智能电源、智能家居系统及其控制终端的制作方法
【专利摘要】本申请公开了一种智能电源、智能家居系统及其控制终端，该智能电源包括电能转换模块、计量模块、电流采样模块、电压采样模块和继电器，其中：所述电压采样模块与家庭用电设备并联接入市电；所述电流采样模块、所述继电器与所述家庭用电设备串联接入市电；所述电能转换模块的电能输入端接入市电，其电能输出端分别连接智能家居系统的控制终端和所述计量模块，用于将市电转换成低压直流电进行输出；所述计量模块具有与所述电压采样模块和所述电流采样模块相连的信号采集接口，与所述继电器相连的控制输出接口，以及与所述控制终端相连的通讯接口；所述计量模块内部集成有电能计量模块，以实现微功率电源智能化。
【专利说明】智能电源、智能家居系统及其控制终端
【技术领域】
[0001] 本发明涉及智能家居【技术领域】，更具体地说，涉及智能电源、智能家居系统及其控 制终。
【背景技术】
[0002] 智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自 动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事 务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。
[0003] 微功率电源是智能家居系统中各类设备必备的关键模块，用来为家庭用电设备提 供稳定的低压直流电，但是，传统的微功率电源功能单一，不具备智能化的功能，已越来越 不能满足智能家居市场的需求。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明提供一种智能电源、智能家居系统及其控制终端，以实现微功率 电源智能化。
[0005] -种智能电源，包括电能转换模块、计量模块、电流采样模块、电压采样模块和继 电器，其中：
[0006] 所述电压采样模块与家庭用电设备并联接入市电；
[0007] 所述电流采样模块、所述继电器与所述家庭用电设备串联接入市电；
[0008] 所述电能转换模块的电能输入端接入市电，其电能输出端分别连接智能家居系统 的控制终端和所述计量模块，用于将市电转换成低压直流电进行输出；
[0009] 所述计量模块具有分别与所述电压采样模块和所述电流采样模块相连的信号采 集接口，与所述继电器相连的控制输出接口，以及与所述控制终端相连的通讯接口；所述计 量模块内部集成有电能计量模块。
[0010] 可选地，所述计量模块内部还集成有温度计量模块。
[0011] 可选地，所述计量模块内部还集成有时间和日期计量模块。
[0012] 其中，所述通信接口为通用异步收发器UART，所述计量模块遵循预先定义的UART 通信协议。
[0013] 其中，所述UART通信协议的数据帧包括帧头、读/写指令、标识符、数据域和校验 字节。
[0014] 其中，所述UART通信协议支持在所述控制终端写操作成功后，返回写成功标识 帧。
[0015] 其中，所述写成功标识帧包括帧头、写指令、标识符和校验字节。
[0016] 其中，所述UART通信协议支持单个寄存器的读写和块数据集中抄读操作。
[0017] 一种智能家居系统的控制终端，该控制终端具有与上述任一种计量模块相同的通 信接口、并遵循相同的通讯协议。
[0018] 一种智能家居系统，包括：上述控制终端、家庭用电设备以及上述任一种智能电 源，其中：所述智能电源分别与所述控制终端和所述家庭用电设备相连。
[0019] 从上述的技术方案可以看出，本发明公开的智能电源作为一种微功率电源，能够 利用电能转换模块将市电转换成弱电，为智能家居系统的控制终端提供稳定的低压直流电 力；同时，它作为一种智能化产物，还能够利用电压采样模块和电流采样模块测量家庭用电 设备的输入电压电流，从而，使计量模块中的电能计量模块可以根据这些测量信息准确计 算得到家庭用电设备的用电信息数据，此外所述计量模块还能利用通信接口与所述控制终 端进行数据交互，并根据控制终端的指示控制家庭用电设备的启和停，实现了微功率电源 智能化。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例，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 提供的附图获得其他的附图。
[0021] 图1为本发明实施例公开的一种智能电源结构示意图；
[0022] 图2为本发明实施例公开的一种UART通信协议的数据帧结构示意图。
【具体实施方式】
[0023] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0024] 参见图1，本发明实施例公开了一种智能电源，以实现微功率电源智能化，包括电 能转换模块10、计量模块20、电流采样模块30、电压采样模块40和继电器50,其中：
[0025] 电压采样模块40与家庭用电设备A并联接入市电；
[0026] 电流采样模块30、继电器50与家庭用电设备A串联接入市电；
[0027] 电能转换模块10的电能输入端接入市电，其电能输出端分别连接智能家居系统 的控制终端B和计量模块10,用于将市电转换成低压直流电进行输出；
[0028] 计量模块20具有分别与电压采样模块40和电流采样模块30相连的信号采集接 口，与继电器50相连的控制输出接口，以及与控制终端B相连的通讯接口；
[0029] 计量模块20内部集成有电能计量模块。
[0030] 所述智能电源作为一种微功率电源，能够利用电能转换模块10将市电转换成弱 电，为控制终端B提供稳定的低压直流电力，具体的，电能转换模块10的交流输入范围可设 置在交流90V?交流260V范围内，其直流输出电压的典型值为1. 8V、3. 3V、5V、12V等，其最 大输出电流可达500mA ;
[0031] 同时，所述智能电源作为一种智能化产物，还能够利用电压采样模块40测量家庭 用电设备A的输入电压，并利用电流采样模块30测量家庭用电设备A的输入电流，从而，计 量模块30 (计量模块20的用电也是由电能转换模块10直接提供）中的电能计量模块就可 以根据这些测量信息准确计算得到家庭用电设备A的电压有效值、电流有效值（包括火线 电流有效值和零线电流有效值）、频率、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、有功电能 等用电信息数据，并将其存储在内部寄存器中；再者，计量模块30还能够利用通信接口与 外部控制终端B进行数据交互，并根据控制终端B的指示控制继电器50的开和关，进而控 制家庭用电设备A的启和停，如，控制终端B在判断出家庭用电设备A的火线电流有效值和 零线电流有效值之差大于用户设定的安全值时，就会产生漏电状态寄存标记位，控制计量 模块30关断继电器50,从而保护家庭用电设备A免受损坏。
[0032] 可见，所述智能电源不仅能直接用于弱电智能化改造，还能远程控制家庭用电设 备的启停以及用电信息数据的采集，实现了微功率电源智能化，解决了现有技术存在的问 题。此外，为进一步提高所述智能电源的智能化水平，计量模块20内部还可集成时间和日 期计量模块或温度计量模块等，从而，计量模块20就可以向控制终端B提供年月日周、时分 秒以及温度数据；再者，根据实际需要，计量模块20也可以用来向控制终端B提供继电器开 关状态、硬件版本号、软件版本号等信息。
[0033] 其中，计量模块 20 的接口电路优选 UART (Universal Asynchronous Receiver/ Transmitter,通用异步收发器），计量模块20遵循预先定义的UART通信协议。
[0034] 作为优选，本实施例定义所述UART通信协议的数据帧包括帧头、读/写指令、标识 符、数据域和校验字节，如图2所示。由于所述校验字节的存在，不需要开发者参与计量校 正，即可实现家庭用电设备A的用电信息数据的准确上报，从而大大降低了相关产品研发、 生产成本和技术门槛，非常有利于智能家居的发展。
[0035] 作为优选，所述UART通信协议支持在控制终端B写操作成功后，返回写成功标识 帧。控制终端B只要接收到所述写成功标识帧，就知道写操作已执行完毕，有利于操作的可 靠性。其中，可定义所述写成功标识帧包括帧头、写指令、标识符和校验字节。
[0036] 作为优选，所述UART通信协议支持单个寄存器的读写和块数据集中抄读操作。所 述块数据集中抄读操作的存在，方便了控制终端B快速读取数据。
[0037] 下面，结合图2,给出所述UART通信协议的一种具体定义：
[0038] 1)帧头：0xFE ;
[0039] 2)读 / 写指令：读：0x01 ;写：0x02 ;
[0040] 3)标识符：功能配置表，下表1和表2分别是数据类和控制类标识符；
[0041] 4)数据域：数据字节0?数据字节3 :读/写的数据域；
[0042] 返回帧数据域长度根据实际数据返回长度而定；
[0043] 5)校验字节：校验和，本实施例的计算方法例是：将前述字节按照字节累加并对 累加和进行取反操作再加0x33得到；
[0044] 表1-数据类标识符
[0045]
【权利要求】
1. 一种智能电源，其特征在于，包括电能转换模块、计量模块、电流采样模块、电压采样 模块和继电器，其中： 所述电压采样模块与家庭用电设备并联接入市电； 所述电流采样模块、所述继电器与所述家庭用电设备串联接入市电； 所述电能转换模块的电能输入端接入市电，其电能输出端分别连接智能家居系统的控 制终端和所述计量模块，用于将市电转换成低压直流电进行输出； 所述计量模块具有分别与所述电压采样模块和所述电流采样模块相连的信号采集接 口，与所述继电器相连的控制输出接口，以及与所述控制终端相连的通讯接口；所述计量模 块内部集成有电能计量模块。
2. 根据权利要求1所述的智能电源，其特征在于，所述计量模块内部还集成有温度计 量模块。
3. 根据权利要求1所述的智能电源，其特征在于，所述计量模块内部还集成有时间和 日期计量模块。
4. 根据权利要求1所述的智能电源，其特征在于，所述通信接口为通用异步收发器 UART，所述计量模块遵循预先定义的UART通信协议。
5. 根据权利要求4所述的智能电源，其特征在于，所述UART通信协议的数据帧包括帧 头、读/写指令、标识符、数据域和校验字节。
6. 根据权利要求4所述的智能电源，其特征在于，所述UART通信协议支持在所述控制 终端写操作成功后，返回写成功标识帧。
7. 根据权利要求6所述的智能电源，其特征在于，所述写成功标识帧包括帧头、写指 令、标识符和校验字节。
8. 根据权利要求4所述的智能电源，其特征在于，所述UART通信协议支持单个寄存器 的读写和块数据集中抄读操作。
9. 一种智能家居系统的控制终端，其特征在于，所述控制终端具有与权利要求1-8中 任一项所述的计量模块相同的通信接口、并遵循相同的通讯协议。
10. -种智能家居系统，其特征在于，包括：权利要求9所述的控制终端、家庭用电设备 以及权利要求1-8中任一项所述的智能电源，其中：所述智能电源分别与所述控制终端和 所述家庭用电设备相连。
【文档编号】G05B15/02GK104281058SQ201410577292
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月24日 优先权日:2014年10月24日
【发明者】门长有, 贺鹤鸣, 林新正, 许淇锋 申请人:杭州普创电子有限公司