一种用于室内电器控制的嵌入式系统及装置的制作方法

本发明涉及嵌入式技术领域，尤其涉及一种用于室内电器控制的嵌入式系统及装置。

背景技术：

现在很多家用电器都是智能控制家用电器，智能控制家用电器的开启和关闭，也可以智能监测家用电器是否正常使用。智能家用电器通常需要在植入软件控制系统，还需要硬件配套使用。这样的智能家用电器成本高、操作复杂。很多用户以前已经购买非智能家用电器，但现有技术无法在不更换家用电器的情况下对非智能家用电器进行智能控制，造成用户电器更新速度快，浪费资金。

另外现有技术中的智能控制系统操作复杂，程序繁琐。嵌入式系统是现在新兴的技术，嵌入式系统的处理器通常具有内设的程序，程序特定简单，运算速度快，而且占有空间小。采用嵌入式系统的硬件一般体积也较小，可以制作成类似手机状的可移动式硬件。对家用电器的控制大部分情况下只需要对其进行开启、关闭的的控制，而且控制要智能方便，硬件体积不易过大，嵌入式技术非常适合用于对家用电器的智能控制。

因此，有必要对现有技术改进以解决上述技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种用于室内电器控制的嵌入式系统及装置，解决现有技术中非智能用电器无法对高温、漏电、过压进行智能控制的技术问题。具体而言通过以下技术方案实现：

本发明实施例的第一方面，提供了一种用于室内电器控制的嵌入式系统，包括电器连接子系统、监测子系统、信号传递子系统、嵌入式处理子系统和控制子系统；

所述电器连接子系统包括与用电器插头及插座连接的插排和与用电器开关连接的连接器，由于非智能用电器基本都是二孔插头或三孔插头，用电器的开关多为弹簧按钮开关或倒板开关，所以插排采用通用的二孔插排、三孔插排，连接器上设置单向按压式按键或多向按压式按键，保证绝大部分非智能用电器都能使用；

所述监测子系统包括红外温度监测器、电流监测器和电压监测器，红外温度监测器用于监测用电器内部及外部的温度，红外温度监测器可以设置为与电器连接子系统连接的红外探头，可以监测红外探头方圆1㎡至2㎡内的温度，红外探头无需直接接触用电器的外壳或内部就可以检测到外壳或内部的温度，由于温度过高的用电器通常温度都会达到60℃以上，无需担心人体接近红外探头使会被监测到高温，电流监测器用于监测用电器外壳是否有电流通过，电流监测器电流感应端与用电器外壳接触时可以监测用电器外壳是否有电流通过，电压监测器用于监测用电器电力输入端的电压，电压监测器与用电器插头连接时可以监测用电器电力输入端的电压；

所述信号传递子系统包括与监测子系统连接的信号发射器、与嵌入式处理子系统连接的信号接收发射器和与电器连接子系统连接的信号接收器，信号发射器、信号接收发射器、信号接收器均包括无线信号发射或接收装置，通过发射无线信号完成信息传输，无线传输更加方便；

所述嵌入式处理子系统包括用于储存温度信息及电压信息的储存器、嵌入式微处理器和与嵌入式微处理器连接的硬件装置，可以在储存器中事先储存上限温度和上限电压，生成温度信息、电压信息，所述嵌入式微处理器用于获取监测子系统输出的信号，对比储存器中储存的温度信息、电压信息，当监测子系统监测的用电器内部或外部的温度高于温度信息中的温度值的n％时，生成高温信号，当监测子系统监测的用电器外壳有电流通过时发出漏电信号，当监测子系统监测的电压高于电压信息中的电压值的m％时发出过压信号，嵌入式微处理器可以采用现有技术中设定内部程序的单片机，也可以采用plc电路，嵌入式微处理器具有控制过程单一简单、运算速度快、程序占用内存小、硬件体积小的特点，采用嵌入式微处理器控制，成本低而且方便、快捷；所述硬件装置包括手动开关，用于控制嵌入式处理子系统发出关闭信号，硬件装置可以包括承载嵌入式处理子系统的壳体，壳体上设置有手动开关，通过手动开关，可以控制用电器开关的开启及关闭，也可以控制用电器电力输入端是否断电；

所述控制子系统包括与插排连接的断电装置和与连接器连接的开关装置，开关装置用于控制用电器开关的开启及关闭，开关装置可以采用按压式开关，通过按压用电器上的开关控制用电器的开启及关闭，断电装置用于控制插座是否向用电器的插头供电，断电装置可以采用空气开关，当控制子系统接收到高温信号、漏电信号、过压信号或关闭信号时，控制断电装置及开关装置控制用电器断电，电力输入端断电，用电器停止工作，当接收到开启信号时控制断电装置及开关装置控制用电器通电。

进一步，所述用于室内电器控制的嵌入式系统还包括所述嵌入式处理子系统还包括计时器、温度统计器和电压统计器，所述温度统计器用于统计时间t内监测子系统监测到用电器内部及外部的平均温度并将平均温度存入储存器，所述电压统计器用于统计时间t内监测子系统监测到用电器电力输入端的平均电压并将平均电压存入储存器，时间t可以设置为30分钟，当用电器正常运行时可以启动计时器、温度统计器和电压统计器，自动统计用电器正常运行的温度和电压，自动将温度信息、电压信息存入储存器，整个过程更加智能方便。

进一步，所述用于室内电器控制的嵌入式系统还包括手调器，所述手调器用于手动调节储存器中储存的温度信息及电压信息，当计时器、温度统计器和电压统计器无法自动统计用电器正常运行的温度和电压时，可以通过手调器设定正常运行的温度信息和电压信息。

进一步，所述用于室内电器控制的嵌入式系统还包括与硬件装置连接的报警器，当监测子系统输出高温信号时，报警装置发出高温警报，当监测子系统输出高温信号时报警装置发出过压信号，报警装置发出过压警报，当监测子系统输出漏电信号时报警装置发出漏电警报，用电器子系统、监测子系统、信号传递子系统、控制子系统可以包括多个硬件，统一通过一个嵌入式处理子系统进行控制，发出高温警报、过压警报、漏电警报时，可以确定是哪一个用电器上发出的，也可以确定该用电器上发出的是高温警报、过压警报还是漏电警报，用户可以手持硬件装置，当硬件装置发出警报时，用户获知屋内用电器异常，可以尽快回到屋内查看，可以快速确定哪一个用电器异常及异常的原因，快速处理，即使用户无法第一时间回到屋内，在发出高温警报、过压警报、漏电警报的同时，断电装置和连接器也已经控制用电器断电或关闭电源，防止用电器事故发生。

进一步，所述信号传递子系统还包括云储存平台、网络连接口和控制网络连接口开启及关闭的端口开关，网络连接口与云储存平台、信号发射器、信号接收发射器及信号接收器连接，云储存平台基于互联网建立，信号传递子系统在传递信号时，可以将信号通过网络连接口传入云储存平台上，通过互联网传递信号，即使用户离家很远，通过互联网上的信号也可以获知室内用电器是否发生异常，由于通过云储存平台传递信号时由于网络延迟，信号传递可能不及时，当用户在家中时，可以通过端口开关关闭网络连接口，此时信号传递子系统不通过互联网传递信号，信号传递不受网络影响，更加及时。

进一步，所述插排与控制器设置为一体，所述电器连接子系统、监测子系统均设置为多个，有的非智能用电器可以直接断电，有的非智能用电器如果直接断电可能会对用电器造成损害，有的用电器外壳几乎不可能漏电，有的用电器外壳易发生漏电，有的用电器工作时功率小，有的用电器功率大，功率不同过压工作时对用电器的损害也不同，当插排和控制器设置为一体时，由于整个装置不能同时设置在用电器插头和插座连接处和设置在用电器外壳上，根据用电器的类型，外壳是否容易漏电、插头处直接断电是否对用电器有损害、用电器工作时功率的大小等，选择插排和控制器的安装位置，选择性的监测用电器工作状态，当监测子系统与电器连接子系统设置为一体，且插排与用电器插头及插座连接时，电流监测器不与用电器外壳连接，电流监测器实际上不工作，电压监测器工作，无法监测用电器外壳是否漏电，但可以监测用电器是否过压运作，当连接器与用电器开关连接时，电压监测器实际上不工作，但能检测用电器外壳是否漏电，两种状态下都可以通过红外探头监测用电器内部及外部的温度，都可以监测用电器是否高温；

进一步，所述m和n均取5，即电压、温度超出正常值的5％以上时会发出警报并对用电器断电。

本发明实施例的第二方面，提供了一种用于室内电器控制的装置，该装置主要与上述用于室内电器控制的嵌入式系统配套使用，包括塑料壳、用于与插座连接的连接头、用于与用电器插头连接的插槽、断电开关、信号处理控制装置、吸盘、电流针和压力开关；塑料壳绝缘，防止装置漏电，所述信号处理控制装置设置在外壳内部，用于控制断电开关、压力开关的开启与关闭；所述电流针与用电器接触，用于监测用电器外壳是否有电流通过；所述断电开关用于控制插槽与连接头之间是否电连接，用电器的插头插入插槽，连接头插入插座，通过断电开关控制插座是否向用电器的插头供电；吸盘可以使整个装置吸附在用电器外壳上，电流针可以设置在吸盘底部，当吸盘吸附在用电器外壳上时，电流针与用电器外壳接触；当吸盘吸附在用电器开关周围的外壳上时，压力开关可以通过按压控制用电器开关的开启及关闭。

进一步，所述用于室内电器控制的装置还包括设置在吸盘和塑料壳之间的弹性伸缩支架，所述吸盘及弹性伸缩支架均设置为多个，由于用电器开关周围不一定都是平整的，通过弹性伸缩支架调整多个吸盘的位置，使更多的吸盘可以吸附在用电器开关周围的外壳上，整个装置更加稳定。

进一步，所述用于室内电器控制的装置还包括信号灯，当断电开关或压力开关启动时信号灯启动，室内的用户可以通过信号灯快速定位哪个用电器用电异常，也可以通过信号灯确认该用电器是否已经断电。

本发明的积极有益的技术效果包括：

(1)通过嵌入式控制系统和配套的硬件装置，实现对非智能用电器的智能进行开启及关闭的控制；

(2)嵌入式系统占用内存小、运算速度快、程序单一确定，整个系统简单，反应迅速，可以适用结构紧凑的硬件；

(3)对非智能用电器进行温度监测、电压监测、漏电监测，并设置反馈系统自动控制运行异常的用电器断电，智能控制防止用电事故发生；

(4)设置通用的连接头、插槽、压力开关，适应绝大部分非智能用电器；

(5)将插排和控制器设置为一体，根据用电器的具体情况设置安装的位置，既能满足绝大部分的工作需求，也能使整个装置更加紧凑；

本发明的其他有益效果将结合下文具体实施例进行进一步的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种系统流程图；

图2为本发明实施例所提供的一种连接图；

图3为本发明实施例所提供的一种用于室内电器控制的装置的立体图；

图4为本发明实施例所提供的一种用于室内电器控制的装置的后视图；

图中：

直线表示硬件连接，箭头表示信号传递；

1-塑料壳；2-连接头；3-插槽；4-吸盘；5-电流针；6-压力开关；7-信号灯。

具体实施方式

实施例1：一种用于室内电器控制的嵌入式系统，如图1-2所示，包括电器连接子系统、监测子系统、信号传递子系统、嵌入式处理子系统和控制子系统；

所述电器连接子系统包括与用电器插头及插座连接的插排和与用电器开关连接的连接器，由于非智能用电器基本都是二孔插头或三孔插头，用电器的开关多为弹簧按钮开关或倒板开关，所以插排采用通用的二孔插排、三孔插排，连接器上设置单向按压式按键或多向按压式按键，保证绝大部分非智能用电器都能使用；

所述监测子系统包括红外温度监测器、电流监测器和电压监测器，红外温度监测器用于监测用电器内部及外壳的温度，红外温度监测器可以设置为与电器连接子系统连接的红外探头，可以监测红外探头方圆1㎡至2㎡内的温度，这个范围也大致是用电器电源线长度的范围，红外探头可以有效的监测用电器的温度，也不会监测范围过大，红外探头无需直接接触用电器的外壳或内部就可以检测到外壳或内部的温度，由于温度过高的用电器通常温度都会达到60℃以上，无需担心人体接近红外探头使会被监测到高温，电流监测器用于监测用电器外壳是否有电流通过，电流监测器电流感应端与用电器外壳接触时可以监测用电器外壳是否有电流通过，电压监测器用于监测用电器电力输入端的电压，电压监测器与用电器插头连接时可以监测用电器电力输入端的电压；

所述信号传递子系统包括与监测子系统连接的信号发射器、与嵌入式处理子系统连接的信号接收发射器和与电器连接子系统连接的信号接收器，信号发射器、信号接收发射器、信号接收器均包括无线信号发射或接收装置，通过发射无线信号完成信息传输，无线传输更加方便；

所述嵌入式处理子系统包括用于储存温度信息及电压信息的储存器、嵌入式微处理器和与嵌入式微处理器连接的硬件装置，可以在储存器中事先储存上限温度和上限电压，生成温度信息、电压信息，所述嵌入式微处理器用于获取监测子系统输出的信号，对比储存器中储存的上线温度、上限电压，当监测子系统监测的用电器内部或外部的温度高于上线温度温度值的n％时，生成高温信号，当监测子系统监测的用电器外壳有电流通过时发出漏电信号，当监测子系统监测的电压高于上限电压电压值的m％时发出过压信号，嵌入式微处理器可以采用现有技术中设定内部程序的单片机，也可以采用plc电路，嵌入式微处理器具有控制过程单一简单、运算速度快、程序占用内存小、硬件体积小的特点，采用嵌入式微处理器控制，成本低而且方便、快捷；所述硬件装置包括手动开关，用于控制嵌入式处理子系统发出关闭信号，硬件装置可以包括承载嵌入式处理子系统的壳体，用户可以通过手动开关，可以控制用电器开关的开启及关闭，也可以控制用电器电力输入端是否断电，实现对非智能用电器智能控制其开启及关闭；

所述控制子系统包括与插排连接的断电装置和与连接器连接的开关装置，开关装置用于控制用电器开关的开启及关闭，开关装置可以采用按压式开关，通过按压用电器上的开关控制用电器的开启及关闭，断电装置用于控制插座是否向用电器的插头供电，断电装置可以采用空气开关，当控制子系统接收到高温信号、漏电信号、过压信号或关闭信号时，控制断电装置及开关装置控制用电器断电，电力输入端断电，用电器停止工作，当接收到开启信号时控制断电装置及开关装置控制用电器通电。

本实施例中，所述用于室内电器控制的嵌入式系统还包括所述嵌入式处理子系统还包括计时器、温度统计器和电压统计器，所述温度统计器用于统计时间t内监测子系统监测到用电器内部及外部的平均温度并将平均温度存入储存器，所述电压统计器用于统计时间t内监测子系统监测到用电器电力输入端的平均电压并将平均电压存入储存器，时间t可以设置为30分钟，当用电器正常运行时可以启动计时器、温度统计器和电压统计器，自动统计用电器正常运行的温度和电压，自动将生成的温度信息、电压信息存入储存器，整个过程更加智能方便。

本实施例中，所述用于室内电器控制的嵌入式系统还包括手调器，所述手调器用于手动调节储存器中储存的温度信息及电压信息，当计时器、温度统计器和电压统计器无法自动统计用电器正常运行的温度和电压时，可以通过手调器设定正常运行的温度信息和电压信息。

本实施例中，所述用于室内电器控制的嵌入式系统还包括与硬件装置连接的报警器，当监测子系统输出高温信号时，报警装置发出高温警报，当监测子系统输出高温信号时报警装置发出过压信号，报警装置发出过压警报，当监测子系统输出漏电信号时报警装置发出漏电警报，用电器子系统、监测子系统、信号传递子系统、控制子系统可以包括多个硬件，统一通过一个嵌入式处理子系统进行控制，发出高温警报、过压警报、漏电警报时，可以确定是哪一个用电器上发出的，也可以确定该用电器上发出的是高温警报、过压警报还是漏电警报，用户看一看手持硬件装置，当硬件装置发出警报时，用户获知屋内用电器异常，可以尽快回到屋内查看，可以快速确定哪一个用电器异常及异常的原因，快速处理，即使用户无法第一时间回到屋内，在发出高温警报、过压警报、漏电警报的同时，断电装置和连接器也已经控制用电器断电或关闭电源，防止用电器事故发生。

本实施例中，所述信号传递子系统还包括云储存平台、网络连接口和控制网络连接口开启及关闭的端口开关，网络连接口与云储存平台、信号发射器、信号接收发射器及信号接收器连接，云储存平台基于互联网建立，信号传递子系统在传递信号时，可以将信号通过网络连接口传入云储存平台上，通过互联网传递信号，即使用户离家很远，通过互联网上的信号也可以获知室内用电器是否发生异常；另外，由于通过云储存平台传递信号时由于网络延迟，信号传递可能不及时，当用户在家中时，可以通过端口开关关闭网络连接口，此时信号传递子系统不通过互联网传递信号，信号传递不受网络影响，更加及时。

本实施例中，所述插排与控制器设置为一体，所述电器连接子系统、监测子系统均设置为多个，非智能用电器种类不同具体情况也不同，有的非智能用电器可以直接断电，有的非智能用电器如果直接断电可能会对用电器造成损害，有的用电器外壳几乎不可能漏电，有的用电器外壳易发生漏电，有的用电器工作时功率小，有的用电器功率大，功率不同过压工作时对用电器的损害也不同，当插排和控制器设置为一体时，由于装置不能同时设置在用电器插头和插座连接处和设置在用电器外壳上，根据用电器的类型，外壳是否容易漏电、插头处直接断电是否对用电器有损害、用电器工作时功率的大小等，选择插排和控制器的安装位置，选择性的监测用电器工作状态，当监测子系统与电器连接子系统设置为一体且插排与用电器插头及插座连接时，电流监测器不与用电器外壳连接，电流监测器实际上不工作，电压监测器工作，无法监测用电器外壳是否漏电，但可以监测用电器是否过压运作，当连接器与用电器开关连接时，电压监测器实际上不工作，但能检测用电器外壳是否漏电，两种状态下都可以通过红外探头监测用电器内部及外部的温度，都可以监测用电器是否高温；

本实施例中，所述m和n均取5，即电压、温度超出正常值的5％以上时会发出警报并对用电器断电。

实施例2：提供了一种用于室内电器控制的装置，如图3-4所示，该装置主要与上述用于室内电器控制的嵌入式系统配套使用，包括塑料壳1、用于与插座连接的连接头2、用于与用电器插头连接的插槽3、断电开关、信号处理控制装置、吸盘4、电流针5和压力开关6；塑料壳1绝缘，防止装置漏电，所述信号处理控制装置设置在塑料壳1内部，用于控制断电开关、压力开关6的开启与关闭；所述电流针5与用电器接触，用于监测用电器外壳是否有电流通过；所述断电开关用于控制插槽3与连接头2之间是否电连接，用电器的插头插入插槽3，连接头2插入插座，通过断电开关控制插座是否向用电器的插头供电；吸盘4可以使整个装置吸附在用电器外壳上，电流针5可以设置在吸盘4底部，当吸盘4吸附在用电器外壳上时，电流针5与用电器外壳接触；当吸盘4吸附在用电器开关周围的外壳上时，压力开关6可以通过按压控制用电器开关的开启及关闭。

本实施例中，所述用于室内电器控制的装置还包括设置在吸盘4和塑料壳1之间的弹性伸缩支架，所述吸盘4及弹性伸缩支架均设置为多个，由于用电器开关周围不一定都是平整的，通过调节弹性伸缩支架的长度调整多个吸盘4的位置，使更多的吸盘4可以吸附在用电器开关周围的外壳上，整个装置更加稳定。

本实施例中，所述用于室内电器控制的装置还包括信号灯7，当断电开关或压力开关6启动时信号灯7启动，室内的用户可以通过信号灯7快速定位哪个用电器用电异常，也可以通过信号灯7确认该用电器是否已经断电。

实施过程：根据用电器的具体情况，分两种情况使用本装置，第一种情况：将连接头2插入插座，用电器插头插入插槽3，打开用电器开关，红外探头设置为方向可调整，调整红外探头的位置，使其可以监测用电器所在位置的温度，通过上述用于室内电器控制的嵌入式系统控制该装置，当插座电压过大或用电器温度过高时，断电开关启动，启动断电，防止用电事故发生，当用户想关闭该用电器时，也可以通过手动开关，发出关闭信号，智能断电关闭该用电器，也可以在用于室内电器控制的嵌入式系统加入开启信号，当启动开启信号时，断电开关接通，控制用电器开启，实现对非智能用电器的智能控制；第二种情况：将吸盘4吸在用电器开关周围的外壳上，将压力开关6对准用电器的开关，通过上述用于室内电器控制的嵌入式系统控制该装置，当用电器外壳有电流或用电器温度过高时，压力开关6启动，通过按压用电器的开关关闭用电器，当用户想关闭该用电器时，也可以通过手动开关，发出关闭信号，压力开关6启动，智能断电关闭该用电器，也可以在用于室内电器控制的嵌入式系统加入开启信号，当启动开启信号时，压力开关6再次启动，按压用电器的开关，控制用电器开启，实现智能控制非智能用电器的开启及关闭。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。