智能ZigBee電源插座及其網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種智能ZigBee電源插座及其網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。所述智能ZigBee電源插座，包括中央處理器、電能計量模塊、ZigBee無線模塊、控制開關(guān)、顯示模塊、按鍵和采樣電路，所述中央處理器分別與所述電能計量模塊、ZigBee無線模塊、控制開關(guān)、顯示模塊、按鍵相連；所述采樣電路與所述電能計量模塊相連；所述ZigBee無線模塊通過ZigBee網(wǎng)關(guān)連入互聯(lián)網(wǎng)，并接收通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)目刂菩盘?；所述中央處理器根?jù)所述ZigBee無線模塊的控制信號控制所述控制開關(guān)的開啟和關(guān)斷。上述智能ZigBee電源插座及其網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，在智能ZigBee電源插座中采用ZigBee無線模塊與ZigBee網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信，可以單獨建立多個互不相干的網(wǎng)絡(luò)，避免了智能ZigBee電源插座網(wǎng)絡(luò)通信的干擾，提高了網(wǎng)絡(luò)通信的安全性。
【專利說明】智能ZigBee電源插座及其網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能插座，特別是涉及一種智能ZigBee電源插座及其網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]近年來由于智能家居的興起，出現(xiàn)了各種智能的電源插座，為解決布設(shè)控制線路的工程量大和后期的維護(hù)工作繁瑣的問題，出現(xiàn)了無線通信方式的智能插座，然而大多數(shù)智能插座是一對一，點對點的通信，在同一范圍內(nèi)可以同時共存的設(shè)備數(shù)量有限，且容易受到外界無線設(shè)備的干擾和侵入，影響了智能插座進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和通訊的安全性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于此，有必要針對現(xiàn)有的智能插座遠(yuǎn)程通信的安全性差的問題，提供一種網(wǎng)絡(luò)通信安全性較高的智能ZigBee電源插座。
[0004]此外，還有必要提供一種網(wǎng)絡(luò)通信安全性較高的智能ZigBee電源插座的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。
[0005]—種智能ZigBee電源插座,包括中央處理器、電能計量模塊、ZigBee無線模塊、控制開關(guān)、顯示模塊、按鍵和采樣電路，所述中央處理器分別與所述電能計量模塊、ZigBee無線模塊、控制開關(guān)、顯示模塊、按鍵相連；所述采樣電路與所述電能計量模塊相連；所述采樣電路用于采集電流和電壓，并將采集的電流和電壓輸入所述電能計量模塊；所述電能計量模塊根據(jù)所述電流和電壓得到電能；所述顯示模塊用于顯示所述電能；所述ZigBee無線模塊通過ZigBee網(wǎng)關(guān)連入互聯(lián)網(wǎng)，并接收通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)目刂菩盘?；所述中央處理器根?jù)所述ZigBee無線模塊的控制信號控制所述控制開關(guān)的開啟和關(guān)斷。
[0006]一種智能ZigBee電源插座網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng),包括智能ZigBee電源插座和ZigBee網(wǎng)關(guān)，所述智能ZigBee電源插座包括中央處理器、電能計量模塊、ZigBee無線模塊、控制開關(guān)、顯示模塊、按鍵和采樣電路，所述中央處理器分別與所述電能計量模塊、ZigBee無線模塊、控制開關(guān)、顯示模塊、按鍵相連；所述采樣電路與所述電能計量模塊相連；所述采樣電路用于采集電流和電壓，并將采集的電流和電壓輸入所述電能計量模塊；所述電能計量模塊根據(jù)所述電流和電壓得到電能；所述顯示模塊用于顯示所述電能；所述ZigBee無線模塊通過所述ZigBee網(wǎng)關(guān)連入互聯(lián)網(wǎng)，并接收通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)目刂菩盘?；所述中央處理器根?jù)所述ZigBee無線模塊的控制信號控制所述控制開關(guān)的開啟和關(guān)斷。
[0007]在其中一個實施例中，所述ZigBee網(wǎng)關(guān)還用于向所述ZigBee無線模塊發(fā)送廣播允許；所述ZigBee無線模塊讀取插座信息，并向所述ZigBee網(wǎng)關(guān)發(fā)送包含所述插座信息的入網(wǎng)請求；所述ZigBee網(wǎng)關(guān)還用于將所述入網(wǎng)請求中的插座信息與預(yù)存的插座信息進(jìn)行比對，若存在，貝丨』允許所述智能ZigBee電源插座連入所述ZigBee網(wǎng)關(guān)。
[0008]在其中一個實施例中，所述智能ZigBee電源插座還用于在第一預(yù)定時間內(nèi)未接收到ZigBee網(wǎng)關(guān)發(fā)送的信息時，清除已加入的網(wǎng)絡(luò)信息，并重新搜索預(yù)定數(shù)量ZigBee頻道，發(fā)送入網(wǎng)請求。[0009]在其中一個實施例中，所述ZigBee網(wǎng)關(guān)還用于在第二預(yù)定時間內(nèi)未接收到所述智能ZigBee電源插座返回的數(shù)據(jù),從在線的插座列表中刪除所述智能ZigBee電源插座。
[0010]在其中一個實施例中，當(dāng)所述ZigBee網(wǎng)關(guān)的預(yù)存的插座信息中不存在所述入網(wǎng)請求的插座信息時，所述智能ZigBee電源插座還用于屏蔽所述未允許入網(wǎng)的ZigBee網(wǎng)關(guān)，向其余的ZigBee網(wǎng)關(guān)發(fā)送入網(wǎng)請求,并在第三預(yù)定時間內(nèi)未接收到允許入網(wǎng)的響應(yīng)時，清除屏蔽的ZigBee網(wǎng)關(guān)。
[0011]在其中一個實施例中，當(dāng)檢測到智能ZigBee電源插座所在頻道的干擾大于預(yù)設(shè)門限時，所述ZigBee網(wǎng)關(guān)和與所述ZigBee網(wǎng)關(guān)通信的ZigBee電源插座整體平移至獲取的預(yù)定數(shù)量ZigBee頻道中最優(yōu)的頻道上。
[0012]在其中一個實施例中，所述ZigBee網(wǎng)關(guān)包括依次相連的以太網(wǎng)接口單元、網(wǎng)絡(luò)單元和ZigBee主站；所述以太網(wǎng)接口單元用于連接以太網(wǎng)絡(luò)；所述網(wǎng)絡(luò)單元通過UART 口連接所述ZigBee主站；所述ZigBee主站與所述智能ZigBee電源插座的ZigBee無線模塊進(jìn)行通信。
[0013]在其中個實施例中，所述智能ZigBee電源插座網(wǎng)絡(luò)通彳目系統(tǒng)還包括終端和后臺服務(wù)器，所述終端發(fā)送控制指令或查詢指令至所述后臺服務(wù)器，所述后臺服務(wù)器將所述控制指令或查詢指令通過所述ZigBee網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)給所述智能ZigBee電源插座的ZigBee無線模塊，所述智能ZigBee電源插座根據(jù)所述控制指令執(zhí)行通斷操作，或者根據(jù)所述查詢指令返回相應(yīng)的狀態(tài)信息。
[0014]在其中一個實施例中，所述終端為手機(jī)、個人電腦、平板電腦或個人數(shù)字助理。
[0015]上述智能ZigBee電源插座及其網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng),在智能ZigBee電源插座中采用ZigBee無線模塊與ZigBee網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信，因ZigBee網(wǎng)絡(luò)在2.4G頻段上有16個頻道，又以16位作為個域網(wǎng)標(biāo)識號進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)識別，可以單獨建立多個互不相干的網(wǎng)絡(luò)，避免了智能ZigBee電源插座網(wǎng)絡(luò)通信的干擾，提高了網(wǎng)絡(luò)通信的安全性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為一個實施例中智能ZigBee電源插座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2圖2為J4的接口示意圖；
[0018]圖3為ZigBee無線|旲塊的應(yīng)用電路不意圖；
[0019]圖4為一個實施例中智能ZigBee電源插座網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5為ZigBee網(wǎng)關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖6為一個實施例中該ZigBee網(wǎng)關(guān)與智能ZigBee電源插座通信的時序圖；
[0022]圖7為一個實施例中智能ZigBee電源插座加入錯誤的ZigBee網(wǎng)關(guān)的處理時序圖；
[0023]圖8為ZigBee網(wǎng)絡(luò)平移不意圖；
[0024]圖9為在一個實施例中通過終端與智能ZigBee電源插座進(jìn)行通信的連接示意圖。【具體實施方式】
[0025]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0026]如圖1所示,為一個實施例中智能ZigBee電源插座的結(jié)構(gòu)示意圖。該智能ZigBee電源插座100，包括采樣電路102、電能計量模塊104、中央處理器106、ZigBee無線模塊108、控制開關(guān)110、按鍵112和顯示模塊114。其中，中央處理器106分別與電能計量模塊104、ZigBee無線模塊108、控制開關(guān)110、按鍵112和顯示模塊114相連；采樣電路102與電能計量模塊104相連。
[0027]采樣電路102用于采集電流和電壓。該采樣電路102包括電流采樣單元和電壓采樣單元。采樣電路102將采集的電流和電壓輸入電能計量模塊104 ;電能計量模塊104根據(jù)該電流和電壓得到電能。
[0028]ZigBee無線模塊108通過ZigBee網(wǎng)關(guān)連入互聯(lián)網(wǎng)，并接收通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)目刂菩盘枴?br> [0029]中央處理器106用于根據(jù)ZigBee無線模塊108的控制信號控制該控制開關(guān)110的開啟和關(guān)斷。
[0030]本實施例中，控制開關(guān)110可為繼電器。
[0031]按鍵112用于供用戶輸入查看指令，看翻滾查看電能數(shù)據(jù)。
[0032]顯示模塊114用于顯示該電能。該顯示模塊114可為液晶顯示等。
[0033]在一個實施例中，中央處理器106和電能計量模塊104集成，可節(jié)省空間。具體的，中央處理器106可采用ATT7039。該ATT7039為鉅泉光電科技生產(chǎn)的，其片內(nèi)集成單相計量、處理器、電源管理、時鐘管理、PLL (Phase Locked Loop，鎖相回路)、JTAG調(diào)試等功能。具體的是基于8位CPU52設(shè)計，具有8052兼容指令集和總線結(jié)構(gòu)；單Cycle的CPU ;片內(nèi)集成PLL倍頻電路；片內(nèi)集成豐富的存儲器資源，包括30K的Flash程序存儲器，2K的Flash數(shù)據(jù)存儲器，擦除次數(shù)大于20萬次；256字節(jié)有保護(hù)操作的infoFlash存儲器；256字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器；4K字節(jié)外部數(shù)據(jù)寄存器，其中256字節(jié)在掉電時，可由后備電源保持?jǐn)?shù)據(jù)不丟失；具有電源監(jiān)測功能，電源監(jiān)測閾值可設(shè)置，上下電可靠復(fù)位；H0LD模式下支持外部中斷等多種喚醒方式；SLEEP模式下支持外部中斷等多種喚醒方式；片內(nèi)集成可永不關(guān)斷的硬件看門狗電路；片內(nèi)集成溫度傳感器和電池電壓檢測電路；片內(nèi)集成按鍵、串行通訊、LCD、I2C等外設(shè)。
[0034]ZigBee 無線模塊 IO8 通過 UART (Universal Asynchronous ReceiverTransmitter,通用異步收發(fā)傳輸器)口連接到ATT7039，ZigBee無線模塊為BCM2352模塊，使用 silicon labs 的 EM357ZigBee 芯片。
[0035]J4通信及電源接口引腳標(biāo)識如表I所示。
[0036]表I
[0037]排序標(biāo)識__功能__備注_
^IVBRD 電源電壓^電源范圍2.1V~3.6V,標(biāo)準(zhǔn)電壓
2 +5V 電源電壓+5V電源輸入 ~3 PBl UART輸出全雙工異步串行數(shù)據(jù)輸出口(針
___口對于模塊)，3.3YTTL_
4PB2 UART輸入全雙工異步串行數(shù)據(jù)輸入口(針
口對于模塊)，3.3VTTL ~5 GND 電源地
[0038]如圖2為J4的接口示意圖。
[0039]表2為BCM2352 模塊的具體參數(shù)。
[0040]表2
[0041]
涵指標(biāo)名稱BCM2352模塊
尋址方式 IEEE802.15.4/ZIGBEE PRO 2007 標(biāo)準(zhǔn) 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)鏈型、星型、樹型、網(wǎng)絡(luò)型 無線網(wǎng)絡(luò)傳輸距離室內(nèi)40米 傳輸3巨離室外400米 網(wǎng)絡(luò) ID( PanID )<=65535 最大數(shù)據(jù)包~255字節(jié)— 數(shù)據(jù)接口 TTL電平收發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)RS232串口~ 串口信號TXD, RXD 數(shù)據(jù)接口 串口速率1200,2400,4800,9600 串口校驗EVEN 數(shù)據(jù)位8 校驗位I 調(diào)制方式O-QPSK & φ ^ 頻率范圍2.405GHz~2.480GHz 收發(fā)齋無線信道16 ( 0B-1A對應(yīng)11-26頻道) _ 抗擾性DSSS (直序擴(kuò)展)
[0042]
【權(quán)利要求】
1.一種智能ZigBee電源插座,其特征在于,包括中央處理器、電能計量模塊、ZigBee無線模塊、控制開關(guān)、顯示模塊、按鍵和采樣電路，所述中央處理器分別與所述電能計量模塊、ZigBee無線模塊、控制開關(guān)、顯示模塊、按鍵相連；所述采樣電路與所述電能計量模塊相連；所述采樣電路用于采集電流和電壓，并將采集的電流和電壓輸入所述電能計量模塊；所述電能計量模塊根據(jù)所述電流和電壓得到電能；所述顯示模塊用于顯示所述電能；所述ZigBee無線模塊通過ZigBee網(wǎng)關(guān)連入互聯(lián)網(wǎng)，并接收通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)目刂菩盘枺凰鲋醒胩幚砥鞲鶕?jù)所述ZigBee無線模塊的控制信號控制所述控制開關(guān)的開啟和關(guān)斷。
2.一種智能ZigBee電源插座網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，其特征在于，包括智能ZigBee電源插座和ZigBee網(wǎng)關(guān),所述智能ZigBee電源插座包括中央處理器、電能計量模塊、ZigBee無線模塊、控制開關(guān)、顯示模塊、按鍵和采樣電路，所述中央處理器分別與所述電能計量模塊、ZigBee無線模塊、控制開關(guān)、顯示模塊、按鍵相連；所述采樣電路與所述電能計量模塊相連；所述采樣電路用于采集電流和電壓，并將采集的電流和電壓輸入所述電能計量模塊；所述電能計量模塊根據(jù)所述電流和電壓得到電能；所述顯示模塊用于顯示所述電能；所述ZigBee無線模塊通過所述ZigBee網(wǎng)關(guān)連入互聯(lián)網(wǎng)，并接收通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)目刂菩盘?；所述中央處理器根?jù)所述ZigBee無線模塊的控制信號控制所述控制開關(guān)的開啟和關(guān)斷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能ZigBee電源插座網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，其特征在于，所述ZigBee網(wǎng)關(guān)還用于向所述ZigBee無線模塊發(fā)送廣播允許；所述ZigBee無線模塊讀取插座信息，并向所述ZigBee網(wǎng)關(guān)發(fā)送包含所述插座信息的入網(wǎng)請求；所述ZigBee網(wǎng)關(guān)還用于將所述入網(wǎng)請求中的插座信息與預(yù)存的插座信息進(jìn)行比對，若存在，則允許所述智能ZigBee電源插座連入所述ZigBee網(wǎng)關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能ZigBee電源插座網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，其特征在于，所述智能ZigBee電源插座還用于在第一預(yù)定時間內(nèi)未接收到ZigBee網(wǎng)關(guān)發(fā)送的信息時,清除已加入的網(wǎng)絡(luò)信息，并重新搜索預(yù)定數(shù)量ZigBee頻道，發(fā)送入網(wǎng)請求。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能ZigBee電源插座網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，其特征在于，所述ZigBee網(wǎng)關(guān)還用于在第二預(yù)定時間內(nèi)未接收到所述智能ZigBee電源插座返回的數(shù)據(jù),從在線的插座列表中刪除所述智能ZigBee電源插座。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能ZigBee電源插座網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述ZigBee網(wǎng)關(guān)的預(yù)存的插座信息中不存在所述入網(wǎng)請求的插座信息時，所述智能ZigBee電源插座還用于屏蔽所述未允許入網(wǎng)的ZigBee網(wǎng)關(guān)，向其余的ZigBee網(wǎng)關(guān)發(fā)送入網(wǎng)請求，并在第三預(yù)定時間內(nèi)未接收到允許入網(wǎng)的響應(yīng)時，清除屏蔽的ZigBee網(wǎng)關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能ZigBee電源插座網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)檢測到智能ZigBee電源插座所在頻道的干擾大于預(yù)設(shè)門限時,所述ZigBee網(wǎng)關(guān)和與所述ZigBee網(wǎng)關(guān)通信的ZigBee電源插座整體平移至獲取的預(yù)定數(shù)量ZigBee頻道中最優(yōu)的頻道上。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能ZigBee電源插座網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，其特征在于，所述ZigBee網(wǎng)關(guān)包括依次相連的以太網(wǎng)接口單元、網(wǎng)絡(luò)單元和ZigBee主站；所述以太網(wǎng)接口單元用于連接以太網(wǎng)絡(luò)；所述網(wǎng)絡(luò)單元通過UART 口連接所述ZigBee主站；所述ZigBee主站與所述智能ZigBee電源插座的ZigBee無線模塊進(jìn)行通信。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能ZigBee電源插座網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，其特征在于，所述智能ZigBee電源插座網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)還包括終端和后臺服務(wù)器，所述終端發(fā)送控制指令或查詢指令至所述后臺服務(wù)器，所述后臺服務(wù)器將所述控制指令或查詢指令通過所述ZigBee網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)給所述智能ZigBee電源插座的ZigBee無線模塊,所述智能ZigBee電源插座根據(jù)所述控制指令執(zhí)行通斷操作，或者根據(jù)所述查詢指令返回相應(yīng)的狀態(tài)信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的智能ZigBee電源插座網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，其特征在于，所述終端為手機(jī)、個人電腦、平板電腦或個人數(shù)字助理。
【文檔編號】H01R13/66GK103490234SQ201310426065
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】王東林, 俞培云, 梁應(yīng)廣 申請人:深圳市北電儀表有限公司