WiFi智能插座在生活應(yīng)用中的探討

彭勇福

（浙江德力西國際電工有限公司 杭州 310012）

引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起，智能家居是未來家居設(shè)備的方向，具有現(xiàn)代化、自動化、人性化和智能化的特點(diǎn)，故這種設(shè)備不斷涌入千家萬戶的日常生活當(dāng)中，智能插座乃其中之一，它有著節(jié)能環(huán)保、保護(hù)設(shè)備、使用安全，智能實用等優(yōu)點(diǎn)，為近年來，電力資源持續(xù)缺乏，國家提倡的節(jié)能環(huán)保，也為近年來用電事故帶來實質(zhì)性的改善。

1 智能插座定義和簡介

智能插座就是一個互聯(lián)網(wǎng)時代賦予智能化的開關(guān)控制器。根據(jù)不同的控制介質(zhì)，可以分為: ①外遙控；②藍(lán)牙遙控；③GSM技術(shù)；④WiFi技術(shù)。其中WiFi技術(shù)為當(dāng)前主流，智能電器中應(yīng)用最廣。

我們主要著重講WiFi智能插座，它通常是指通過智能手機(jī)APP客戶端對智能插座中的內(nèi)置WiFi模塊所連接的繼電器的通斷，從而實現(xiàn)控制對智能插座中的L極電流的通斷，它有著可節(jié)能，可定時，可遙控，可測量電量，可防雷擊，過熱保護(hù)，過流保護(hù)等功能。

先前為手動設(shè)定的智能插座；

后來經(jīng)過技術(shù)改進(jìn)，智能家居行業(yè)的興起，又發(fā)展到通過WiFi或者ZigBee方式連接到路由器（中繼器），路由器再連接到服務(wù)器。這種WiFi方案實現(xiàn)成本較低，方案相對成熟，但功耗較大；而ZigBee功耗低，但集成難度較大。無線網(wǎng)絡(luò)連接，由手機(jī)APP在本地或遠(yuǎn)程控制的插座。這種WiFi智能插座是一種可編程邏輯制器（PLC）自動控制安全節(jié)能，智能化節(jié)能的待機(jī)新型安全插座。

目前，部分廠商讓W(xué)iFi智能插座與AI工工智能的語音控制聯(lián)系起來，使得消費(fèi)者更加方便。

當(dāng)然，智能插座也可通過WiFi 連接，直接連接云服務(wù)器；這種方案優(yōu)點(diǎn)就是方案簡便，但會導(dǎo)致服務(wù)器壓力大。

按內(nèi)外網(wǎng)控制方式原理如圖1所示。

下面就介紹通過WiFi連接的智能插座的工作原理，如圖2所示。

具體實施方式：

電網(wǎng)火線和零線輸入到AC-DC電源模塊，AC-DC輸出5 V電源，5 V電源驅(qū)動繼電器和計量模塊供電，WIFI模塊的3.3 V電源通過LDO從5 V轉(zhuǎn)換得到。

將電網(wǎng)零線和智能電源模塊的電壓采樣電路的接入線2接，將火線接入智能電源模塊的1(電流采樣電路的進(jìn)線)，將繼電器電路的進(jìn)線接入到智能電源模塊的電流出線（電流采樣電路的出線)，將用電設(shè)備的進(jìn)線接到繼電器電路的出線。計量模塊的電源與AC-DC電源模塊的3腳相連，MCU的地與AC-DC電源模塊的4腳相連。計量模塊通過電流采樣電路和電壓采樣電路來監(jiān)測用電設(shè)備的用電實時信息，WiFi模塊通過5腳對繼電器電路進(jìn)行繼電器閉合和斷開控制，從而達(dá)到對用電設(shè)備的通斷電控制。WiFi模塊的UART通訊口的數(shù)據(jù)接收線與計量模塊的UART通訊口相連。

由上面的工作原理不易得出：通過現(xiàn)在的智能手機(jī)、WiFi、路由器的連接來實現(xiàn)遠(yuǎn)程對插座的開與關(guān)的控制。

2 WiFi智能插座對臺式電腦主機(jī)遠(yuǎn)程開關(guān)機(jī)的應(yīng)用說明

上面介紹了關(guān)于智能插座的定義及工作原理，下面我們著重講述利用手機(jī)APP無線遠(yuǎn)程控制電腦主機(jī)的開關(guān)。

目前，有許多公司員工下班，經(jīng)常會忘記關(guān)電腦，從而給公司帶來浪費(fèi)電能；或者有時外出時，想要查看不在身邊的臺式機(jī)中的資料，只能叫別人幫忙開電腦再遠(yuǎn)程看了。而本公司研制的WiFi智能插座可實現(xiàn)遠(yuǎn)程開關(guān)臺式機(jī)，不用借助任何輔助軟件或硬件，從而給公司不再帶來電能的浪費(fèi)，也能隨心所欲，查看電腦中的資料，給工作與生活帶來便捷。

傳統(tǒng)的實現(xiàn)遠(yuǎn)程開機(jī)的辦法以下幾種：

1）花錢購買開機(jī)棒；

2）USB+專用硬件+主板支持；

圖1 內(nèi)外網(wǎng)控制圖

圖2 智能插座的工作原理

3）PCI的板卡+手機(jī)卡打電話的方式；

這些都需要電腦硬件支持遠(yuǎn)程喚醒功能，這種方法只限于最新生產(chǎn)的電腦，如果主板品牌不一樣設(shè)置也會不一樣，且操作麻煩。

而浙江德力西國際電工有限公司開發(fā)了一款WiFi智能插座，再增加一個繼電器的方式，就可以控制電腦的開關(guān)機(jī)。這種方法就不要對主板及主機(jī)的任何其它軟硬件進(jìn)行設(shè)置了，也不需要來電自動啟動那些設(shè)置，電腦也不用裝任何開關(guān)機(jī)的軟件，只需要買一個5 V DC繼電器，如圖3和圖4所示。

然后我們了解下這個繼電器的工作原理，通俗的講，是分為A、B兩路線路，上圖中腳1和腳2是供電線路A，腳3和腳4或腳3和腳5組成開關(guān)線路B。

當(dāng)供電線路腳1和腳2沒通電時，腳3和腳4就是默認(rèn)斷開狀態(tài)，腳3和腳5就是連接狀態(tài)。

當(dāng)供電線路腳1和腳2通電之后，腳3和腳4就是連接狀態(tài)，腳3和腳5就是斷開狀態(tài)。(這個具體需要根據(jù)產(chǎn)品為主，有萬能表的可以直接測試，沒有的話，可以直接用開機(jī)線試試，哪條是常開，那條是常斷）。通電后， 繼電器內(nèi)部磁鐵有吸力，然后造成開關(guān)線路的接通和斷開。所以就是我們把USB的5 V電壓提供給繼電器之后，繼電器的開關(guān)線路就會接通，然后這個開關(guān)線路連接到電腦主板上的開機(jī)的電源開關(guān)按鈕線上，這樣就和我們正常按開機(jī)鍵的動作一樣的了。從而電腦就可以開機(jī)了。

圖5為繼電器的工作原理圖。

下面我們將介紹接線方法：

1）首先找一根USB線，USB的四根線有4種顏色，

分別是 紅色－USB電源標(biāo)有－VCC、Power、5 V、5 VSB字樣

綠色－USB數(shù)據(jù)線（正）－DATA+、USBD+、PD+、USBDT+

白色－USB數(shù)據(jù)線（負(fù)）－DATA-、USBD-、PD-、USBDT+

黑色－地線 －GND、Ground

2）接線圖見圖6；

連接之后的效果如圖7所示。

圖7連接方法：

1）將USB連接線的黑紅線分別為連接到繼電器的腳1和腳2，以便對繼電器供電工作；

2）將主機(jī)電源開關(guān)按鈕的兩根線并聯(lián)連接到繼電器的腳3與腳4.（主機(jī)開關(guān)電源線不用剪斷，只需剝露出銅絲線后，再把繼電器的腳3引線和腳4引線并聯(lián)起來）

圖3 繼電器連引腳圖

圖4 繼電器連引腳原理圖

圖5 繼電器工作原理圖

圖6 繼電器接線圖

圖7 繼電器的連接線圖

這種連接方法簡單，而且不影響之前的線路，當(dāng)用戶需要遠(yuǎn)程電腦開機(jī)時，只要將USB連接線插在智能插座上的USB充電器端口上（圖8），打開WiFi智能插座手機(jī)APP客戶端（圖9），對WiFi智能插座進(jìn)行通2 s，然后立刻斷開智能插座電源，最后讓連接到電腦主機(jī)的USB連接線斷電，其實這種方法就相當(dāng)于，手動按到原來的主機(jī)箱的電源開關(guān)按鍵2 s，然后馬上放開。

當(dāng)用戶遠(yuǎn)程電腦關(guān)機(jī)時，只要將USB連接線插在智能插座上的USB充電器端口上（圖8），打開WiFi智能插座手機(jī)APP客戶端（圖9），對WIFI智能插座進(jìn)行通8 s左右，然后就立刻斷開智能插座電源，最后讓連接到電腦主機(jī)的USB連接線斷電，其實這種方法也就相當(dāng)于，手動按到原來的主機(jī)箱的電源開關(guān)按鍵8 s，也就相當(dāng)于手動強(qiáng)制關(guān)機(jī)的原理。

3 結(jié)語

由以上內(nèi)容可以得出：在臺式電腦主機(jī)的電源按鈕開關(guān)的電源線上連接一個繼電器，此繼電器通過USB連接線受控于WiFi智能插座，而手機(jī)APP對WiFi智能插座的遠(yuǎn)程控制，從而遠(yuǎn)程控制臺式電腦主機(jī)的開關(guān)機(jī)。當(dāng)然，在完成我們剛講述的利用WiFi智能插座遠(yuǎn)程控制開機(jī)后，還需要對電腦桌面操作的話，可以再通過借用一些遠(yuǎn)程控制軟件如：向日葵、Team Viewer等。然后就可游刃有余地進(jìn)行電腦桌面的控制操作。

圖8 智能插座與USB充電器

圖9 手機(jī)APP控制端