WiFi智控立式臺(tái)面插座研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化

諸葛繼亮

(公牛集團(tuán)股份有限公司)

1 智能電源插座領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

1.1 國(guó)內(nèi)外智能插座發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

隨著無(wú)線通信技術(shù)，如WiFi、zigbee、藍(lán)牙、RFID等的快速發(fā)展和成功應(yīng)用，與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的家電產(chǎn)品已經(jīng)逐步走入人們的日常生活中?，F(xiàn)在人們可以不再踮起腳尖去拔掉墻上熱水器的插頭，而是通過(guò)手機(jī)直接斷電；或者通過(guò)智能轉(zhuǎn)換器間接地去控制與之相連接的各類(lèi)電器；甚至還可以在回家途中，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，提前設(shè)置好房間的溫度、亮度等。

智能家居誕生已久，但遲遲沒(méi)有爆發(fā)，這是因?yàn)閲?guó)內(nèi)大部分消費(fèi)者并不愿意花大價(jià)錢(qián)去重新購(gòu)置家居產(chǎn)品。2013年，隨著國(guó)內(nèi)智能插座的首次推出，它讓消費(fèi)者無(wú)需重新布線也無(wú)需重新購(gòu)置家電設(shè)備的情況下，就能以低成本體驗(yàn)遠(yuǎn)程控制的樂(lè)趣，廣受消費(fèi)者的親睞，智能插座的市場(chǎng)突然爆發(fā)式增長(zhǎng)。

電源插座是為家用電器提供電源接口的電氣設(shè)備，也是住宅電氣設(shè)計(jì)中使用較多的電氣附件，它與人們生活有著十分密切的關(guān)系。隨著科技的發(fā)展，特別是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，用戶如何遠(yuǎn)程控制插孔的通斷電，以此控制相應(yīng)電器的開(kāi)啟或關(guān)閉，成為目前亟待解決的問(wèn)題。

狹義上的智能插座，則是指裝備智能芯片的新型插座。當(dāng)前智能家居行業(yè)仍處于發(fā)展期，裝備智能芯片的新型插座產(chǎn)品功能還不完善，設(shè)備間的標(biāo)準(zhǔn)也不統(tǒng)一，雖然國(guó)內(nèi)智能家居的起步相比國(guó)外較晚，但國(guó)外智能家居設(shè)備與國(guó)內(nèi)使用的差別不大，功能上也相差無(wú)幾，對(duì)智能插座的使用需求基本保持一致，因此國(guó)內(nèi)外對(duì)智能插座基本都保持在對(duì)智能插座的用電保護(hù)、穩(wěn)定性、更加系統(tǒng)化的研究。

1.2 用戶使用插座的痛點(diǎn)分析

目前，市面上常見(jiàn)的電源插座有常規(guī)平放排插、立式插座、旋轉(zhuǎn)插座等各種類(lèi)型，各類(lèi)插座用戶使用存在的問(wèn)題如下所示：

1）常規(guī)平放排插：①線路混亂；②插頭的尺寸較大時(shí)會(huì)干涉甚至遮擋相鄰插孔的孔位；③插座開(kāi)關(guān)只能控制插座全部斷電或者全部通電。個(gè)別插頭通斷電時(shí)需要頻繁的插拔，不僅使用戶操作不便而且減少了插座的使用壽命。④固定式插座限制了插頭的插入方向。

2）立式插座：立式插座作為插座中的 一類(lèi)，其插座上的插孔組件呈豎直方向排布?，F(xiàn)有的立式插座僅僅是將常規(guī)的平放的排插進(jìn)行立式改良，其不僅延續(xù)了常規(guī)排插存在問(wèn)題，而且還存在以下問(wèn)題：①插頭的電源線受到外力拉動(dòng)時(shí)容易帶動(dòng)插座傾倒；②插座上的開(kāi)關(guān)容易被遮擋，給用戶使用開(kāi)關(guān)通斷電操作帶來(lái)不便。

3）旋轉(zhuǎn)插座：插座可繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，插座另一面通過(guò)相互套設(shè)的環(huán)形的火線導(dǎo)電片、零線導(dǎo)電片和地線導(dǎo)電片與旋轉(zhuǎn)插座模塊內(nèi)的火線插套、零線插套和地線插套連接，解決了插頭插入方向被限制的問(wèn)題，使用的電源線不需要彎折即可插入，提高了電源線的使用壽命和安全性。但這種結(jié)構(gòu)仍存在缺陷，當(dāng)在同一面板上依序布設(shè)多個(gè)旋轉(zhuǎn)插座模塊時(shí)，由于三個(gè)導(dǎo)電片相互嵌設(shè)，相同極性的導(dǎo)電片與相鄰的不同極性的導(dǎo)電片存在干涉，無(wú)法直接連接，導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)插座內(nèi)部接線混亂，裝配不方便且影響插座的安全性。

根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查，目前用戶使用插座的主要痛點(diǎn)總結(jié)如下表所示。

1.3 產(chǎn)品定位與研發(fā)方向

針對(duì)以上用戶使用存在的問(wèn)題，結(jié)合公司目前產(chǎn)品線中，缺少零售價(jià)200元以上的產(chǎn)品，故需開(kāi)發(fā)一款高端智能化產(chǎn)品，不僅滿足高端人群需求，而且可以提升公司產(chǎn)品的整體形象。

表 用戶使用插座的痛點(diǎn)分析

產(chǎn)品定位為擺放于臺(tái)面的高端裝飾性插座，使用場(chǎng)景以客廳電視柜為主（客廳電視柜是家庭中用電器最集中、電器種類(lèi)多，移動(dòng)式插座價(jià)格最高的區(qū)域）。

產(chǎn)品主概念為裝飾性（外觀與電視柜區(qū)域環(huán)境匹配、工藝品外觀）。其他概念有：易拆包裝、有效利用臺(tái)面空間、電源線出線方向一致、電源線不干擾周邊的設(shè)備、大插頭不擋住旁邊插孔、多兩孔數(shù)量、分區(qū)控制等。

同時(shí)，產(chǎn)品具有防雷功能、過(guò)載保護(hù)功能、USB充電、粗電源線等高端產(chǎn)品的同質(zhì)化概念。

本公司研發(fā)的這款產(chǎn)品不僅擁有以上高端產(chǎn)品的同質(zhì)化概念，而且是一款智能化立式臺(tái)面旋轉(zhuǎn)插座。本項(xiàng)目的研究，不僅是解決用戶使用插座時(shí)的普遍問(wèn)題，而且智能插座采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制還解決了家庭布線不美觀不方便的問(wèn)題。另外，添加智能插座對(duì)用電器用電情況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的功能，保護(hù)用電器與用戶安全，并利用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)用戶與智能插座之間的信息交互。隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，電網(wǎng)容量不斷增大，結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，利用智能插座上的能量監(jiān)控功能實(shí)時(shí)監(jiān)控用電設(shè)備的用電情況，提高人們的節(jié)電意識(shí)以及安全用電顯得尤為重要。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控用電器的耗電量，適當(dāng)?shù)囊?guī)劃家庭的用電量，做到智能用電、安全用電，可以避免用戶不良的用電習(xí)慣導(dǎo)致的大量的能源浪費(fèi)，有效地節(jié)約能源，對(duì)國(guó)家智能電網(wǎng)的建設(shè)也具有現(xiàn)實(shí)意義。

2 項(xiàng)目預(yù)期目標(biāo)及其技術(shù)路線

2.1 主要研究技術(shù)內(nèi)容

本公司研發(fā)的這款產(chǎn)品不僅擁有以上高端產(chǎn)品的同質(zhì)化概念，而且是一款智能型立式臺(tái)面旋轉(zhuǎn)插座。主要包括以下研究技術(shù)內(nèi)容：

首先，研發(fā)一種智能插座系統(tǒng)及其控制方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)插座的智能遠(yuǎn)程控制。

其次，研發(fā)一種通過(guò)一個(gè)接線體（含導(dǎo)電體）同時(shí)對(duì)多個(gè)旋轉(zhuǎn)插座的相同極性的插套導(dǎo)電以便于裝配、安全性高的旋轉(zhuǎn)插座。

第三，研發(fā)一種帶有開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)臺(tái)面插座，使其無(wú)需插拔插頭就可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的控制各插孔組通電或斷電，而且還可以對(duì)插座上連接的插頭電源線進(jìn)行理線，且插座及插座上的插頭電源線不會(huì)遮擋開(kāi)關(guān)。因此用戶使用方便，插座使用壽命長(zhǎng)。

2.2 項(xiàng)目擬采用的工藝技術(shù)路線、關(guān)鍵技術(shù)

（1）WiFi智控立式臺(tái)面插座研發(fā)技術(shù)路線

首先，本項(xiàng)目依據(jù)CDOC方法論，前期進(jìn)行了大量的用戶調(diào)研總結(jié)，歸納出客戶的體驗(yàn)痛點(diǎn)，從而從各個(gè)方面發(fā)散思維記錄每一個(gè)痛點(diǎn)背后的問(wèn)題所在。然后，根據(jù)用戶使用存在的痛點(diǎn)，決定開(kāi)發(fā)一款高端智能化產(chǎn)品。

其次，進(jìn)行產(chǎn)品定位。產(chǎn)品使用場(chǎng)景以客廳電視柜為主，產(chǎn)品主概念為裝飾性（外觀與電視柜區(qū)域環(huán)境匹配、工藝品外觀）。其他概念有：易拆包裝、有效利用臺(tái)面空間、電源線出線方向一致、電源線不干擾周邊的設(shè)備、大插頭不擋住旁邊插孔、多兩孔數(shù)量、分區(qū)控制等。同時(shí)，產(chǎn)品具有防雷功能、過(guò)載保護(hù)功能、USB充電、粗電源線等高端產(chǎn)品的同質(zhì)化概念。

最后，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有概念進(jìn)行梳理和對(duì)用戶痛點(diǎn)的分析，以及對(duì)相應(yīng)實(shí)施技術(shù)的探討，最后再綜合各個(gè)成員意見(jiàn)與建議，每個(gè)功能概念都找到了可實(shí)施的方案。具體實(shí)施研究的技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 研究技術(shù)路線圖

（2）關(guān)鍵技術(shù)

1）智能插座系統(tǒng)及其控制方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)插座的智能遠(yuǎn)程控制。如圖2所示，智能插座系統(tǒng)包括：插座，開(kāi)關(guān)總控模塊，與插座電連接，用以控制所述插座的通斷電；云平臺(tái)，與開(kāi)關(guān)總控模塊連接，用以進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)；智能終端，與云平臺(tái)連接，用以通過(guò)云平臺(tái)控制開(kāi)關(guān)總控模塊。上述智能插座系統(tǒng)中，用戶可以通過(guò)智能終端發(fā)送控制信息或綁定信息至云平臺(tái)，云平臺(tái)再將這些信息轉(zhuǎn)發(fā)至開(kāi)關(guān)總控模塊，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)插座中插孔的通/斷電控制或綁定。此外，用戶還可以根據(jù)自身需要進(jìn)行開(kāi)關(guān)和插孔的綁定，靈活性高，更貼合用戶的日常使用。還有電量統(tǒng)計(jì)單元的使用，使得用戶可以實(shí)時(shí)監(jiān)控該插孔對(duì)應(yīng)電器的用電量。最后，定時(shí)模塊的使用，方便用戶遠(yuǎn)程進(jìn)行定時(shí)。智能插座系統(tǒng)的控制方法如圖3所示。

圖2 一種智能插座系統(tǒng)

圖3 智能插座系統(tǒng)的控制方法

2） 一種全新設(shè)計(jì)安全性高的旋轉(zhuǎn)插座。包括面板，面板上設(shè)有可繞自身軸線在面板上旋轉(zhuǎn)的多個(gè)旋轉(zhuǎn)插座模塊，旋轉(zhuǎn)插座模塊內(nèi)設(shè)有用于供插頭插入的火線插套、零線插套和地線插套，旋轉(zhuǎn)插座內(nèi)固定設(shè)有火線接線體、零線接線體和地線接線體，旋轉(zhuǎn)插座模塊旋轉(zhuǎn)時(shí)，火線接線體與多個(gè)火線插套、零線接線體與多個(gè)零線插套、地線接線體與多個(gè)地線插套相對(duì)運(yùn)動(dòng)且保持連接狀態(tài)。本研究技術(shù)提供了一種通過(guò)一個(gè)接線體同時(shí)對(duì)多個(gè)旋轉(zhuǎn)插座的相同極性的插套導(dǎo)電以便于裝配、安全性高的旋轉(zhuǎn)插座。

3）研發(fā)一種臺(tái)面插座的整體開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)及罩蓋扣合結(jié)構(gòu)。它包括立式的插座本體，插座本體上設(shè)有多個(gè)用于供插頭插入的插孔組件，其特征在于：插座本體上設(shè)有一罩蓋，罩蓋與插座本體的外表面之間合圍形成一理線空間，插孔組件位于理線空間內(nèi)，且罩蓋上或插座本體上設(shè)有供理線空間內(nèi)的插頭連接線穿出至理線空間外的過(guò)線槽，插座本體露置于罩蓋外的部分上設(shè)有用于控制插孔組件通電或斷電的開(kāi)關(guān)組件。本研究提供一種臺(tái)面插座，使其無(wú)需插拔插頭就可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)地控制各插孔組通電或斷電，而且還可以對(duì)插座上連接的插頭電源線進(jìn)行理線，且插座及插座上的插頭電源線不會(huì)遮擋開(kāi)關(guān)。因此用戶使用方便，插座使用壽命長(zhǎng)。臺(tái)面插座的整體開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)如圖4所示。

圖4 臺(tái)面插座的整體開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)

4 項(xiàng)目的主要技術(shù)特點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)

（1）提供了一種智能插座系統(tǒng)及其控制方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)插座的智能遠(yuǎn)程控制

隨著科技的發(fā)展，特別是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，用戶如何遠(yuǎn)程控制插孔的通斷電，以此控制相應(yīng)電器的開(kāi)啟或關(guān)閉，成為目前亟待解決的問(wèn)題。本項(xiàng)目研究提供了一種智能插座系統(tǒng)及其控制方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)插座的智能遠(yuǎn)程控制。方便用戶實(shí)時(shí)控制用電器件的通/斷電狀態(tài)。其次，用戶還可以根據(jù)自身需要進(jìn)行開(kāi)關(guān)和插孔的綁定，靈活性高，更貼合用戶的日常使用。第三，電量統(tǒng)計(jì)單元使得用戶可以實(shí)時(shí)監(jiān)控該插孔對(duì)應(yīng)電器的用電量。最后，定時(shí)模塊可方便用戶遠(yuǎn)程進(jìn)行定時(shí)。

（2） 提供一種全新的便于裝配、安全性高的旋轉(zhuǎn)插座

固定式插座由于限制了插頭的插入方向，因而使得連接插頭的電源線必須產(chǎn)生彎折才能使用，長(zhǎng)久以來(lái)，電源線就容易發(fā)生脫落甚至斷裂的情況。目前市面上也出現(xiàn)了很多旋轉(zhuǎn)插座，插座可繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，插座另一面通過(guò)相互套設(shè)的環(huán)形的火線導(dǎo)電片、零線導(dǎo)電片和地線導(dǎo)電片與旋轉(zhuǎn)插座模塊內(nèi)的火線插套、零線插套和地線插套連接，解決了上述固定式插座的缺點(diǎn)，但這種結(jié)構(gòu)仍存在缺陷，當(dāng)在同一面板上依序布設(shè)多個(gè)旋轉(zhuǎn)插座模塊時(shí)，由于三個(gè)導(dǎo)電片相互嵌設(shè)，相同極性的導(dǎo)電片與相鄰的不同極性的導(dǎo)電片存在干涉，無(wú)法直接連接，導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)插座內(nèi)部接線混亂，裝配不方便且影響插座的安全性。

本研究技術(shù)提供了一種通過(guò)一個(gè)接線體同時(shí)對(duì)多個(gè)旋轉(zhuǎn)插座的相同極性的插套導(dǎo)電以便于裝配、安全性高的旋轉(zhuǎn)插座。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：多個(gè)旋轉(zhuǎn)插座模塊之間相同極性的導(dǎo)電片集成為火線接線體、零線接線體與地線接線體，通過(guò)單個(gè)火線接線體與多個(gè)火線插套連接，單個(gè)零線接線體與多個(gè)零線插套連接，單個(gè)地線接線體與多個(gè)地線插套連接，三種極性的接線體的數(shù)量均只為一個(gè)，以便于裝配，且在增加旋轉(zhuǎn)插座模塊數(shù)量時(shí)，僅需增加接線體的長(zhǎng)度即可，后續(xù)設(shè)計(jì)方便，旋轉(zhuǎn)插座內(nèi)零件排布有序，安全性高。

（3）臺(tái)面插座的整體開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及罩蓋扣合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

常規(guī)的立式插座存在以下問(wèn)題：插頭的電源線受到外力拉動(dòng)時(shí)容易帶動(dòng)插座傾倒；插座上的開(kāi)關(guān)容易被遮擋，給用戶使用開(kāi)關(guān)通斷電操作帶來(lái)不便。本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)一種臺(tái)面插座，其可以對(duì)插座上連接的插頭電源線進(jìn)行理線，且插座及插座上的插頭電源線不會(huì)遮擋開(kāi)關(guān)，并將整個(gè)插座外面設(shè)置有罩蓋扣合結(jié)構(gòu)。

采用以上結(jié)構(gòu)后，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)罩蓋及罩蓋上的過(guò)線槽不僅可以將插頭電源線收納于理線空間內(nèi)且插頭電源線集成于一體，達(dá)到理線效果，而且通過(guò)罩蓋可以將插頭和插孔遮擋，避免用戶尤其是幼童碰觸插頭，達(dá)到防護(hù)的效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

本項(xiàng)目延長(zhǎng)線插座采用WiFi控制設(shè)計(jì)方案，并且在插座插孔模塊實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)的方式更好滿足用戶對(duì)于大插頭取電的需要。研發(fā)團(tuán)隊(duì)分析比較了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有發(fā)明和相關(guān)實(shí)用新型專(zhuān)利并避開(kāi)了現(xiàn)有專(zhuān)利保護(hù)，開(kāi)發(fā)出的智能插座系統(tǒng)及其控制方法，在國(guó)際上處于領(lǐng)先科技水平。本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的旋轉(zhuǎn)插座，在整個(gè)行業(yè)都屬于突破性的創(chuàng)新，已經(jīng)申請(qǐng)多項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利和實(shí)用新型專(zhuān)利保護(hù)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，推動(dòng)插座向智能化、高端化方向前進(jìn)，進(jìn)一步鞏固公牛插座在行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者地位。