智能電源、智能家居系統(tǒng)及其控制終端的制作方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開了一種智能電源、智能家居系統(tǒng)及其控制終端，該智能電源包括電能轉(zhuǎn)換模塊、計(jì)量模塊、電流采樣模塊、電壓采樣模塊和繼電器，其中：所述電壓采樣模塊與家庭用電設(shè)備并聯(lián)接入市電；所述電流采樣模塊、所述繼電器與所述家庭用電設(shè)備串聯(lián)接入市電；所述電能轉(zhuǎn)換模塊的電能輸入端接入市電，其電能輸出端分別連接智能家居系統(tǒng)的控制終端和所述計(jì)量模塊，用于將市電轉(zhuǎn)換成低壓直流電進(jìn)行輸出；所述計(jì)量模塊具有與所述電壓采樣模塊和所述電流采樣模塊相連的信號(hào)采集接口，與所述繼電器相連的控制輸出接口，以及與所述控制終端相連的通訊接口；所述計(jì)量模塊內(nèi)部集成有電能計(jì)量模塊，以實(shí)現(xiàn)微功率電源智能化。
【專利說明】智能電源、智能家居系統(tǒng)及其控制終端

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及智能家居【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，涉及智能電源、智能家居系統(tǒng)及其控 制終。

【背景技術(shù)】
[0002] 智能家居是以住宅為平臺(tái)，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自 動(dòng)控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事 務(wù)的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。
[0003] 微功率電源是智能家居系統(tǒng)中各類設(shè)備必備的關(guān)鍵模塊，用來為家庭用電設(shè)備提 供穩(wěn)定的低壓直流電，但是，傳統(tǒng)的微功率電源功能單一，不具備智能化的功能，已越來越 不能滿足智能家居市場(chǎng)的需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種智能電源、智能家居系統(tǒng)及其控制終端，以實(shí)現(xiàn)微功率 電源智能化。
[0005] -種智能電源，包括電能轉(zhuǎn)換模塊、計(jì)量模塊、電流采樣模塊、電壓采樣模塊和繼 電器，其中：
[0006] 所述電壓采樣模塊與家庭用電設(shè)備并聯(lián)接入市電；
[0007] 所述電流采樣模塊、所述繼電器與所述家庭用電設(shè)備串聯(lián)接入市電；
[0008] 所述電能轉(zhuǎn)換模塊的電能輸入端接入市電，其電能輸出端分別連接智能家居系統(tǒng) 的控制終端和所述計(jì)量模塊，用于將市電轉(zhuǎn)換成低壓直流電進(jìn)行輸出；
[0009] 所述計(jì)量模塊具有分別與所述電壓采樣模塊和所述電流采樣模塊相連的信號(hào)采 集接口，與所述繼電器相連的控制輸出接口，以及與所述控制終端相連的通訊接口；所述計(jì) 量模塊內(nèi)部集成有電能計(jì)量模塊。
[0010] 可選地，所述計(jì)量模塊內(nèi)部還集成有溫度計(jì)量模塊。
[0011] 可選地，所述計(jì)量模塊內(nèi)部還集成有時(shí)間和日期計(jì)量模塊。
[0012] 其中，所述通信接口為通用異步收發(fā)器UART，所述計(jì)量模塊遵循預(yù)先定義的UART 通信協(xié)議。
[0013] 其中，所述UART通信協(xié)議的數(shù)據(jù)幀包括幀頭、讀/寫指令、標(biāo)識(shí)符、數(shù)據(jù)域和校驗(yàn) 字節(jié)。
[0014] 其中，所述UART通信協(xié)議支持在所述控制終端寫操作成功后，返回寫成功標(biāo)識(shí) 幀。
[0015] 其中，所述寫成功標(biāo)識(shí)幀包括幀頭、寫指令、標(biāo)識(shí)符和校驗(yàn)字節(jié)。
[0016] 其中，所述UART通信協(xié)議支持單個(gè)寄存器的讀寫和塊數(shù)據(jù)集中抄讀操作。
[0017] 一種智能家居系統(tǒng)的控制終端，該控制終端具有與上述任一種計(jì)量模塊相同的通 信接口、并遵循相同的通訊協(xié)議。
[0018] 一種智能家居系統(tǒng)，包括：上述控制終端、家庭用電設(shè)備以及上述任一種智能電 源，其中：所述智能電源分別與所述控制終端和所述家庭用電設(shè)備相連。
[0019] 從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明公開的智能電源作為一種微功率電源，能夠 利用電能轉(zhuǎn)換模塊將市電轉(zhuǎn)換成弱電，為智能家居系統(tǒng)的控制終端提供穩(wěn)定的低壓直流電 力；同時(shí)，它作為一種智能化產(chǎn)物，還能夠利用電壓采樣模塊和電流采樣模塊測(cè)量家庭用電 設(shè)備的輸入電壓電流，從而，使計(jì)量模塊中的電能計(jì)量模塊可以根據(jù)這些測(cè)量信息準(zhǔn)確計(jì) 算得到家庭用電設(shè)備的用電信息數(shù)據(jù)，此外所述計(jì)量模塊還能利用通信接口與所述控制終 端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，并根據(jù)控制終端的指示控制家庭用電設(shè)備的啟和停，實(shí)現(xiàn)了微功率電源 智能化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù) 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0021] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種智能電源結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種UART通信協(xié)議的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0024] 參見圖1，本發(fā)明實(shí)施例公開了一種智能電源，以實(shí)現(xiàn)微功率電源智能化，包括電 能轉(zhuǎn)換模塊10、計(jì)量模塊20、電流采樣模塊30、電壓采樣模塊40和繼電器50,其中：
[0025] 電壓采樣模塊40與家庭用電設(shè)備A并聯(lián)接入市電；
[0026] 電流采樣模塊30、繼電器50與家庭用電設(shè)備A串聯(lián)接入市電；
[0027] 電能轉(zhuǎn)換模塊10的電能輸入端接入市電，其電能輸出端分別連接智能家居系統(tǒng) 的控制終端B和計(jì)量模塊10,用于將市電轉(zhuǎn)換成低壓直流電進(jìn)行輸出；
[0028] 計(jì)量模塊20具有分別與電壓采樣模塊40和電流采樣模塊30相連的信號(hào)采集接 口，與繼電器50相連的控制輸出接口，以及與控制終端B相連的通訊接口；
[0029] 計(jì)量模塊20內(nèi)部集成有電能計(jì)量模塊。
[0030] 所述智能電源作為一種微功率電源，能夠利用電能轉(zhuǎn)換模塊10將市電轉(zhuǎn)換成弱 電，為控制終端B提供穩(wěn)定的低壓直流電力，具體的，電能轉(zhuǎn)換模塊10的交流輸入范圍可設(shè) 置在交流90V?交流260V范圍內(nèi)，其直流輸出電壓的典型值為1. 8V、3. 3V、5V、12V等，其最 大輸出電流可達(dá)500mA ;
[0031] 同時(shí)，所述智能電源作為一種智能化產(chǎn)物，還能夠利用電壓采樣模塊40測(cè)量家庭 用電設(shè)備A的輸入電壓，并利用電流采樣模塊30測(cè)量家庭用電設(shè)備A的輸入電流，從而，計(jì) 量模塊30 (計(jì)量模塊20的用電也是由電能轉(zhuǎn)換模塊10直接提供）中的電能計(jì)量模塊就可 以根據(jù)這些測(cè)量信息準(zhǔn)確計(jì)算得到家庭用電設(shè)備A的電壓有效值、電流有效值（包括火線 電流有效值和零線電流有效值）、頻率、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)、有功電能 等用電信息數(shù)據(jù)，并將其存儲(chǔ)在內(nèi)部寄存器中；再者，計(jì)量模塊30還能夠利用通信接口與 外部控制終端B進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，并根據(jù)控制終端B的指示控制繼電器50的開和關(guān)，進(jìn)而控 制家庭用電設(shè)備A的啟和停，如，控制終端B在判斷出家庭用電設(shè)備A的火線電流有效值和 零線電流有效值之差大于用戶設(shè)定的安全值時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生漏電狀態(tài)寄存標(biāo)記位，控制計(jì)量 模塊30關(guān)斷繼電器50,從而保護(hù)家庭用電設(shè)備A免受損壞。
[0032] 可見，所述智能電源不僅能直接用于弱電智能化改造，還能遠(yuǎn)程控制家庭用電設(shè) 備的啟停以及用電信息數(shù)據(jù)的采集，實(shí)現(xiàn)了微功率電源智能化，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的問 題。此外，為進(jìn)一步提高所述智能電源的智能化水平，計(jì)量模塊20內(nèi)部還可集成時(shí)間和日 期計(jì)量模塊或溫度計(jì)量模塊等，從而，計(jì)量模塊20就可以向控制終端B提供年月日周、時(shí)分 秒以及溫度數(shù)據(jù)；再者，根據(jù)實(shí)際需要，計(jì)量模塊20也可以用來向控制終端B提供繼電器開 關(guān)狀態(tài)、硬件版本號(hào)、軟件版本號(hào)等信息。
[0033] 其中，計(jì)量模塊 20 的接口電路優(yōu)選 UART (Universal Asynchronous Receiver/ Transmitter,通用異步收發(fā)器），計(jì)量模塊20遵循預(yù)先定義的UART通信協(xié)議。
[0034] 作為優(yōu)選，本實(shí)施例定義所述UART通信協(xié)議的數(shù)據(jù)幀包括幀頭、讀/寫指令、標(biāo)識(shí) 符、數(shù)據(jù)域和校驗(yàn)字節(jié)，如圖2所示。由于所述校驗(yàn)字節(jié)的存在，不需要開發(fā)者參與計(jì)量校 正，即可實(shí)現(xiàn)家庭用電設(shè)備A的用電信息數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確上報(bào)，從而大大降低了相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)、 生產(chǎn)成本和技術(shù)門檻，非常有利于智能家居的發(fā)展。
[0035] 作為優(yōu)選，所述UART通信協(xié)議支持在控制終端B寫操作成功后，返回寫成功標(biāo)識(shí) 幀?？刂平K端B只要接收到所述寫成功標(biāo)識(shí)幀，就知道寫操作已執(zhí)行完畢，有利于操作的可 靠性。其中，可定義所述寫成功標(biāo)識(shí)幀包括幀頭、寫指令、標(biāo)識(shí)符和校驗(yàn)字節(jié)。
[0036] 作為優(yōu)選，所述UART通信協(xié)議支持單個(gè)寄存器的讀寫和塊數(shù)據(jù)集中抄讀操作。所 述塊數(shù)據(jù)集中抄讀操作的存在，方便了控制終端B快速讀取數(shù)據(jù)。
[0037] 下面，結(jié)合圖2,給出所述UART通信協(xié)議的一種具體定義：
[0038] 1)幀頭：0xFE ;
[0039] 2)讀 / 寫指令：讀：0x01 ;寫：0x02 ;
[0040] 3)標(biāo)識(shí)符：功能配置表，下表1和表2分別是數(shù)據(jù)類和控制類標(biāo)識(shí)符；
[0041] 4)數(shù)據(jù)域：數(shù)據(jù)字節(jié)0?數(shù)據(jù)字節(jié)3 :讀/寫的數(shù)據(jù)域；
[0042] 返回幀數(shù)據(jù)域長(zhǎng)度根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)返回長(zhǎng)度而定；
[0043] 5)校驗(yàn)字節(jié)：校驗(yàn)和，本實(shí)施例的計(jì)算方法例是：將前述字節(jié)按照字節(jié)累加并對(duì) 累加和進(jìn)行取反操作再加0x33得到；
[0044] 表1-數(shù)據(jù)類標(biāo)識(shí)符
[0045]

【權(quán)利要求】
1. 一種智能電源，其特征在于，包括電能轉(zhuǎn)換模塊、計(jì)量模塊、電流采樣模塊、電壓采樣 模塊和繼電器，其中： 所述電壓采樣模塊與家庭用電設(shè)備并聯(lián)接入市電； 所述電流采樣模塊、所述繼電器與所述家庭用電設(shè)備串聯(lián)接入市電； 所述電能轉(zhuǎn)換模塊的電能輸入端接入市電，其電能輸出端分別連接智能家居系統(tǒng)的控 制終端和所述計(jì)量模塊，用于將市電轉(zhuǎn)換成低壓直流電進(jìn)行輸出； 所述計(jì)量模塊具有分別與所述電壓采樣模塊和所述電流采樣模塊相連的信號(hào)采集接 口，與所述繼電器相連的控制輸出接口，以及與所述控制終端相連的通訊接口；所述計(jì)量模 塊內(nèi)部集成有電能計(jì)量模塊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能電源，其特征在于，所述計(jì)量模塊內(nèi)部還集成有溫度計(jì) 量模塊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能電源，其特征在于，所述計(jì)量模塊內(nèi)部還集成有時(shí)間和 日期計(jì)量模塊。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能電源，其特征在于，所述通信接口為通用異步收發(fā)器 UART，所述計(jì)量模塊遵循預(yù)先定義的UART通信協(xié)議。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能電源，其特征在于，所述UART通信協(xié)議的數(shù)據(jù)幀包括幀 頭、讀/寫指令、標(biāo)識(shí)符、數(shù)據(jù)域和校驗(yàn)字節(jié)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能電源，其特征在于，所述UART通信協(xié)議支持在所述控制 終端寫操作成功后，返回寫成功標(biāo)識(shí)幀。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能電源，其特征在于，所述寫成功標(biāo)識(shí)幀包括幀頭、寫指 令、標(biāo)識(shí)符和校驗(yàn)字節(jié)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能電源，其特征在于，所述UART通信協(xié)議支持單個(gè)寄存器 的讀寫和塊數(shù)據(jù)集中抄讀操作。
9. 一種智能家居系統(tǒng)的控制終端，其特征在于，所述控制終端具有與權(quán)利要求1-8中 任一項(xiàng)所述的計(jì)量模塊相同的通信接口、并遵循相同的通訊協(xié)議。
10. -種智能家居系統(tǒng)，其特征在于，包括：權(quán)利要求9所述的控制終端、家庭用電設(shè)備 以及權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的智能電源，其中：所述智能電源分別與所述控制終端和 所述家庭用電設(shè)備相連。
【文檔編號(hào)】G05B15/02GK104281058SQ201410577292
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】門長(zhǎng)有, 賀鶴鳴, 林新正, 許淇鋒 申請(qǐng)人:杭州普創(chuàng)電子有限公司