一、文献综述

随着计算机网络技术和电子信息技术的高速蓬勃发展及国内消费者生活水平的不断提高，人们更加注重生活质量，对住宅的要求也越来越高，已经上升到了对整个家居智能化、自动化、安全、高效、舒适等更高层面的要求,这些都直接促成了智能家居的诞生[3]。

物联网(The Internet of Things)是指在物理世界的实体中部署具有一定感知能力、计算能力和执行能力的嵌入式系统，使之成为智能物体，通过网络设施实现信息传输、协同和处理，从而实现物与物、物与人之间的互联。物联网代表着下一代信息技术的发展方向，预计将在10年内大规模普及，发展成为一个

上万亿元规模的高科技产业。智能家居是物联网的主要应用之一，它以家庭住宅为平台，利用先进的计算机技术、通信技术、传感器技术、控制技术等，将各种家用电子设备进行集中的控制和管理，从而创造出高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。本文介绍了智能插座在智能家居系统中的应用，以及新型智能插座的设计方法。

传统的电源插座功能仅是分配多路电源，而智能插座除具备该功能外，还具有智能化的特点，普通插座和智能插座从外形到功能均有较大不同，如图1所示。目前市场上已经出现了多种不同功能的智能插座，主要可以分为以下几类：

(1)漏电保护型智能插座。该类插座具有漏电保护、超限断电等功能，当发现超过一定幅值的电流未与零线构成回路，认为漏电并立刻切断供电，同时在输入电压过高、用电负荷异常时可自动切断电源，保护电器。

(2)定时型智能插座。该类插座主要为用户分时用电而设计。例如在电价便宜时启动电热水器、洗衣机等工作，从而节约电费。该类插座一般具有时钟功能，可对插座中的每一个插口进行编程，控制电源定时开断。

(3)主路控制型智能插座。该类型插座一般有一个主路，其它为辅路。如电脑主机断电后，判断出该主路无电流，则切断整个插座的电源，这样当电脑关机后，可以将辅路上的其他设备如显示器、音箱等也进行断电，从而减少待机功耗，提高用电安全性。

(4)遥控型智能插座。插座中的每一路都可以由无线遥控器进行远程控制，该类插座一般需要同时配一个无线遥控器，通信方式一般为红外或小无线，也可声控。

(5)计量型智能插座。这类插座的功能类似于单相多功能电表，它可以计量插座中用电设备的电压、电流、功率、电能值等。该类插座一般配有按键和LCD屏，也可将数据传送到电脑上，分析设备的用电情况。图1中的智能插座即为此类。由以上几类智能插座的分析可以得知，智能插座内部均集成了微处理器芯片，可进行智能处理，但目前的智能插座设计以提供单一的保护、监测或控制为主，产品功能较为单一，很难实现信息化和远程控制，还无法达到智能家居系统的应用要求。[1]

为满足智能家居系统的需求，我们需要设计出新型的智能插座，其必须具有智能化、信息化的特点，除具有电源分配功能外，还应该具备以下功能：

(1)过载及漏电保护功能。当用电器超出预设阈值时，自动切断电源，以实现对家用电器及线路的保护。

(2)定时预约功能。可利用按键输入定时时间，使智能插座在某一时间节点时打开或关闭电源。如：利用按键设置开电源定时时间3小时，关电源定时时间4小时，则在设置定时3小时之后主控器会自动控制开继电器，在设置定时4小时后，主控器会自动控制关继电器，以实现供电的定时预约功能。

(3)远程控制功能。结合蓝牙，串口WIFI等通信模块实现近距离或远距离的自动化控制，实现远程实时打开或关闭家用电器。通过开发与微信平台的接口，无论你身在何方，利用微信公众号输入指令即可完成对家用电器设备的控制。

(4)用电量监测功能，可实现实时远程查看在某一时间节点后的耗电量及当前设备的功率。可在微信公众好号中输入对应的指令，完成对相关信息的查询。[2]

智能家居是物联网的主要应用之一，它将实现家居的智能化和信息化。智能插座是智能家居的重要组成部分，它具有供电远程控制、用电状态监测、通信组网等功能，目前市场上的智能插座功能还达不到智能家居系统的要求，因此我们需要设计出新型智能插座。该产品随着智能家居系统的推广，将拥有良好的市场前景。

(一)国内研究现状

随着技术的发展和人类生活水平的提高，越来越多的人开始追求高科技和高质量的生活。智能电子设备的发展给人类生活提供了很大的便利。近年来，智能移动设备，智能家居设备，智能可穿戴设备发展迅速。智能家居作为其中一个重要的方面，极大方便了人们对家庭电子设备和电气设备的管理和使用。

智能家居系统的组网技术主要是解决各种信息家电之间的数据传输，能把外部连接传入的数据传输到相应的家电上去，同时可以把内部数据传输到外部网络。提及无线通信技术，我们最常见有红外技术、蓝牙技术、WiFi技术、UWB技术等，目前蓝牙技术的发展最为成熟和普及，但近几年刚兴起的ZigBee技术，以其低功耗低成本、高质量等优势,必将成为智能家居网络的主流技术。

家用电器作为普遍存在的家居设备，缺乏统一的智能化方案和接口，因此要实现家电总体的智能化绝非朝夕之功。但插座作为家用电器连接电源必须使用的设备，若能实现智能化管理，则会在很大程度上借助对插座的管理实现对家电的智能化管理。本文提出一种智能插座设计方案，实现了简单的功能设计，并进行了样机设计和测试。在本文提出的硬件方案的基础上可以进行更加专用和更加复杂的功能设计和实现。••••••

(二)国外研究现状

国外的系统和产品也将在这一年开始以较大的规模进入中国市场，开始在市场上与中国的产品接触。我国关于智能家庭网络系统的各种标准将陆续出台，各种具有一定智能的可以上网的终端产品(智能家电/设备)将根据这些标准陆续研发出来并逐步进入市场。美国和欧洲将在这几年全面普及智能家庭网络，各种可连网的终端电器/设备将大量出现在市场上。[5]••••••

二、论文提纲

1 引言

2 智能插座的背景及意义

3国内发展历史与现状

3.1 国内发展史

3.2我国智能插座发展现状

3.2.1 概念普及程度广泛

3.3 消费者对智能插座认识

4智能插座系统设计方案

4.1 智能插座的功能

4.2 智能插座设计实现

5 智能插座硬件设计方案

6 软件设计方案

7结论

三、参考文献

[1]1 齐楠,韩波,李平. 基于ZigBee的智能家庭无线传感网络. 机电工程,2007,24(2).

[2]2 郑娴,姚铭. 智能家庭网络的研究现状与发展趋势.智能建筑与城市信息,2006(8).

[3]张鸿恺,伍超.智能家居及其发展研究[J].黑龙江科技信息,2008,32:266-266.

[4]戚振兴.浅议我国智能家居发展[J].广西轻工业,2009,10:63-64.

[5]王飞跃,黄小池.基于网络的智能家居系统现状和发展趋势[J].家用电器科技,2001,06:56-61.

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