吳榮森

（嘉興職業(yè)技術學院，浙江 嘉興 314000）

0 引 言

當今社會發(fā)展日新月異，人們的生活壓力越來越大，工作壓力繁重。為了提高人們的生活質量，使生活更加便捷，市場中出現了很多適合家居使用的智能化電氣。在智能家居的研究領域，結合我國的新型技術如電子學、自動控制技術、電氣工程技術、人工智能技術和計算機技術等，可以促進我國智能家居的發(fā)展。智能計量插座就是發(fā)展中的產物，本文將對基于Android應用的智能插座的實用性展開分析。

1 智能計量插座概念分析

計量插座可自動將設備所用電量按當地電價換算成電費，使人們輕松獲知電費開支、設備運行時間和用電量[1]。多功能計量插座可以在顯示設備運行時間的同時，同步顯示電器的用電量。隨著人們生活質量的提高，生活中更加注重生活環(huán)境的安全，因此安全的智能家居控制系統逐漸得到人們的青睞。從1984年全球第一個智能樓宇建成以來，智能家居在全球內得到了極大發(fā)展。其中，自動控制系統是智能家居中最重要的一部分，有序控制著整個家居的運行情況。智能家居的自動控制系統能夠對房屋里的用電器件進行遠程的自動控制和相應的管理，實現房屋內設備的低功耗模式和電氣設備的相應狀態(tài)，并能夠對智能家居設備進行統一管理。智能計量插座既節(jié)能又安全，已經成為智能家居的一部分，深受人們的喜愛。

2 基于Android應用的智能插座的功能設計

基于Android應用的智能計量插座是一種擁有不錯創(chuàng)意的產品。它利用現有家庭中的Wi-Fi網絡、計量技術等，在聯網條件下，使人們通過智能手機或平板電腦等智能化終端設備，通過App打開或關閉指定的電器。由于智能計量插座能夠使電器完全斷電，對于電視機、電熱水器等待機功率大的用電器，用智能插座控制后就能做到隨用隨開，每月能省下一筆可觀的費用。插座從過去的普通電器連接器變成了擁有獨立操作系統的智能化產品。

2.1 語音控制設計

智能計量插座具有語音控制和用戶使用習慣記錄功能。為了方便快捷地控制家用電器，用戶可以通過語音對智能插座進行通斷控制和定時控制。用戶使用習慣記錄功能可以對經常使用的用電器進行記憶，方便對經常使用的用電器進行開啟或關閉。

2.2 插座電量計量設計

智能計量插座的主要功能是計量家用電器的用電情況，在安裝方面十分便捷。智能插座沒有復雜的安裝流程，即插即用。用戶在安裝時只需要通過智能手機下載Android應用程序，將手機與智能計量插座連接到統一Wi-Fi網絡中，就可以實現本地、遠程自由控制。遠程控制的同時，智能計量插座還能夠記錄各接口的用電量，使用戶了解自己每一個設備的用電情況，在了解數據的基礎上，盡可能節(jié)省電量。

2.3 控制設計

智能計量插座可以通過用戶手機的Android應用和Wi-Fi連接，遠程控制智能計量插座上的每一個插口。智能設備充電完畢后，手機能遠程操控斷電，不用專門去拔掉插頭?？梢?，智能插座輕松解決了一切智能設備的充電問題。

3 基于Android應用的智能插座硬件設計

3.1 智能插座的Wi-Fi模塊

無線Wi-Fi模塊作為微處理器和互聯網之間通信的橋梁，在整個智能插座計量系統中至關重要。智能計量插座主要依托Wi-Fi實現智能化，能夠顯示用電量等信息[2]。本系統選用嵌入式Wi-Fi模塊中的漢楓HLP100，能把接收的數據使用串口形式發(fā)送到單片機。該模塊集成了機智云協議，能根據特定指令連接機智云服務器，大大降低了開發(fā)難度。圖1為Wi-Fi模塊電路圖。

圖1 HF-LP100電路圖

3.2 雙向晶閘管模塊

在智能計量插座的設計過程中，插座通過智能控制控制家用電器是否通電，這一技術主要原理通過雙向晶閘管模塊實現。智能計量插座系統使用雙向晶閘管作為系統的執(zhí)行指令部分，通過光耦MOC3083搭建雙向晶閘管控制電路?？刂菩盘枮楦邥r，光耦控制端不導通，雙向晶閘管控制電路斷開，負載開路，插孔不通電；控制信號為低時，光耦控制端導通，雙向晶閘管控制電路工作，插孔通電。本文使用關斷速度快、無觸點的雙向晶閘管Q4035NH5，工作電壓為2 V，允許重復作用在器件上的最大電壓為400 V，最大承受電流為35 A，觸發(fā)電路IGT≤50 mA，可以快速反應且具備更高的安全性[3]。光耦合雙向晶閘管驅動器電路圖如圖2所示。

3.3 煙霧濃度測量模塊

隨著生活水平的提高，人們對生活環(huán)境的安全提出了新要求。因此，市場中燃氣報警器、煙感報警器應運而生。這些產品設計的目的，是為了使人們生活的環(huán)境更加安全、智能。智能計量插座，不僅可以實現電量的顯示，還能夠保障日常生活中的用電安全。本系統中的煙霧濃度測量模塊選用MQ-2。MQ-2是電壓輸出型傳感器，其輸出電壓會隨著測量煙霧濃度增大而增大。MQ-2測量煙霧濃度的電路圖如圖3所示。其中，R1、R2與MQ2構成傳感器的測量電路，處理得到的電壓信號，得到最終輸入單片機的模擬量[4]。

圖2 光耦合雙向晶閘管驅動器電路圖

圖3 煙霧濃度測量電路圖

3.4 電氣參數測量模塊

智能計量插座可以優(yōu)化人們的用電生活。日常生活中，由于不良用電引發(fā)的火災很多，其中插座的過量使用占據很大比例。每個插座都有額定功率，用電器的使用一旦超出了額定功率，就會給生活帶來隱患。智能計量插座在一定程度上改善了這一問題，提高了人們的生活質量。

插座過載而引起的火災是家用電器隱藏的威脅，原因是通過插座的電流超出其承受的最大值，電線產生大量熱能，引起電線絕緣層燃燒。所以，隨時監(jiān)測電器的電流大小，及時切斷電源，可以很好地防止過載而引起火災。本系統采用電流互感器檢測能檢測出交流電流強度，測量電路如圖4所示。該電路結構簡單可靠，壽命長，便于維護，價格低。

圖4 電流測量電路圖

4 基于Android應用的智能插座的實用性研究

21世紀，人們對生活中的事物開始了新的要求，對生活水平要求逐漸提高。隨著時代的進步與發(fā)展，智能家居的研究與新技術相結合，將家居的研究領域提高了一個水平。為了智能插座能夠在新領域為人類社會做出貢獻，驗證Android應用在智能插座領域切實可行，本文基于Android應用的智能插座在實驗室進行驗證，研究了當前設計的基于Android應用的智能插座[5]。

本次設計是根據當前智能家居控制系統現狀提出的一種基于Wi-Fi技術的，可以及時、準確、遠距離地傳輸智能家居控制系統信息。它應用了STM32單片機、手機APP、語音識別模塊、Wi-Fi模塊、光照傳感器、紅外傳感器、煙霧傳感器、溫濕度傳感器、液晶12864及GSM通信模塊等。

通過手機APP與Wi-Fi智能插座的結合，可以設置情景模式。用戶通過手機APP設置情景中的電視開關、燈光照明、音樂播放、熱水器關斷及插座的定時關斷等各項電子設備的應用情況。設置保存完畢后，需要使用時只需一鍵應用即可，高效又快捷。當紅外傳感器檢測到有人入侵或可燃氣體濃度超標時，GSM模塊將第一時間發(fā)送短信給用戶。用戶可以通過一個手機APP控制家中各個電器，安全又環(huán)保。此外，系統還具備語音識別功能，用戶可以直接用語音控制各類電器的開關。

5 結 論

通過研究Android應用、Wi-Fi等技術與插座相結合，使生活中使用的插座更加便捷。對Android應用的智能插座的研究證明，智能插座有較高的實用性，具有節(jié)能的特點。隨著科技的進步和新技術的研究，提高了人們的生活質量。智能計量插座因其可以有效監(jiān)控用電量，已成為智能家居的重要組成部分，提高了用電的安全性。