一种多用途智能开关控制系统的制作方法

本发明属于电子信息系统技术领域，涉及一种多用途智能开关控制系统。

背景技术：

移动互联、物联网技术的发展，智能开关也取得长足发展。随着信息社会的发展，网络和信息家电已越来越多地出现在人们的生活中，而这一切发展的最终目标都是给人类提供一个舒适、便捷、高效的生活环境。

现有的机械开关需要人工操作与监控，每年由于人为疏忽大意导致的事故灾时有发生。此外，机械式开关没有定时、监测、测量等功能，不利于资源节约型和环境友好型“两型”社会建设。而且传统机械开关布线采用分散控制，开关多，操作控制不方便，存在诸多不足。随着人们安全意识的提高、生活水平的改善，对更智能、安全、可靠的智能开关需要日渐强烈。现在也有一些智能开关采用无线通信控制方法，虽然能满足家庭-工业用途，由于无法与手机连接，所以需要制作专门的控制器，携带使用保管均不方便，也有单纯使用蓝牙控制的，但是通信距离近无法穿越墙壁，使用多有不便，也有单纯使用WIFI通信方式，虽然可以与手机、电脑连接，但是硬件成本高、软件开发难度大，不宜用于工业用途。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供一种多用途智能开关控制系统，它能够解决开关物联网功能，使得通过手机可以远程控制开关，且能适用于家庭、工业用途，还解决开关锁定问题，使特定位置开关具有授权操作属性，实时数据采集与信息传输功能，采集结果能实时传回手机，同时开关智能控制功能，使之实现定时、运行时间统计及调功率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多用途智能开关控制系统，由网关控制器、智能开关及智能插座三部分构成，其中网关控制器能够实现接入与控制，智能开关可以控制灯、电机执行机构等负载通断，智能插座在智能开关基础上增加了功率、电压、电流等电参数测量功能，智能手机通过蓝牙本地或移动互相网接入网关控制器，计算机则通过以太网接入远程登陆远程控制，考虑实际使用场合系统设计900M ISM无线通信网，由网关控制器通过无线方式控制智能开关、智能插座，以满足家居、工厂等民用和工业不同要求的远距离开关控制。

所述网关控制器包括主控制器及若干子控制器，主控制器与子控制器之间采用无线通信方式，主控制器具有蓝牙通信模式，以实现与手机链接，从而通过手机控制各个开关，为了实现远程控制，主控制器还具有TCP/IP协议集的通信网关，并通过U2控制器LPC812初始化后即可连到以太网，实现联网功能，另外，LPC812通过P3口接无线通信模块，与开关双向通信，通过P4接蓝牙模块与手机连接，实现物联网功能。

所述智能开关分为3个不同类型以满足不同场合应用需要，分别为智能开关I型、智能开关II型及智能开关III型，其中智能开关III型为完全型,带LCD显示，设计并定制了专用段式LCD显示屏。

所述智能开关I型仅具有开、关基本控制功能，开关部件为Q4双向可控硅器件，IC2在控制信号作用下控制Q4通断，而且IC2带零点检测功能，每次触发和关断开关管Q4均是在过零点位置，因此不会产生谐波及尖峰干扰。R42、R43等组成非隔离供电电源，经过D8整流、DS2限压，分别从VR3、VR4输出5V、3.3V电压供系统使用，系统由U4单片机做主控制器，P5接无线通信模块，以便与主机通信。

所述智能开关II型在智能开关I型的基础上增加了电信号测量单元，由HLW8012组成的电信号测量电路测量电压、电流、功率信号，并且具有RFID通信接口，通过RFID卡授权开关。

所述智能开关III型在智能开关II型的基础上增加了LCD显示功能，可以显示开关编号、实时功率，按年、月、日统计的功率总和，功率显示单位度、千瓦时可选，能显示电压电流值、开机运行时间，LCD显示器使用4*40段式液晶驱动显示该型号开关可直接明装、安装在现有二-三插底盒上，无需做任何改动。

本发明的积极效果是：1、解决了多用途智能开关的控制方法，使得通过手机可以远程控制开关，且能适用于家庭、工业用途，使用无线通信组网方式，设计一个主控制器，若干子控制器（开关），主控制器与子控制器之间采用无线通信方式，主控制器具有蓝牙通信模式，以实现与手机链接，从而通过手机控制各个开关。为了实现远程控制，主控制器还具有TCP/IP协议集的通信网关，以实现远程控制。采用了ISM频段无线通信控制方式，能满足家庭、工业用途，采用蓝牙通信方式，能于手机连接；

2、解决开关实时数据采集与信息的传输问题，采集结果能实时传回手机，在需要进行信息采集与控制的开关端点，设计基于HLW8012的信息采集芯片，采集用电负载端电压、电流、消耗功率，并传回手机端；

3、解决开关智能控制问题，使之实现定时、运行时间统计及调功率等，每个智能开关断点均使用单片机智能控制器，可以实现定时、运行时间统计等，智能开关使用可控硅电子开关，通过调周期的方式可以实现无污染绿色调功；

4、解决了开关的授权锁定问题，使特定位置开关具有授权操作属性，每个智能开关断点均使用单片机智能控制器，通过输入密码、RIFD卡等实现开关的开与关控制，实现指定授权操作。

附图说明

图1是本系统结构示意图；

图2是智能开关III型LED显示器结构示意图；

图3是网关控制器电路图；

图4是智能开关I型电路图；

图5是智能开关II型电路图；

图6是智能开关III型电路图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进一步说明。

参见图1～图6，一种多用途智能开关控制系统，由网关控制器、智能开关及智能插座三部分构成，其中网关控制器能够实现接入与控制，智能开关可以控制灯、电机执行机构等负载通断，智能插座在智能开关基础上增加了功率、电压、电流等电参数测量功能，智能手机通过蓝牙本地或移动互相网接入网关控制器，计算机则通过以太网接入远程登陆远程控制。考虑实际使用场合系统设计900M ISM无线通信网，由网关控制器通过无线方式控制智能开关、智能插座，以满足家居、工厂等民用和工业不同要求的远距离开关控制。

所述网关控制器包括主控制器及若干子控制器，主控制器与子控制器之间采用无线通信方式，主控制器具有蓝牙通信模式，以实现与手机链接，从而通过手机控制各个开关，为了实现远程控制，主控制器还具有TCP/IP协议集的通信网关，通并过U2控制器LPC812初始化后即可连到以太网，实现联网功能，另外，LPC812通过P3口接无线通信模块，与开关双向通信，通过P4接蓝牙模块与手机连接，实现物联网功能。

所述智能开关分为3个不同类型，分别为智能开关I型、智能开关II型及智能开关III型，其中智能开关III型为完全型,带LCD显示，设计并定制了专用段式LCD面板。

所述智能开关I型仅具有开、关基本控制功能，开关部件为Q4双向可控硅器件，IC2在控制信号作用下控制Q4通断，而且IC2带零点检测功能，每次触发和关断开关管Q4均是在过零点位置，因此不会产生谐波及尖峰干扰，R42、R43等组成不隔离电源，经过D8整流、DS2限压，分别从VR3、VR4输出5V、3.3V电压供系统使用，系统由U4单片机做主控制器，P5接无线通信模块，以便与主机通信。

所述智能开关II型在智能开关I型的基础上增加了电信号测量单元，由HLW8012组成的电信号测量电路测量电压、电流、功率信号，并且具有RFID通信接口，通过RFID卡授权开关。

所述智能开关III型在智能开关II型的基础上增加了LCD显示功能，可以显示开关编号、实时功率，按年、月、日统计的功率总和，功率显示单位度、千瓦时可选，能显示电压电流值、开机运行时间，LCD显示器使用4*40段式液晶驱动显示该型号开关可直接明装、安装在现有三-三插底盒上，无需做任何改动。

本发明具有以下优点：1、具有物联网功能。使得通过手机可以远程控制开关，且能适用于家庭、工业用途，使用无线通信组网方式，设有主控制器，和若干子控制器（开关），主控制器与子控制器之间采用无线通信方式，主控制器具有蓝牙通信模式，以实现与手机链接，从而通过手机控制各个开关。为了实现远程控制，主控制器还具有TCP/IP协议集的通信网关。采用了ISM频段无线通信控制方式，能满足家庭、工业用途，采用蓝牙通信方式，能于手机连接，软件开发简单；

2、具有实时数据采集与信息传输功能。采集结果能实时传回手机，在需要进行信息采集与控制的开关端点，设计基于HLW8012的信息采集芯片，采集用电负载端电压、电流、消耗功率，并传回手机端；

3、具有智能控制功能。具有定时、运行时间统计及调功率等智能功能，每个智能开关断点均使用单片机智能控制器，可以实现定时、运行时间统计等，智能开关使用可控硅电子开关，通过调周期的方式可以实现无污染绿色调功；

4、具有开关授权锁定功能。每个智能开关断点均使用单片机智能控制器，通过输入密码、RIFD卡等实现开关的开与关控制，实现指定授权操作。