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(luò)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(luò)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(shù)領(lǐng)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(shù)】
[0002]現(xiàn)有的智能插座、插排為實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，使用了無線技術(shù)接入因特網(wǎng)，可通過手機、PC機進行遠(yuǎn)程查看插座、插排工作狀態(tài)、遠(yuǎn)程控制通/斷操作，從而控制各種電器，無線技術(shù)均工作在ISM頻段。當(dāng)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(yán)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(shù)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(shù)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(dāng)鏈接數(shù)量超過十幾個時，無線信號沖突嚴(yán)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(zhuǎn)，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(zhuǎn)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(guān)或協(xié)議轉(zhuǎn)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(yuǎn)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(shè)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(dá)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(luò)通信模塊、供電電源和繼電器，智能插座轉(zhuǎn)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(fù)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(yuǎn)端插座、插排消息中繼，支持插座、插排設(shè)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(shè)備的兩個通道的鏈路地址設(shè)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(fù)責(zé)各自的鏈路通道、各自通道的消息轉(zhuǎn)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(fù)，報文重發(fā)用同一個序列號，當(dāng)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(fù)報文進行丟棄操作。這樣的處理結(jié)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(yīng)的發(fā)送序列號、丟棄窗口，并保存以便設(shè)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(fù)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(shè)備ID)、到目的設(shè)備的信噪比以及序列號等信息。當(dāng)設(shè)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(shè)備將會有鄰居設(shè)備的信息，知道自己能夠到達(dá)的鄰居信息，以及信號的衰減程度。若有相同目的設(shè)備的中繼信息，則選擇衰減程度最小的中繼。當(dāng)有設(shè)備退出、斷電或鏈路中斷時，鄰居的智能設(shè)備會建立定時器反復(fù)確認(rèn)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(shè)備收到的中繼信息，會比較序列號，當(dāng)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(shè)備均擁有整體系統(tǒng)中每個設(shè)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(shè)備中轉(zhuǎn)。
[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(luò)通信模塊與MCU之間信號傳輸實現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)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(jié)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(luò)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(fù)責(zé)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(luò)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(shè)備的兩個通道的鏈路地址設(shè)置為相同，兩者收發(fā)報文均交給MCU處理，報文的格式遵守?zé)o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(zhuǎn)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(shè)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(luò)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(zhuǎn)換成以太網(wǎng)消息發(fā)送到internet服務(wù)器，服務(wù)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(shè)備作為Master。若多臺設(shè)備均鏈接了因特網(wǎng)，貝Ij選擇設(shè)備ID號最小的作為Master。無論是否Master的設(shè)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(biāo)記。所以當(dāng)系統(tǒng)中存在Master時，其它設(shè)備均作為普通設(shè)備。
【主權(quán)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(luò)通信模塊、供電電源和繼電器，其特征在于:智能插座轉(zhuǎn)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(fù)報文。2.如權(quán)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(quán)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(quán)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(yuǎn)端插座通信中繼，支持插座設(shè)備自動入網(wǎng)。5.如權(quán)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(shù)亦可直接應(yīng)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