郭春育

摘 要：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)隨著時(shí)代不斷發(fā)展和科研水平的提高，在人們的生活中無(wú)處不在。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)之上，通過(guò)對(duì)智能插座的設(shè)置，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)掌控，并具有節(jié)約能源的重要意義。本文主要是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)背景之下，對(duì)智能插座的優(yōu)勢(shì)、設(shè)計(jì)與實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行主要探析。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 智能插座 設(shè)計(jì) 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TN915.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）02（c）-0045-02

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，即以內(nèi)部傳感器、GPS、射頻識(shí)別（RFID）等為主要的載體，并在遵照互聯(lián)網(wǎng)協(xié)約的情況下，將設(shè)備與網(wǎng)路進(jìn)行對(duì)接，在內(nèi)部進(jìn)行信息的互相傳遞，是時(shí)下智能化時(shí)代的主要產(chǎn)物與新興技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用廣泛，能夠使萬(wàn)物之間進(jìn)行聯(lián)合調(diào)動(dòng)。通俗來(lái)講，智能插座即為節(jié)能插座，應(yīng)用相對(duì)廣泛且有一定的發(fā)展空間。它能在內(nèi)部放置Wi-Fi模塊，能夠防電擊、短路、運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)載、漏電等。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在其中的具體功能設(shè)計(jì)與應(yīng)用將在本文進(jìn)行探討。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)解析

1.1 總體框架的設(shè)計(jì)

智能插座在辦公地點(diǎn)及家庭中的使用日益普及，主要使用在公用電器中。它能夠通過(guò)內(nèi)部傳感器對(duì)于電流信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，若電流負(fù)載過(guò)大，會(huì)自動(dòng)切斷電源，降低能源的消耗[1]。在物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境之下，智能插座的功能模塊主要有電氣通斷模塊、電能傳感模塊、處理器及無(wú)線通信模塊、存儲(chǔ)模塊以及電源模塊等。其中，電源模塊在眾多功能模塊中直接供應(yīng)電流電壓；傳感器能夠?qū)碾娏窟M(jìn)行狀態(tài)傳輸。

1.2 智能插座的優(yōu)勢(shì)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的智能插座的設(shè)備終端為計(jì)算機(jī)，并對(duì)子系統(tǒng)以及各部件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與狀態(tài)維修，以達(dá)到節(jié)約電能的目的。我國(guó)的社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)的不斷構(gòu)建，興起了多個(gè)社會(huì)主義事業(yè)的大發(fā)展，在電力需求上日益增加，因此需要消耗大量瓦時(shí)的電能。而智能插座的設(shè)計(jì)出現(xiàn)，對(duì)于電能的節(jié)約與環(huán)境的保護(hù)都有重大意義，它屬于一路可編程（PLC）自動(dòng)控制安全節(jié)能轉(zhuǎn)換器[2]。在功能優(yōu)勢(shì)中，概括為以下幾個(gè)要點(diǎn)：（1）在辦公地點(diǎn)或家中的公共電源中，智能插座能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與自動(dòng)定時(shí)控制，并對(duì)內(nèi)部的程序進(jìn)行有效編程。（2）智能插座使用了特殊性的編程，擁有一套完整的系統(tǒng)機(jī)制，可對(duì)被控電源進(jìn)行高效節(jié)能與對(duì)不同狀態(tài)展開(kāi)對(duì)應(yīng)方案。且本身在靜態(tài)能耗與動(dòng)態(tài)能耗中所消耗的總功率小于20mW，并進(jìn)行多重電路保護(hù)。（3）它對(duì)內(nèi)部的程序編程操作靈活，并且附帶清除與恢復(fù)的功能。可用于多種需定時(shí)控制通斷電的設(shè)備，如電腦、空調(diào)、燈具、飲水機(jī)等。

2 智能插座的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)要求

智能插座作為市面上新興的電氣產(chǎn)品，并基于物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)應(yīng)用下，在總體的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，同時(shí)運(yùn)用了綜合性的多項(xiàng)技術(shù)，如Wi-Fi無(wú)線通信技術(shù)、系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)、服務(wù)器應(yīng)用技術(shù)等。它在應(yīng)用領(lǐng)域中，多嵌入于對(duì)被控地點(diǎn)實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控，用戶能在遠(yuǎn)程的范圍下，通過(guò)GPRS、Wi-Fi等方式連接智能設(shè)備，并通過(guò)局域網(wǎng)對(duì)被控地點(diǎn)中的智能插座進(jìn)行實(shí)時(shí)的掌控，形成在多方位上對(duì)相關(guān)設(shè)施的有效控制。在它的具體設(shè)計(jì)要求中，應(yīng)具備如下幾點(diǎn)：（1）在內(nèi)置的Wi-Fi芯片中，能對(duì)智能插座連接的各種電器設(shè)備利用Wi-Fi熱點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸以及通訊。（2）用戶可使用智能移動(dòng)設(shè)備用GPRS、Wi-Fi等方式進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，對(duì)被控范圍內(nèi)的智能插座進(jìn)行不限地點(diǎn)、形式的實(shí)時(shí)掌控。（3）用戶可使用智能移動(dòng)設(shè)備中的軟件對(duì)智能插座進(jìn)行時(shí)間設(shè)置，以對(duì)與其連接的家用電器設(shè)備進(jìn)行電源的通斷。（4）智能插座應(yīng)對(duì)連接的各家用電器設(shè)備進(jìn)行電流電能情況的實(shí)時(shí)記錄，并對(duì)耗電量進(jìn)行檢測(cè)與分析。它在輸入交流電壓時(shí)，一般為AC180～250V，輸出電壓為180～250V；USB插口的輸出電流為DC-5V；最大（MAX）值的負(fù)荷承載能耗為2200W，MAX值電荷負(fù)載電流10A；在日常工作中，所需的溫度范圍0℃～40℃[3]。另外，智能插座在通訊的各項(xiàng)指標(biāo)范圍應(yīng)該遵循IEEE 802.11b/g/n的國(guó)際規(guī)章。

2.2 主要方案

為了實(shí)現(xiàn)上述的智能插座具體設(shè)計(jì)要求，本文依照既定目標(biāo)以及實(shí)際環(huán)境進(jìn)行了主要方案的設(shè)計(jì)。智能插座的總體設(shè)計(jì)要求概括起來(lái)即為使用智能移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收、發(fā)送、轉(zhuǎn)發(fā)、存儲(chǔ)，能夠?qū)﹄娖髟O(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。兩者的共態(tài)，必須依托于互聯(lián)網(wǎng)形式，而不同計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行互相通信的端口為套接字（Socket）。所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)為雙向流，主要由IP地址、目標(biāo)端口號(hào)等進(jìn)行傳輸，并運(yùn)用自TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)。它通常分為三種：（1）流套接字（SOCK-STREAM），是具有穩(wěn)定性能的數(shù)據(jù)傳送。（2）原始套接字（SOCK-RAW），能對(duì)網(wǎng)絡(luò)的模型底層協(xié)議進(jìn)行直接的訪問(wèn)。（3）數(shù)據(jù)包套接字（SOCK-DGRAM），它主要在沒(méi)有連接服務(wù)的狀態(tài)下，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸[4]。在套接字對(duì)客戶端與服務(wù)器進(jìn)行端口連接時(shí)，互聯(lián)網(wǎng)端口需進(jìn)行主要的運(yùn)行，并等待用戶進(jìn)行連接請(qǐng)求；在軟件客戶端運(yùn)行過(guò)程中，能向互聯(lián)網(wǎng)端口發(fā)送指定IP；當(dāng)雙方都接受到連接請(qǐng)求時(shí)，通過(guò)對(duì)雙方的網(wǎng)絡(luò)連接能夠建立起套接字的端口；在連接成功之后，兩個(gè)端口之間能進(jìn)行數(shù)據(jù)狀態(tài)的實(shí)時(shí)傳輸，即輸出流與輸入流，并建立通信模式；當(dāng)兩個(gè)端口之間的任意一方在數(shù)據(jù)傳輸完畢之后，就完成了輸入流與輸出流的對(duì)接，并結(jié)束數(shù)據(jù)通信模式。該套方案即C/S通信模式，能為智能插座提供系統(tǒng)化的主要方案。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中利用不同的端口進(jìn)行數(shù)據(jù)的狀態(tài)傳輸，能夠最大化實(shí)現(xiàn)智能插座的主要功能。在智能插座的系統(tǒng)解決方案中，概括起來(lái)為：在互聯(lián)網(wǎng)中設(shè)置一個(gè)具有公網(wǎng)IP的服務(wù)器，即Internet網(wǎng)絡(luò)，它可分支為GPRS、3G、4G網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線路由器，通過(guò)這兩大類方式均可利用手機(jī)等智能終端設(shè)備實(shí)施對(duì)智能插座的控制。

3 實(shí)際應(yīng)用

在智能插座的實(shí)際應(yīng)用中，它通過(guò)與各個(gè)電器之間的連接，對(duì)其電流電能進(jìn)行實(shí)時(shí)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與保護(hù)，能夠及時(shí)地向用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)的反饋。在對(duì)電器進(jìn)行智能化控制時(shí)，能夠?qū)ζ溥M(jìn)行節(jié)電保護(hù)，解決電視機(jī)、家庭影院系統(tǒng)設(shè)備以及電腦設(shè)備的待機(jī)能耗問(wèn)題。智能插座主要通過(guò)其中的節(jié)能模塊，對(duì)設(shè)備的待機(jī)電流進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，并在無(wú)工作狀態(tài)之下，將設(shè)備的電流電源進(jìn)行完全的切斷，使電器消耗的總功率降到0W，以達(dá)到對(duì)電能的節(jié)約，減少不必要的消耗。因此，智能插座在家用電器的應(yīng)用中能夠?qū)崿F(xiàn)安全、節(jié)能、環(huán)保的主要功效?？茖W(xué)技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，使得各類智能設(shè)備層出不窮。而在未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)中，智能設(shè)備的使用會(huì)占據(jù)主體的發(fā)展位置，人們的生活方式也會(huì)隨著發(fā)生翻天覆地的改變，智能插座已經(jīng)是生活改變的一部分體現(xiàn)，給生活工作環(huán)境帶來(lái)極大的便利。

4 結(jié)語(yǔ)

以上內(nèi)容均為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下對(duì)智能插座結(jié)合智能家居的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，本文主要從網(wǎng)絡(luò)通信、智能插座的系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及總體方案進(jìn)行了主要的分析。智能插座屬新式產(chǎn)品，在我國(guó)的市場(chǎng)中投入較少，主要是緣于我國(guó)目前未進(jìn)行明確的規(guī)范制定以及用戶在這方面的了解不多，未進(jìn)行大力普及。它的發(fā)展軌跡與未來(lái)以智能化為主體方向的發(fā)展相互契合，因此在市面上以及潛在空間上具有很大的發(fā)展價(jià)值，要不斷結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，將技術(shù)水平進(jìn)一步提高。

參考文獻(xiàn)

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