36]W1-Fi无线通信单元30实现多功能智能插座与家用无线网关的数据通信，进而实现用电器本地与远程开关控制，将用电器通断状态、电流、电压、功率等电量信息上报用户监控端(如手机、平板电脑或服务器)。本实用新型的多功能智能插座通过W1-Fi网络实现用电器的电量参数自动采集与供电回路通断控制，实现用电器的无线远程监控。
[0037]电磁继电器40为多功能智能插座连接的用电器供电通断的执行部件，采用低功耗的磁保持继电器实现。
[0038]安全加密芯片50，是一个可独立进行密钥生成、加解密的装置，内部拥有独立的处理器和存储单元，可存储密钥和特征数据，提供加密和安全认证服务。用安全芯片进行加密，密钥被存储在硬件中，被窃的数据无法解密，从而保护商业隐私和数据安全。
[0039]本实用新型的安全加密芯片50采用内置了 SM2、SM3、SM4国密算法的ESAM芯片，可以实现数据的加密、解密、签名、验证、身份认证、访问权限控制、通信线路保护等功能，保证设备数据存储、传输、交互的安全性。本领域技术人员应当了解，凡是能够实现硬件加密的其他安全加密芯片，也应当包含在本实用新型要求保护的范围内。安全加密芯片50通过串行数据接口与W1-Fi无线通信单元30相连，控制指令与各种传感器采集信息(如电压互感器201、电流互感器202采集的信息)经过安全加密芯片50加密处理后通过W1-Fi无线网络进行双向传输。
[0040]由于采用硬件方式实现加密处理，在保障信息安全的同时又不会影响数据传输的实时性。采用专用安全加密芯片50在应用层对数据进行加密，安全加密芯片支持SM2、SM3、SM4国密算法，大大提高了通信的安全性，此外相比软件加密方式，采用专用安全加密芯片50进行加密有效保障了通信的实时性。
[0041 ] 状态指示灯60包括POWER指示灯和LINK指示灯，POWER指示灯为蓝色、常亮状态表示智能插座继电器闭合，智能插座输出接口通电；熄灭状态表示智能插座继电器断开，智能插座输出接口断电。LINK指示灯为红绿两色，绿色闪烁状态表示智能插座正在等待网络设置，绿色常亮状态表示智能插座已成功连接W1-Fi无线网络，红色闪烁状态表示智能插座正在通过W1-Fi收发数据。
[0042]控制按键70可控制智能插座继电器的通断，实现智能插座的手动开关电功能。
[0043]红外通信模块80，具有红外发送功能，可实现家用电器的远程遥控，替代现有家电遥控器功能。在移动终端(如手机、平板电脑等)上装载用电器的控制指令代码，通过W1-Fi移动终端向多功能智能插座发送用电器(电视、空调等)控制指令，移动终端通过W1-Fi网络向智能插座发送用电器控制指令，多功能智能插座接收控制指令后将其转换为用电器标准指令格式，然后通过红外通信模块80向用电器发送遥控信息，即实现替代用电器遥控器功能。
[0044]实时时钟电路100为W1-Fi无线通信单元30提供精确的实时时间信息，相对于W1-Fi无线通信单元30内部定时器具有更高的精度，同时可提供年、月、日、星期等实用信息，是智能插座实现精确定时控制与实时电量采集的重要保障。实时时钟的缩写是RTC(Real Time Clock)，是指可以像时钟一样输出实际时间的电子设备，一般会是集成电路，因此也称为时钟芯片。常用来表示在个人电脑、服务器或嵌入式系统中有此机能的设备，不过许多需要精确定时的系统都会有此功能。
[0045]实时时钟一项基本需求为配置备用电源90，在智能插座主电源供电掉电时，备用电源90要保障实时时钟在一定时间内供电要求，保障实时时钟电路100的正常工作，从而在智能插座重新上电后为系统提供准确的实时时钟信息。传统实时时钟备用电源多采用纽扣电池，但其存在成本高、制造过程污染严重、回收困难等缺点。
[0046]在本实用新型的技术方案中，多功能智能插座采用超级电容作为实时时钟的备用电源90，在智能插座主电源正常供电时，对超级电容进行充电，完成电量存储；当智能插座主电源断电的情况下，超级电容释放其存储的电量充当实时时钟电路100的备用电源，超级电容充放电寿命很长，可达500000次或90000小时，相对电池成本将大幅度降低。采用超级电容作为实时时钟电路100的备用电源，与采用电池作为备用电源相比有效降低了设备成本，有效确保了智能插座的精确定时控制与实时监控。
[0047]超级电容，又名电化学电容器，双电层电容器、黄金电容、法拉电容，是从上世纪七、八十年代发展起来的通过极化电解质来储能的一种电化学元件。突出优点是功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽，是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种。
[0048]温湿度采集模块110，可采集环境温度、湿度信息并通过W1-Fi无线通信单元30发送至外部移动终端与服务器，方便用户实时了解室内环境状况，用户能够通过移动终端实时监测室内环境。
[0049]本实用新型提出的基于W1-Fi的多功能智能插座，采用W1-Fi技术并配置有电能计量芯片和电磁继电器，可通过W1-Fi网络实现用电器的远程用能信息采集、电源通断、数据管理和智能控制功能，与现有技术相比提高了用电器的精细化和智能化管理水平。采用超级电容作为智能插座中实时时钟电路的备用电源，在主电源正常供电时，对超级电容进行充电，完成电量存储；在主电源断电的情况下，超级电容释放其存储的电量充当实时时钟电路的备用电源，超级电容充放电寿命很长，相对以电池作为备用电源成本将大幅度降低。
[0050]本实用新型的基于W1-Fi的多功能智能插座，采用RTL8195AM作为核心工作芯片，其内部集成ARM cortex M3处理器、MAC层处理器、基带电路、RF射频电路，是一种高集成度的单芯片解决方案，提高了设备工作的稳定性，有效降低了设备的成本。配置有安全加密芯片，采用硬件方式实现加密处理，在保障信息通信安全的同时又不会影响数据传输的实时性。该多功能智能插座还配置有红外通信模块，可使用移动终端(如手机、平板电脑等)通过智能插座间接遥控用电器，即实现用电器遥控器功能。还配置有温湿度采集模块，可实时监测室内环境状况，方便用户实时了解居住环境，提升生活品质。
[0051]以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是，本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种基于W1-Fi的多功能智能插座，其特征在于，包括: 电源模块、智能插座主电路，所述电源模块的输入端连接外部市电输入接口，输出端与所述智能插座主电路相连，所述电源模块为所述智能插座主电路的各模块提供直流工作电源； 所述智能插座主电路包括:电量采集单元、W1-Fi无线通信单元、电磁继电器，所述电量采集单元、所述电磁继电器分别与所述W1-Fi无线通信单元相连； 所述电量采集单元、所述电磁继电器分别与外部市电输入接口相连，所述电磁继电器还与外部市电输出接口相连； 所述电量采集单元包括:电压互感器、电流互感器、信号调理电路、电能计量芯片，所述电压互感器、电流互感器分别通过所述信号调理电路与所述电能计量芯片相连； 所述电能计量芯片还与所述W1-Fi无线通信单元相连。2.根据权利要求1所述的基于W1-Fi的多功能智能插座，其特征在于，所述包括以下任意一种或多种:滤波器、放大器、电平转换器、跟随器。3.根据权利要求1或2所述的基于W1-Fi的多功能智能插座，其特征在于，所信号调理电路述智能插座主电路还包括: 备用电源、实时时钟电路，所述实时时钟电路与所述W1-Fi无线通信单元相连，所述备用电源为所述实时时钟电路提供备用电。4.根据权利要求3所述的基于W1-Fi的多功能智能插座，其特征在于，所述备用电源为超级电容。5.根据权利要求1或2所述的基于W1-Fi的多功能智能插座，其特征在于，所述智能插座主电路还包括:安全加密芯片，所述安全加密芯片与所述W1-Fi无线通信单元相连。6.根据权利要求1或2所述的基于W1-Fi的多功能智能插座，其特征在于，所述智能插座主电路还包括:温湿度采集模块，所述温湿度采集模块与所述W1-Fi无线通信单元相连。7.根据权利要求1或2所述的基于W1-Fi的多功能智能插座，其特征在于，所述智能插座主电路还包括:红外通信模块，所述红外通信模块与所述W1-Fi无线通信单元相连。8.根据权利要求1或2所述的基于W1-Fi的多功能智能插座，其特征在于，所述智能插座主电路还包括:控制按键，所述控制按键与所述W1-Fi无线通信单元相连。9.根据权利要求1或2所述的基于W1-Fi的多功能智能插座，其特征在于，所述智能插座主电路还包括:状态指示灯，所述状态指示灯与所述W1-Fi无线通信单元相连。10.根据权利要求9所述的基于W1-Fi的多功能智能插座，其特征在于，所述状态指示灯包括:POWER指示灯和LINK指示灯。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于Wi-Fi的多功能智能插座，包括：电源模块、智能插座主电路，所述电源模块的输入端连接外部市电输入接口，输出端与所述智能插座主电路相连，所述电源模块为所述智能插座主电路的各模块提供直流工作电源；所述智能插座主电路包括：电量采集单元、Wi-Fi无线通信单元、电磁继电器，所述电量采集单元、所述电磁继电器分别与所述Wi-Fi无线通信单元相连；所述电量采集单元包括：电压互感器、电流互感器、信号调理电路、电能计量芯片，所述电压互感器、电流互感器分别通过所述信号调理电路与所述电能计量芯片相连；所述电能计量芯片还与所述Wi-Fi无线通信单元相连。
【IPC分类】H01R13/70, H01R13/66
【公开号】CN204992153
【申请号】CN201520554197
【发明人】黄亮, 吉栋, 高金鹏, 唐玉建
【申请人】北京智芯微电子科技有限公司, 国家电网公司
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年7月28日