收信號經(jīng)過處理后輸出信號控制繼電器狀態(tài)的切換，從而實現(xiàn)電源通/斷的控制。無線模塊采用433M或者470M ISM通信頻段，電力載波頻段使用100?500K之間的低頻頻段。同一個設備的兩個通道的鏈路地址設置為相同，兩者收發(fā)報文均交給MCU處理，報文的格式遵守無線和電力線傳輸規(guī)約，傳輸速率為串口速率。
[0013]參見圖2，智能插座通過電力線、無線互聯(lián)互通，其中一個智能插座通過以太網(wǎng)接口鏈接家庭路由器，作為電力傳輸數(shù)據(jù)、無線數(shù)據(jù)、以太網(wǎng)數(shù)據(jù)協(xié)議的轉換中心，其他智能插排均可以插入網(wǎng)線，但只能其中一臺接入網(wǎng)線和因特網(wǎng)鏈接的設備作為主機。接入網(wǎng)線的智能插座、插排狀態(tài)變化、插孔通、斷、或其它情況，內(nèi)部MCU把信息組成消息報文通過網(wǎng)絡通信模塊發(fā)送到internet。其它智能插座、插排則通過電力線、無線方式同時發(fā)送消息到接入網(wǎng)線的智能插座或智能插排。接入網(wǎng)線的智能插排或插座收到消息后轉換成以太網(wǎng)消息發(fā)送到internet服務器，服務器把消息推送到手機APP，告知用戶。
[0014]參見圖3，本發(fā)明的智能插座、插排組成的系統(tǒng)中，只有一臺和互聯(lián)網(wǎng)鏈接的設備作為Master。若多臺設備均鏈接了因特網(wǎng)，貝Ij選擇設備ID號最小的作為Master。無論是否Master的設備在收到Mster_discover消息后，均返回Mst_Response消息。區(qū)別在于Master返回的消息中存在Master標記。所以當系統(tǒng)中存在Master時，其它設備均作為普通設備。
【主權項】
1.一種高可靠性聯(lián)網(wǎng)控制的智能插座，它包括MCU、電力載波模塊、無線通信模塊、網(wǎng)絡通信模塊、供電電源和繼電器，其特征在于:智能插座轉換電力線信號和無線信號為以太網(wǎng)信號，直接通過家庭路由器接入因特網(wǎng)；智能插座的MCU收到無線信道、電力線信道上同時傳輸?shù)南⑼ㄐ藕?，采用丟棄機制丟棄重復報文。2.如權利要求1所述的高可靠性聯(lián)網(wǎng)控制的智能插座，其特征在于:智能插座內(nèi)置的電力載波模塊，采用100?500K電力通信信道進行消息傳輸。3.如權利要求1所述的高可靠性聯(lián)網(wǎng)控制的智能插座，其特征在于:智能插座內(nèi)置的無線通信模塊，采用433M或470M的無線通信信道進行消息傳輸。4.如權利要求1所述的高可靠性聯(lián)網(wǎng)控制的智能插座，其特征在于:通信數(shù)據(jù)在無線信道和電力線信道上均采用同一套中繼算法，支持插座之間直接通信，和遠端插座通信中繼，支持插座設備自動入網(wǎng)。5.如權利要求1所述的高可靠性聯(lián)網(wǎng)控制的智能插座，其特征在于:可靠聯(lián)網(wǎng)控制技術亦可直接應用于插排，實現(xiàn)插排的智能聯(lián)網(wǎng)控制，以及插排和插座混合聯(lián)網(wǎng)控制。
【文檔編號】H04L29/08GK105897305SQ201510158169
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年4月3日
【發(fā)明人】李悅
【申請人】杭州浩綜控科技有限公司