一种基于物联网的开关面板、控制系统及方法与流程

本发明涉及开关技术领域，具体涉及一种基于物联网的开关面板、控制系统及方法。

背景技术：

物联网技术是近几年来的一个新兴技术，其主要通过感知层的传感器技术获取物体的基本信息；传输层的互联网技术完成信息的通讯和交换；应用层的计算机技术对物体的信息进行最终的识别、管理和操作。物联网通过各种信息传感设备，可实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。

开关面板是一个可以使电路开路、使电流中断或使其流到其他电路的电子元件，现有的开关面板一直沿用传统的控制模式，通过手动开关、手动拔插、手动调节实现对电器设备的控制，传统的控制模式，操控者必须在开关面板现场才能进行操作，无法进行远距离操作，当需要对多个电器设备进行控制时，操控者必须实际到达所需操控的电器设备前才能进行操作，无法实现实时的对多个电器设备的远程控制。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于物联网的开关面板、控制系统及方法，既可实现对开关面板的近距离操作，又解决了当前无法远距离控制开关面板的问题，便捷的实现近距离、远程两种控制模式，提高控制效率，可以实时对多个开关面板进行控制。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种基于物联网的开关面板，所述开关面板设有壳体，所述壳体连接有开关面板cpu、控制执行模块、第一显示模块、第一触控模块、第一通讯模块及定时延时模块，所述控制执行模块与所述开关面板cpu连接，控制执行模块用于根据开关面板cpu传输的指令自动切断外部设备电路或调节外部设备电路参数来实现对设备的控制；所述第一显示模块与所述开关面板cpu连接，第一显示模块用于显示开关面板的控制操作界面或外部设备电路参数；所述第一触控模块与所述开关面板cpu连接，第一触控模块用于实现对开关面板的近距离操控；所述第一通讯模块与所述开关面板cpu连接，第一通讯模块用于实现开关面板与主控面板或远程控制终端的数据通信获取控制指令；所述定时延时模块与所述开关面板cpu连接，定时延时模块用于实现对开关面板的定时和延时。

需要进一步说明的是，控制执行模块可以采用继电器、cmos管、数字电位器和可控硅，采用继电器、cmos管实现外部设备的通断，采用数字电位器和可控硅实现设备的调节功能。外部设备可具体连接在控制执行模块上。继电器是一种电控制器件，当输入量的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。cmos管是利用控制输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件。数字电位器采用数控方式调节电阻值，是一种代替传统机械电位器的新型cmos数字、模拟混合信号处理的集成电路，数字电位器由数字输入控制，产生一个模拟量的输出，依据数字电位器的不同，抽头电流最大值可以从几百微安到几个毫安。可控硅，是一种具有三个pn结的四层结构的大功率半导体器件，可应用于各种电子设备和电子产品中，用来作可控整流、逆变、变频、调压、无触点开关等。

如上所述的一种基于物联网的开关面板，所述开关面板还包括第一电源模块，所述第一电源模块与所述开关面板cpu建立连接关系，第一电源模块用于为所述开关面板cpu、控制执行模块、第一显示模块、第一触控模块、第一通讯模块及定时延时模块提供电力来源。开关面板cpu是指开关面板的中央处理器，作为开关面板的运算和控制核心，解释开关面板模块指令以及处理相关数据。控制执行模块可以实现开关面板的切断或调节连接到开关面板上的电气设备参数，开关面板的控制执行模块属于现有技术。开关面板的参数调节是指调节电气设备参数的大小，如灯光的明暗、风扇的转速等。

如上所述的一种基于物联网的开关面板，所述第一显示模块连接有触控显示屏，所述第一通讯模块采用wi-fi模块、zigbee模块、蓝牙模块、enocean模块、z-wave模块、rf315/433模块、lora模块或nb-iot模块。触控显示屏可以采用感应式液晶显示装置进行接收触头等输入讯号，当接触了屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈系统也就是第一触控模块可根据预先编程的程式驱动各种连结设备，用以取代机械式的按钮面板，并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果。wi-fi模块属于物联网传输层，内置无线网络协议ieee802.11b.g.n协议栈以及tcp/ip协议栈。wi-fi模块可以直接利用wi-fi联入互联网，可以实现开关面板的物联网应用。zigbee模块是一种基于标准的远程监控、控制和传感器网络应用技术，可以满足开关面板支持低数据速率、低功耗、安全性和可靠性。enocean模块由德国易能森有限公司生产销售，并由易能森联盟成员提供技术支持，enocean模块可以轻松且快速实现定制化的基于无线能量采集技术的无线开关传感解决方案。z-wave模块是一种基于射频的、低成本、低功耗、高可靠、适于网络的短距离无线通信技术。工作频带为908.42mhz(美国)～868.42mhz(欧洲)，采用fsk(bfsk/gfsk)调制方式，数据传输速率为9.6kbps，信号的有效覆盖范围在室内是30m，室外可超过100m，适合于窄宽带应用场合。lora是lpwan通信技术中的一种，是美国semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的折衷考虑方式，为用户提供一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统，进而扩展传感网络。nb-iot模块聚焦于低功耗广覆盖(lpwa)物联网(iot)市场，是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特点。nb-iot使用license频段，可采取带内、保护带或独立载波等三种部署方式，与现有网络共存。

本发明还提供一种基于物联网的开关面板控制系统，所述控制系统包括上述的开关面板，所述控制系统还包括主控面板、云端服务器及远程控制终端；所述主控面板包括主控面板cpu、第二显示模块、第二触控模块、第二通讯模块及第三通讯模块；所述第二显示模块与所述主控面板cpu连接，第二显示模块用于显示主控面板操作界面；所述第二触控模块与所述主控面板cpu连接，第二触控模块用于接受触控操作并转化为指令实现近距离集中控制开关面板；所述第二通讯模块与所述主控面板cpu连接，第二通讯模块用于主控面板与开关面板进行通讯；所述第三通讯模块与所述主控面板cpu连接，第三通讯模块用于主控面板与云端服务器进行通讯获取远程控制终端的操控指令；所述云端服务器分别与所述主控面板和远程控制终端建立连接关系。

如上所述的一种基于物联网的开关面板控制系统，所述第二通讯模块采用wi-fi模块、zigbee模块、蓝牙模块、enocean模块、z-wave模块、rf315/433模块、lora模块或nb-iot模块，所述第三通讯模块采用无线通讯或有线通讯，所述远程控制终端采用手机、电脑或遥控器。第三通讯模块用于实现主控面板与云端服务器的通讯，不仅可以使用无线通讯，还可以使用有线通讯。有线通讯采用有线电信，即利用金属导线、光纤等有形媒质传送信息。

如上所述的一种基于物联网的开关面板控制系统，所述控制系统还包括第二电源模块，所述第二电源模块与所述主控面板cpu连接，第二电源模块用于为主控面板cpu、第二显示模块、第二触控模块、第二通讯模块及第三通讯模块提供电力来源。

本发明还提供一种基于物联网的开关面板控制方法，所述控制方法采用上述的开关面板，通过上述控制系统，所述控制方法包括以下步骤：

步骤一：主控面板与若干开关面板通过通讯模块建立连接关系；

步骤二：远程控制终端与云端服务器建立连接通讯关系，远程控制终端向云端服务器传输某个开关面板操控指令；

步骤三：云端服务器与主控面板建立连接通讯关系，主控面板获取云端服务器传输的开关面板操控指令；

步骤四：主控面板传输开关面板操控指令到对应的开关面板，开关面板根据操控指令进行外部设备的电路开关控制或电路参数调节。

如上所述的一种基于物联网的开关面板控制方法，所述步骤三中，通过第二触控模块直接进行某个开关面板操控指令输入，主控面板cpu接受相应的操作转化为相应的指令，并将相应的指令传输到对应的开关面板。

如上所述的一种基于物联网的开关面板控制方法，所述步骤四中，通过第一触控模块直接对开关面板进行操控，控制执行模块根据指令自动切断外部设备电路，或者调节外部设备电路的相关参数实现对连接在该开关面板上的外部设备相应的控制。

如上所述的一种基于物联网的开关面板控制方法，所述步骤四中，当开关面板的第一通讯模块与远程控制终端采用同一种通讯方式时，在联网的情况下，远程控制终端直接向某个开关面板传输操控指令。

本发明具有如下优点：既可实现对开关面板的近距离操作，又解决了当前无法远距离控制开关面板的问题，便捷的实现近距离、远程两种控制模式，提高控制效率，可以实时对多个开关面板进行控制，通过手机或电脑就可以实现居家情况的掌握；无须进行额外电源接入，可直接采用开关面板里的ac220v进行供电，不占空间；人性化设计，让居家更智能；标准化、模块化设计，便于已装修房间更新换代、改造升级；节能效果好，减少能源浪费。

附图说明

图1为基于物联网的开关面板结构示意图；

图2为基于物联网的开关面板控制系统中主控面板示意图；

图3为基于物联网的开关面板控制系统示意图；

图4为基于物联网的开关面板控制方法流程示意图；

图中，1、开关面板cpu；2、控制执行模块；3、第一显示模块；4、第一触控模块；5、第一通讯模块；6、第一电源模块；7、触控显示屏；8、第二电源模块；9、云端服务器；10、远程控制终端；11、主控面板cpu；12、第二显示模块；13、第二触控模块；14、第二通讯模块；15、第三通讯模块；16、外部设备；17、定时延时模块；i、开关面板；ii、主控面板。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1、图2及图3所示，一种基于物联网的开关面板，所述开关面板i设有壳体，所述壳体连接有开关面板cpu1、控制执行模块2、第一显示模块3、第一触控模块4、第一通讯模块5及定时延时模块17，所述控制执行模块2与所述开关面板cpu1连接，控制执行模块2用于根据开关面板cpu1传输的指令自动切断外部设备电路或调节外部设备电路参数来实现对设备的控制；所述第一显示模块3与所述开关面板cpu1连接，第一显示模块3用于显示开关面板i的控制操作界面或外部设备电路参数；所述第一触控模块4与所述开关面板cpu1连接，第一触控模块4用于实现对开关面板i的近距离操控；所述第一通讯模块5与所述开关面板cpu1连接，第一通讯模块5用于实现开关面板与主控面板或远程控制终端的数据通信获取控制指令；所述定时延时模块17与所述开关面板cpu1连接，定时延时模块17用于实现对开关面板的定时和延时。

基于物联网的开关面板的一个实施例中，所述开关面板i还包括第一电源模块6，所述第一电源模块6与所述开关面板cpu1建立连接关系，第一电源模块6用于为所述开关面板cpu1、控制执行模块2、第一显示模块3、第一触控模块4、第一通讯模块5及定时延时模块17提供电力来源。开关面板cpu1是指开关面板i的中央处理器，作为开关面板i的运算和控制核心，解析开关面板i的模块指令以及处理相关数据。控制执行模块2可以实现开关面板i的切断或调节连接到开关面板上的电气设备参数，开关面板i的控制执行模块2属于现有技术。控制执行模块2可以采用继电器、cmos管、数字电位器和可控硅，采用继电器、cmos管实现外部设备的通断，采用数字电位器和可控硅实现设备的调节功能。外部设备16可具体连接在控制执行模块2上。

基于物联网的开关面板的一个实施例中，所述第一显示模块3连接有触控显示屏7，所述第一通讯模块5采用wi-fi模块、zigbee模块、蓝牙模块、enocean模块、z-wave模块、rf315/433模块、lora模块或nb-iot模块。触控显示屏7可以采用感应式液晶显示装置进行接收触头等输入讯号，当接触了屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈系统也就是第一触控模块4可根据预先编程的程式驱动各种连结设备，用以取代机械式的按钮面板，并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果。wi-fi模块属于物联网传输层，内置无线网络协议ieee802.11b.g.n协议栈以及tcp/ip协议栈。wi-fi模块可以直接利用wi-fi联入互联网，可以实现开关面板的物联网应用。zigbee模块是一种基于标准的远程监控、控制和传感器网络应用技术，可以满足开关面板支持低数据速率、低功耗、安全性和可靠性。enocean模块由德国易能森有限公司生产销售，并由易能森联盟成员提供技术支持，enocean模块可以轻松且快速实现定制化的基于无线能量采集技术的无线开关传感解决方案。z-wave模块是一种基于射频的、低成本、低功耗、高可靠、适于网络的短距离无线通信技术。工作频带为908.42mhz(美国)～868.42mhz(欧洲)，采用fsk(bfsk/gfsk)调制方式，数据传输速率为9.6kbps，信号的有效覆盖范围在室内是30m，室外可超过100m，适合于窄宽带应用场合。lora是lpwan通信技术中的一种，是美国semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的折衷考虑方式，为用户提供一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统，进而扩展传感网络。nb-iot模块聚焦于低功耗广覆盖(lpwa)物联网(iot)市场，是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特点。nb-iot使用license频段，可采取带内、保护带或独立载波等三种部署方式，与现有网络共存。

如图2、图3所示，本发明还提供一种基于物联网的开关面板控制系统，所述控制系统包括上述的开关面板i，所述控制系统还包括主控面板ii、云端服务器9及远程控制终端10；所述主控面板ii包括主控面板cpu11、第二显示模块12、第二触控模块13、第二通讯模块14及第三通讯模块15；所述第二显示模块12与所述主控面板cpu11连接，第二显示模块12用于显示主控面板ii操作界面；所述第二触控模块13与所述主控面板cpu11连接，第二触控模块13用于接受触控操作并转化为指令实现近距离集中控制开关面板i；所述第二通讯模块14与所述主控面板cpu11连接，第二通讯模块14用于主控面板ii与开关面板i进行通讯；所述第三通讯模块15与所述主控面板cpu11连接，第三通讯模块15用于主控面板ii与云端服务器9进行通讯获取远程控制终端10的操控指令；所述云端服务器9分别与所述主控面板ii和远程控制终端10建立连接关系。

基于物联网的开关面板控制系统的一个实施例中，所述第二通讯模块14采用wi-fi模块、zigbee模块、蓝牙模块、enocean模块、z-wave模块、rf315/433模块、lora模块或nb-iot模块，所述第三通讯模块15采用无线通讯或有线通讯，所述远程控制终端10采用手机、电脑或遥控器。第三通讯模块15用于实现主控面板ii与云端服务器9的通讯，不仅可以使用无线通讯，还可以使用有线通讯。有线通讯采用有线电信，即利用金属导线、光纤等有形媒质传送信息。

基于物联网的开关面板控制系统的一个实施例中，所述控制系统还包括第二电源模块8，所述第二电源模块8与所述主控面板cpu11连接，第二电源模块8用于为主控面板cpu11、第二显示模块12、第二触控模块13、第二通讯模块14及第三通讯模块15提供电力来源。

基于物联网的开关面板控制系统中，该系统内的各个开关面板i有近距离控制功能，可以手动控制。同时，该开关面板i内部有控制及无线通讯电路，可以根据指令自动切断外部设备电路，或者调节外部设备电路的相关参数来实现对连接在该开关面板i上的外部设备相应的控制。该系统内的各种开关面板i通过无线跟系统的主控面板ii进行数据通讯，然后主控面板ii通过有线或者无线的公共网络跟云端服务器9进行数据通讯，用户可以通过在手机、电脑等工具上运行配套软件连接到云端服务器9对应的云服务平台，远程读取当前主控面板ii、各个开关面板i的相关参数和状态，同时可远程对主控模块及各个开关面板i进行操作。开关面板i在安装尺寸上跟现有开关面板i设计一致，可以直接把现有开关面板i拆下来，将本发明的开关面板i直接替换上去。

如图4所示，本发明还提供一种基于物联网的开关面板控制方法，所述控制方法采用上述的开关面板i，通过上述控制系统，所述控制方法包括以下步骤：

s1：主控面板ii与若干开关面板i通过通讯模块建立连接关系；

s2：远程控制终端10与云端服务器9建立连接通讯关系，远程控制终端10向云端服务器9传输某个开关面板i操控指令；

s3：云端服务器9与主控面板ii建立连接通讯关系，主控面板ii获取云端服务器9传输的开关面板i操控指令；

s4：主控面板ii传输开关面板i操控指令到对应的开关面板i，开关面板i根据操控指令进行外部设备的电路开关控制或电路参数调节。

基于物联网的开关面板控制方法的一个实施例中，所述s3中，通过第二触控模块13直接进行某个开关面板i操控指令输入，主控面板cpu11接受相应的操作转化为相应的指令，并将相应的指令传输到对应的开关面板i。

基于物联网的开关面板控制方法的一个实施例中，所述s4中，通过第一触控模块4直接对开关面板i进行操控，控制执行模块2根据指令自动切断外部设备电路，或者调节外部设备电路的相关参数实现对连接在该开关面板i上的外部设备相应的控制。

基于物联网的开关面板控制方法的一个实施例中，所述s4中，当开关面板的第一通讯模块与远程控制终端采用同一种通讯方式时，在联网的情况下，远程控制终端直接向某个开关面板传输操控指令。

本发明中开关面板i的工作模式：

该开关面板i通过第一通讯模块5跟主控面板ii的第二通讯模块14进行无线通讯，开关面板cpu1根据指令，驱动控制执行模块2，执行相应的操作。同时该开关面板i可以通过触控显示屏，进行近距离操作，并且在与主控面板ii失去联系的情况下，可以独立进行控制操作，确保安全稳定。此外，当开关面板i的第一通讯模块5与远程控制终端10采用同一种通讯方式时，在联网的情况下，远程控制终端10也可以直接向某个开关面板传输操控指令。

本发明中主控面板ii的工作模式：

该主控面板ii通过第二通讯模块14跟控制系统中的各个开关面板i进行无线通讯，主控面板cpu11根据指令，获取各个开关面板i的状态，以及对各个面板进行控制操作。该主控面板ii通过第三通讯模块15跟搭建好的云平台进行通讯，根据指令，传递获取的各个面板的状态，以及对各个面板进行控制操作。主控面板ii具有触摸显示屏，主控面板cpu11在触摸显示屏上显示软件操作界面，并接受相应的操作转化为相应的指令，以实现近距离集中控制各个开关面板i。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。