一种Wi-Fi智能插座及Wi-Fi网络可用性保障系统的制作方法

本发明涉及wi-fi网络设备领域，尤其涉一种wi-fi智能插座及wi-fi网络可用性保障系统。

背景技术

wi-fi(wirelessfidelity)网络技术的普及和飞速发展，极大的提高信息获取的便捷性，提升了人们的生活品质，同时人们对于wi-fi的依赖性逐步上升。由于wi-fi本身的协议的复杂性，以及设备的多样性，设备往往容易出现故障，需要重新启动设备来恢复wi-fi网络。这一点对于提供公共wi-fi服务的设备尤其明显，这些设备往往高负荷运行，容易因为设备负载或设备软件模块缺陷导致wi-fi网络不可用。这些故障大多数时候可以通过重置设备，断电再加电就可以修复，但是重置设备，派遣技术人员到现场往往需要付出额外的经济成本和时间成本。为实现远程重启wi-fi网络设备，目前方式的主要包括以下几种。

传统的看门狗方式只能解决设备本身可以预见的问题，比如说设备上进程终结等问题。但是设备的复杂性往往导致看门狗不能覆盖足够的异常状况，可能出现设备自己认为运行良好，但是用户无法正常使用网络的情况。而且wi-fi网络往往依赖多个设备，比如调制解调器、路由器、交换机、接入点设备等。往往不是所有的设置支持完整的基于看门狗的故障检测和恢复。

还有其他方案比如使用定时插座，定时重启wi-fi网络提供设备的方式，这种方式由于不判断设备的状态，只能在固定的时间点重启，如果在该时间点wi-fi网路提供设备运行正常，那么重启会影响正常运行的wi-fi网络设备。如果wi-fi网络设备发生故障的时间不在定时重启时间范围内，wi-fi网络设备就不会被重启以恢复网络。

另外还有使用wi-fi智能插座远程来重启wi-fi设备的方案，也面临wi-fi网络故障时，插座无法使用的情况，即使用户判断设备故障，也没有办法进行重启操作。或者用户还需要另外一个wi-fi网络来提供给插座使用。

现有的wi-fi网络重启设备，存在以下不足：

1)看门狗等设备自己监控故障等方式受限于设备复杂度和软件系统开发等复杂度，往往不可能做到完善，导致设备进入故障状态但是设备自检正常，缺乏有效的设备可用性监控机制和可靠的设备状态监控机制。

2)定时重启设备造成设备提供的wi-fi服务中断，定时重启如果频率太高，会导致服务时间中断太长，如果重启频率太低也会导致wi-fi在故障产生很长时间之后，设备才被重启，也会导致服务中断时间过长。

3)常规的wi-fi智能插座的无法通过云管理平台下发断开电源后在一定的延时之后重新接通电源的指令。直接下发断开电源的指令会导致插上连通的网络设备关机，进而导致插座丢失网络，无法接受后续可能下发的接通电源指令，导致丢失wi-fi网络服务，同时丢失插座的控制权。

4)常规的wi-fi智能插座的方案需要使用额外的、不间断wi-fi网络来保证插座的可操作性，以便对要监控的wi-fi网络在故障发生时，插座仍然可以控制，然后再人工下发接通电源的方式来重启所监控的wi-fi网络设备。该方案需要除插座之外还有额外的wi-fi设备和互联网资源，同时也需要通过其他手段监控wi-fi网络的可用性状态。

5)常规的wi-fi智能插座的插座电源默认断开的，需要执行io操作给继电器通电，才会接通插座。当插座控制mcu在由于故障重启，或者按需重启的时候插座电源断开时，插座上连接的wi-fi网络设备也会断电重启。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种wi-fi智能插座及wi-fi网络可用性保障系统，提高所监控的wi-fi网络设备的重启操作便捷性、有效性和wi-fi网络的稳定性。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是所监控wi-fi网络设备重启不稳定、可靠性差，wi-fi智能插座重启时丢失插座的控制。

为实现上述目的，本发明提供了一种wi-fi智能插座，包括电源模块、负载电源插座、控制mcu13、wi-fi模块和继电器模块，所述电源模块为所述wi-fi智能插座供电，所述负载电源插座为所监控的wi-fi网络设备供电，所述控制mcu用于控制所述wi-fi智能插座，所述wi-fi模块连接到所监控的wi-fi网络的ssid，并通过网络接收来自wi-fi智能插座管理中心的指令，所述继电器模块用来控制所述负载电源插座电源的接通状态。

进一步地，所述继电器模块的继电器连接模式为常闭模式，所述控制mcu重启时，所述负载电源插座处于接通状态。

进一步地，所述wi-fi智能插座被设置为支持断开所述负载电源插座电源，短暂停留之后再接通的功能。

进一步地，本发明还提供了一种wi-fi网络可用性保障系统，包括wi-fi智能插座、所监控的wi-fi网络设备、备用wi-fi网络设备和wi-fi智能插座管理中心，所述wi-fi智能插座用于监控所述所监控的wi-fi网络设备的ssid可用性状态。

进一步地，所述wi-fi智能插座被设置为可以连接到多个wi-fi网络的ssid，除连接所述所监控的wi-fi网络设备的ssid，还可连接到所述备用wi-fi网络设备的ssid。

进一步地，所述所监控的wi-fi网络设备的ssid不可用时，所述wi-fi智能插座自动切换到所述备用wi-fi网络设备的ssid，并向所述wi-fi智能插座管理中心上报所述所监控的wi-fi网络设备的可用性故障。

进一步地，所述wi-fi智能插座的所述负载电源插座断开再接通的指令由所述wi-fi智能插座管理中心发出。

进一步地，当所有wi-fi网络设备的ssid不可用时，所述wi-fi智能插座通过断开所述负载电源插座再开启的方式自主重启所述所监控的wi-fi网络设备。

进一步地，重启所述负载电源插座时，上次重启的时间和本次重启的间隔不小于配置好的自主重启最小间隔时间。

进一步地，在多次重启所述负载电源插座后仍然无法修复所监控的wi-fi网络设备时，重启所述wi-fi智能插座的所述控制mcu。

本发明提出了一种新型的wi-fi智能插座，以及利用该wi-fi智能插座实现的wi-fi网络可用性保障系统，具有以下技术效果：

1)wi-fi智能插座的继电器处于常闭合状态，wi-fi智能插座的负载电源插座默认处于开启状态，不受wi-fi智能插座自身重启的影响，保持wi-fi网络设备处于正常工作状态。

2)wi-fi智能插座支持通过网络按需重启插座负载。网络状态不佳时，管理员可以从wi-fi智能插座管理中心重启wi-fi智能插座的负载电源插座接入的wi-fi网络设备。

3)支持连接多个wi-fi网络的ssid，在所监控wi-fi网络的ssid故障时，管理员仍然可以借助其他的wi-fi网络的ssid对应的网络远程对wi-fi智能插座下发控制指令。

4)在wi-fi智能插座监控的wi-fi网络可用性发生问题时，而且没有其他网络可用时，wi-fi智能插座可以自主重启负载电源插座上的设备，避免派遣工程师到现场处理。

5)wi-fi智能插座断电重启使设备恢复到正常状态的方式简单有效，可以支持所有网络设备，通过配合各插线板，可以一次重启几乎所有可能影响到网络可用性的设备。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的一种wi-fi智能插座的结构图；

图2是本发明的一个较佳实施例的一种wi-fi网络可用性保障系统的结构图。

其中，1-wi-fi智能插座，2-所监控的wi-fi网络设备，3-备用wi-fi网络设备，4-wi-fi智能插座管理中心，11-电源模块，12-负载电源插座，13-控制mcu，14-wi-fi模块，15-继电器模块，31-备用wi-fi网络设备1，32-备用wi-fi网络设备2。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

本发明提出一种wi-fi智能插座，如图1所示，wi-fi智能插座1由电源模块11、负载电源插座12、控制mcu13、wi-fi模块14和继电器模块15组成。其中电源模块11为wi-fi智能插座1供电，负载电源插座12为所监控的wi-fi网络设备2供电，控制mcu13用于控制wi-fi智能插座1，wi-fi模块14连接到所监控的wi-fi网络设备2的ssid，并通过网络接收来自wi-fi智能插座管理中心4的指令，继电器模块15用于控制负载电源插座12的接通状态。

本具体实施例中，对现有的wi-fi智能插座1电路进行改进，使wi-fi智能插座1对负载电源处于常接通状态，wi-fi智能插座1的控制mcu13重置的过程中，wi-fi智能插座1上连接的wi-fi网络设备电源一直处于接通状态。具体改进方式为：通常的继电器模块15有常开(线圈不通的时候，触点是断开的)和常闭(线圈不通的的时候，触点是闭合的)两种接线模式。在本发明的电路中，连接负载电源插座12的继电器使用常闭的接线模式，同时在控制mcu13上连接继电器控制io引脚的控制mcu13的io引脚上加上适当的上拉或者下拉电阻。对于需要高电平触发线圈通电的继电器模块15，控制mcu13的对应引脚加入下拉电阻，对于需要低电平触发线圈的继电器模块15，控制mcu13的对应引脚加入上拉电阻。在控制mcu13由于故障重启，或者自主重启时，继电器线圈处于断电状态，进而保证wi-fi智能插座1的负载电源插座处于接通状态。

本发明的wi-fi智能插座1支持通过控制继电器模块15断开负载电源插座12电源，短暂停留之后再接通的功能，从而实现所监控的wi-fi网络设备2断电和重启。

本发明还提出一种利用wi-fi智能插座1实现的wi-fi网络可用性保障系统，如图2所示，包括wi-fi智能插座1、所监控的wi-fi网络设备2、备用wi-fi网络设备3和wi-fi智能插座管理中心4，wi-fi智能插座1用于监控所监控的wi-fi网络设备2的ssid可用性状态，wi-fi智能插座管理中心4用于远程接收wi-fi智能插座1所发来的状态数据，并对wi-fi智能插座1进行远程控制。

本发明的wi-fi智能插座及wi-fi网络可用性保障系统，通过wi-fi智能插座1的控制mcu13的软件配置和wi-fi智能插座管理中心4的设计，使其具备以下功能。

1)功能一：断开负载电源插座12后一段时间后再接通负载电源插座12的控制指令。

为了能通过wi-fi智能插座管理中心4发送按需重新启动插座上接通的wi-fi网络设备，对wi-fi智能插座1和wi-fi智能插座管理中心4增加单指令重启负载电源插座12的功能。当wi-fi网络健康度降低，如资源下载速度降低，网页响应时间变长时，由于wi-fi智能插座1需要的带宽很低，可以通过wi-fi智能插座管理中心4发送断开后接通负载电源插座12的指令来重新启动wi-fi智能插座1上连接的所监控的wi-fi网络设备2。不用担心发送插座断电指令后由于wi-fi设备断电导致wi-fi智能插座1丢失网络失去控制，同时wi-fi设备无法开启的状况发生。

2)功能二：wi-fi网络可用性检测功能。

对wi-fi智能插座进行配置，设定wi-fi智能插座1所监控的wi-fi网络设备2的ssid以及连接该ssid需要凭据，凭据包含wi-fi接入密码，或者包含wi-fi接入密码和用户名。设定wi-fi智能插座1用于检测wi-fi网络可用性的url列表，以及每个url将会返回的内容。

wi-fi智能插座1每间隔一定时间，如5分钟，检测其是否已经成功连接上所监控的wi-fi网络设备2的ssid，如果没有成功建立连接，对网络可用性检测失败次数加一。如果已经成功连接到所监控的wi-fi网络设备2的ssid，按序从用于检测wi-fi网络可用性的url列表中取出一个url，发起http请求服务，如果无法在一定的时间内获得和设定的期望返回内容匹配，那么对wi-fi网络可用性检测失败次数加一。当http请求能在允许的时间内获得和上述步骤中设定的期望结果匹配，那么设置网络可用性检测失败次数为零。当wi-fi智能插座1到所监控的wi-fi网络设备2的wi-fi连接状态正常时，wi-fi智能插座1应该依次使用可用性检测列表中的url进行检测。

当网络可用性检测失败次数大于设定值的时候，wi-fi智能插座1判定所监控的wi-fi网络设备2发生故障。

3)功能三：多wi-fi网络支持。

对wi-fi智能插座1进行配置，除设定wi-fi智能插座1所监控的wi-fi网络设备2的网络之外，还可以另外设置若干备用wi-fi网络设备3网络用于wi-fi智能插座1在必要的时候通过这些备用网络和wi-fi智能插座管理中心4通讯，上传网络故障通知，接收控制指令。

当wi-fi智能插座1判定所监控的wi-fi网络设备2网络发生故障的时候，wi-fi智能插座1依次连接到备用wi-fi网络设备131的网络和备用wi-fi网络设备132的网络，当成功连接到备用网络时，wi-fi智能插座1通过网络向wi-fi智能插座管理中心4发送wi-fi设备网络故障报警，wi-fi智能插座管理中心4通过其他渠道确认故障，分析评估故障的修复方式，执行合理的修复操作，或者选择通过wi-fi智能插座管理中心4下发wi-fi智能插座1断开负载电源插座12电源后再接通的方式重启插座上连接的wi-fi网络设备来达到修复wi-fi网络的目的。

当wi-fi智能插座管理中心4下发断开负载电源插座12后再接通的指令，且指定原因为wi-fi网络故障时，wi-fi智能插座1保存该指令到内存，重新尝试切换到所配置的所监控的wi-fi网络设备2的网络，并执行网络可用性检测，当在配置的时间内检测到网络恢复，则发送通知到wi-fi智能插座管理中心4，并放弃重启操作。如果在配置的时间内仍然发现wi-fi网络故障，则开始重启所监控的wi-fi网络设备2，即断开负载电源插座12，等配置的若干秒之后再接通电源。记录指令和指令发送的时间，保存到内存，在下次有可用的wi-fi网络(所监控的wi-fi网络设备2的网络或者备用wi-fi网络设备3的网络)时，上报重启记录信息到wi-fi智能插座管理中心4。

4)功能四：极端状况下，依赖自动检测功能自主断开，然后接通负载电源插座12重启所监控的wi-fi网络设备2，修复wi-fi网络。

当wi-fi智能插座1判定所监控的wi-fi网络设备2的网络发生故障的时候，而且没有配置其他的辅助wi-fi网络的ssid，或者其他的备用wi-fi网络设备3的ssid仍然无法连接，或者连接后也无法正常访问wi-fi智能插座管理中心4的时候，wi-fi智能插座1开始尝试自主断开后在接通负载座电源12来重启所监控的wi-fi网络设备2。进入这一阶段时，插座检查配置好的自主重启最小间隔时间，且上次重启的时间和现在的间隔不小于这一时间，同时保证所监控的wi-fi网络设备2的启动运行时间大于这一间隔。如果在上述的条件满足时，wi-fi智能插座1仍然没有办法访问wi-fi智能插座管理中心4，wi-fi智能插座1开始断开插座电源，等待一定时间后再接通电源。记录重启的时间对应的系统运行时间，保存插座电源重启记录，下次能成功访问wi-fi智能插座管理中心4的时候上报负载电源插座12重启操作的日志。

5)功能五：更极端状况下，设备执行插座电源重启操作之后仍然无法访问网络时，执行wi-fi智能插座1自身重启的操作。

在极端的情况下，wi-fi智能插座1执行了重启负载电源插座12的操作，如果wi-fi智能插座1执行重启负载电源插座12的操作达到配置的指定次数之后，wi-fi智能插座1无法访问网络，网络可用性检测仍然失败，此时wi-fi智能插座1执行自身重启操作，wi-fi智能插座1中的控制mcu13和wi-fi模块14重新初始化，使wi-fi智能插座1进入正常状态，避免由于wi-fi智能插座1自身的软件功能缺陷导致其误判wi-fi网络可用性状态。

本实施例中，wi-fi智能插座管理中心4可同时对多个wi-fi智能插座1进行监控，所有的wi-fi智能插座1和wi-fi智能插座管理中心4建立tls长连接，周期性通过mqtt协议上报wi-fi智能插座1自身的状态，包含继电器状态、wi-fi网络状态、内存状态，以及所监控的wi-fi网络服务可用性信息。

同时wi-fi智能插座1也接受wi-fi智能插座管理中心4的控制指令：接通插座电源、断开插座电源、重置负载电源插座12(如果负载电源插座12处于闭合状态，那么负载电源插座12会断开，等待一定时间，然后再接通负载电源插座12；如果负载电源插座12处于关闭状态，那么负载电源插座12会接通)。

本发明具体实施例的wi-fi智能插座及wi-fi网络可用性保障系统的工作流程为：

步骤1:对wi-fi智能插座1进行配置，设定所监控的wi-fi网络设备2的ssid以及连接该ssid需要凭据，凭据包含wi-fi接入密码，或者包含wi-fi接入密码和用户名。

步骤2:对wi-fi智能插座1进行配置，设定wi-fi智能插座1可以使用的备用wi-fi网络设备3的ssid以及备用wi-fi网络设备3的ssid对应的凭据，凭据包含wi-fi接入密码，或者包含wi-fi接入密码和用户名。

步骤3:对wi-fi智能插座1进行配置，用于检测wi-fi网络可用性的url列表，以及每个url将会返回的内容。

步骤4：wi-fi智能插座1每间隔一定时间，如5分钟，检测其是否已经成连接上上述步骤1配置的所监控的wi-fi网络设备2的ssid，如果没有成功建立连接，对网络可用性检测失败次数加一，并尝试重新和当前选定的wi-fi网络的ssid建立wi-fi网络连接。

步骤5:如果wi-fi智能插座1已经成功连接到步骤1中配置的wi-fi网络的ssid，wi-fi智能插座1每间隔一定的时间，从步骤3配置的url列表中按序取出一个url。发起http请求，如果无法在一定的时间内获得和设定的期望返回内容匹配，那么从url列表中取出下一个url，发起请求，如果对列表中所有url发起的请求都无法在指定的时间内获取和配置的期望返回内容匹配的结果，那么对网络可用性检测失败次数加一。当对列表中至少一个url的请求能在指定的时间内获取到和设定的期望匹配的结果，那么设置网络可用性检测失败次数为零，设置wi-fi智能插座1的负载电源插座12重启次数为零。

步骤6:如果wi-fi智能插座1到网络可用性检测失败次数超过配置的允许最大值，wi-fi智能插座1根据是否配置有备用wi-fi网络设备3的ssid来执行如下操作。如果wi-fi智能插座1没有配置备用的wi-fi网络设备3的ssid网络，则进入步骤8。如果wi-fi智能插座1在步骤2已经配置有一个或者多个备用的wi-fi网络设备3的ssid，wi-fi智能插座中步骤1中配置的wi-fi网络的ssid断开，尝试按照次序连接到备用wi-fi网络的ssid列表中的wi-fi网络的ssid，如果无法连接到其中的一个wi-fi网络的ssid，那么wi-fi智能插座1尝试连接到列表中下一个wi-fi网络的ssid，如果连接到其中一个wi-fi网络的ssid，wi-fi智能插座1将向wi-fi智能插座管理中心4上报步骤1中配置的wi-fi网络发生故障的信息。如果wi-fi智能插座1能连接到wi-fi网络的ssid但是无法发送信息到wi-fi智能插座管理中心4，那么wi-fi智能插座1尝试连接到下一个wi-fi网络的ssid，并尝试上报步骤1中配置的wi-fi网络发生故障的信息。如果尝试了所有配置的备用ssid仍然无法发送信息到wi-fi智能插座管理中心4，则进入步骤8。

步骤7：当wi-fi智能插座管理中心4接收到wi-fi网络故障信息时，管理员可以选择通过其他渠道核实网络可用性状态，执行其他设备的修复工作。如果修复不成功，管理员可以通过wi-fi智能插座管理中心4下发重启负载电源插座12的命令到wi-fi智能插座1。wi-fi智能插座1断开负载电源插座12，等待一定时间后再接通电源，然后对wi-fi智能插座1负载重启次数加一。wi-fi智能插座1重新按照步骤4开始执行。

步骤8：wi-fi智能插座1判断到所监控的wi-fi网络设备2的网络发生故障时，同时因为没有配置备用wi-fi网络设备3的ssid，或者无法通过备用的wi-fi网络设备3的ssid上报故障信息到wi-fi智能插座管理中心4时，wi-fi智能插座1检查设备启动时间(uptime)，检查设备启动时间和上次重启负载电源插座12的时间之间差值，如果差值小于配置的负载电源插座12重启间隔，则wi-fi智能插座1重新按照步骤4执行，如果差值大于配置的负载电源插座12重启间隔，wi-fi智能插座1执行自动重启负载电源插座12的操作，即断开负载电源插座12，等待一段时间后再接通电源，然后对wi-fi智能插座1负载重启次数加一，记录当前的设备启动时间。wi-fi智能插座1重新按照步骤4开始执行。

步骤9:如果wi-fi智能插座1负载重启次数超过指定的次数，wi-fi智能插座1将重置控制mcu13完成设备自身重启，恢复wi-fi智能插座1运行状态到正常状态，避免因为wi-fi智能插座1自身故障误判所监控的wi-fi网络设备2的网络可用性状态。

本发明提出了一种可连接多个wi-fi网络设备的wi-fi智能插座，以及利用该智能插座实现的wi-fi网络可用性保障系统，通过wi-fi智能插座管理中心4对所监控的wi-fi网络设备2进行远程检测和重启控制，并能实现自动重启功能，具有wi-fi网络设备重启操作简单、工作稳定高的优点，大大提高了wi-fi网络的可靠性。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。