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基于物联网的智能插座的设计

发布时间:2018-12-19 01:06:08 文章来源:未来智讯    
    基于物联网的智能插座的设计作者:未知   摘 要: 针对传统电源插座的缺陷与功能不足,利用电能参数自动检测、RFID射频识别、WiFi无线通讯、嵌入式MCU,以及Android智能抑制、管理等多种技能,设计出一款基于物联网的智能插座。当插座未接入电器设备时,其自行断电;当插座上接入电器设备时,通过RFID射频识别技能,插座能自动、实时检测当前电器设备所需要的电压、电流、功率等电能参数是否超过插座所能提供的最大电压、电流、功率等参数,并决定是否给电器设备供电。这样,不但有效地避免电气火灾发生,而且还能有效防止插座伤害孩子事故的发生。结果证明,该设计达到了预期指标。
  关键词: 智能插座; 物联网; 电气参数; RFID; WiFi; 电气火灾
  中图分类号: TN926?34 文献标识码: A 文章编号: 1004?373X(2016)08?0122?04
  Design of smart socket based on IOT
  FU Changyou, LEI Zhiyong, LI Xing
  (School of Computer Science, Sichuan University of Science & Engineering, Zigong 643000, China)
  Abstract: For the defects and functional insufficiency of the traditional power socket, the power parameters automatic detection, RFID, WiFi wireless communication, embedded MCU, Android intelligent control and management, and other technologies are used to design a smart socket based on the Internet of Things (IOT). The smart socket will disconnect the power itself when no electrical devices are plugged into the socket. The socket can automatically detect whether the electrical parameters of voltage, current and power needed by the current electrical equipment exceed the parameters of voltage, current and power provided by the socket, and determine whether supplies power to the electrical equipment. This smart socket can effectively avoid electrical fires, and effectively prevent the occurrence of children electric shock accident from socket.
  Keywords: smart socket; Internet of Things; electrical parameter; RFID; WiFi; electrical fire
  0 引 言
  自20世纪80年代以来,我国电气火灾隐患及其发生率一直居高不下,每年约占火灾总起数的25%,年均丧失约占总丧失的36%,给国民经济和人民生活造成巨大的丧失[1?2]。有关数据证明,超过70%的电气火灾是由于高于电源插座内的断电器所要求的平安电压或电流造成[3]。而传统的电源插座不具备电能参数自动检测功能,不会因为电源插座所能提供的额定电压、电流不足以满足当前电器设备的要求,而自行断电;更不会因为当前电器设备的事务电压、电流等电能参数超越电源插座所能提供的最大电压、电流值而作预警处理,并准时汇报给电力用户,以防止电气火灾事故的发生。与此同时,我国每年大约有超过数千人因为触摸电源插座而发生触电或烧伤事故[4]。究其原因,主要是因为传统的电源插座无论其上是否已接入电器设备,电源插座的插孔已被供电。针对传统电源插座的缺陷与功能上存在的不足,广大电力用户迫切需要一种功能更全并具有保护功能的智能电源插座。为此,利用电能参数实时自动检测、RFID射频识别、WiFi无线通讯、嵌入式MCU,以及Android智能抑制、管理等多种技能,设计了一款基于物联网的智能插座。
  1 系统构成与事务原理
  基于物联网的智能插座由智能电源插座与智能管理系统(软件)构成,二者之间通过WiFi无线通讯方式进行数据交换,如图1所示。智能电源插座由电能参数实时监测、RFID射频自动识别、WiFi无线通讯、嵌入式MCU、LCD显示、USB接口、断电保护操作、实时时钟等功能模块构成,如图2所示。
  在电器设备的电源插头内嵌入一个RFID(Radio Frequency Identification)电子标签(该标签内记录有当前电器设备事务时所需的额定电压、电流、功率等额定电能参数),智能电源插座内嵌入一个RFID电子标签识别器,通过RFID方式,就能够实时感知当前电源插座上是否接有电器设备。当感知到没有电器设备接入,智能电源插座内的MCU抑制继电器的抑制端,使电源线断开,不再给插座上的插孔供电。这样,确保了插孔上的电压为零,从而有效地避免了触电或被烧伤事故的发生。当感知到有电器设备接入,智能电源插座内的电能参数计量模块,实时感知出当前电气设备的电压、电流、功率等电能参数。然后智能电源插座内的MCU通过RFID方式,读取电子标签内的电器设备的额定电压、额定电流、额定功率等电能参数,与电源插座所感知的电能参数作对比、分析、判定,即可知晓智能电源插座所能提供的电能参数是否满足电器设备所需的电能参数。如果当前电器设备事务时的电能参数超出智能电源插座所能提供的电能参数,智能电源插座会准时告知电器设备,同时也不给插孔供电。如果当前电器设备所需的电能参数未超出智能电源插座所能提供的电能参数,智能电源插座也会准时告知电器设备,并给其供电,同时通过LCD液晶屏实时显示当前电器设备事务时的电能参数。这样,将有效地避免电气火灾发生,再由于便携式电子设备常用USB接口充电。为了方便此类电子设备,智能电源插座特地设计了USB接口。
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