物联网技术 2022年 / 第3期
680 引 言
当今社会，随着人们生活水平的提高，家用电器的数量
越来越多，人们对家电的节能性和安全性要求越来越高，实现对家用电器的智能控制和管理成为普遍需求。在不改变现有家用电器结构的基础上实现智能控制，最简单的办法就是在插座上实现用电设备监测和控制的智能化。 移动通信和互联网的飞速发展使物联网应运而生，同时也推动了大量智能终端及相关行业的发展。然而，文献[1-5]中的智能插座产品的作业都比较单一，只有监控、安保以及管控等简单功能，远远做不到数字化以及终端监控。本文设计的智能插座，不仅具备传统插座的断开和闭合功能，而且具有远程监控的功能，可以实现在手机等多终端设备上查看智能插座的状态、数据，较好地满足了人们对普通电气设备的智能化需求。 1 总体设计方案
系统由灯座硬件终端、服务器端和用户控制端三部分组成，如图1所示。灯座硬件终端负责接收从服务器端发送过来的数据，经过处理后，判断是否需要做出相应的控制动作。服务器端负责接收和转发来自智能灯座硬件终端和用户控制网页的数据、监听用户和硬件终端的数据，同时把数据写入
对应的数据库。用户控制端是用户监控端与用户对接的一个交互界面
。明星脸相似度
图1 系统设计结构
2 系统硬件设计
智能灯座硬件主要包括电源AC-DC 及稳压模块、联网模块、主控制器、交流调光模块、功率测量模块，如图2所示。电源AC-DC 及稳压模块负责给直流部分供电，联网模块负责收发来自服务器的数据，主控制器将数据处理后输出相应的PWM 信号给交流调光模块，最后交流调光模块根据占空比输出相应的电压给普通灯泡。功率测量模块负责对插座电压、电流、功率进行测量
。
图2 智能灯座的硬件整体框图
2.1 核心控制电路设计
主控芯片ESP8266-12F 既作为MCU ，又作为网关模 块[6-8]。它里面包含了支持WiFi 通信的组网模组，也包含了一个32位的集成处理器，且可以对这个内部集成的处理器
张 锋，刘海锋
（广东石油化工学院 电子信息工程学院，广东 茂名 525000）
摘 要：
针对传统插座功能单一的问题，提出基于物联网技术的智能插座。该智能插座与物联网技术相结合，通过云服务器实现智能化管理；用户通过手机等终端实现远程控制以及用电状态的实时监测，当插座的环境参数超出范围，启动预警装置，以防止火灾事故的发生。本设计不仅满足了用户对多功能的需求，而且也实现了传统家用电器的信息化和智能化，为人们的生活带来极大的便利，具有较高的应用推广价值。
醚基汽油关键词：
物联网技术；智能插座；远程监测；火灾预警；云服务；多功能中图分类号：TN253 文献标识码：A 文章编号：
2095-1302（2022）03-0068-03收稿日期：2021-07-12 修回日期：2021-08-12
基金项目：国家自然科学基金青年基金（61401107）；
茂名市科技计划项目基金（201513）；2019年广东省高等教育教学改革项目：基于创新能力培养的电类基础课程实践教学改革的研究与实践；茂名市STEAM&创客教育工程技术研究中心建设项目（518125）；广东石油化工学院实验教改项目（219007）；广东石油化工学院教育教学改革项目（234392，
JY202018）
2022年 / 第3期 物联网技术
69
流电转换成5 V 直流稳压的电源。通过该模块来实现交流转直流，然后给核心控制模块以及其外围电路提供电源。2.3 AM1117模块
AM1117是一个正向低压降稳压器，在1 A 电流下压降为1.2 V ，内部集成过热保护和限流电路。220 V 的交流电先经过HLK-PM01模块，转换出来5 V 的直流稳压的电源后，再接入AM1117芯片对应的输入引脚，最后转换成3.3 V DC 供应给主控芯片ESP8266-12F 。2.4 MOC3041光耦模块
MOC3041是7 500 V AC 光电耦合器类型的三端双向可控驱动器。发光二极管把输入的电信号转换为光信号并传给光敏管，最后转换为电信号输出。由于没有直接的电气连接，这样既耦合传输了信号，又有隔离干扰的作用。2.5 BTA16双向可控硅
BTA16-600B 是双向可控硅的一种，采用TO-220AB 封装方式。该双向可控硅具有关断速度快的特点，
其芯片背面自带散热片，散热性能较好，支持的最大电流为160 A ，适用于中功率的高频电路中。
3 系统软件设计
3.1 服务器端软件设计
用户控制端和服务器之间采用了B/S 和Nginx 不断监听相关的网络端口（如80、18083等），一旦接收到请求，就会把请求转发到相应的服务中。如果是请求静态文件，就直
数据，根据对应用户的数据，把模板渲染成HTML 文件后返回给用户浏览器Gunicorn 和Nginx ，也就是本项目用来进行服务器优化的两个重要工具。Gunicorn 是用来提高异步性能的，弥补Python 自身异步性能的不足[9]。服务器软件流程如图3所示。
3.2 灯座终端软件设计
灯座在上电后，首先会检查网络配置并尝试进行联网，如果联网成功就会进一步连接MQTT 服务器，否则会等待用户通过AirKiss 配网。待连接MQTT 服务器成功后，灯座终端会订阅相关主题，然后进入一个无限循环的过程[10]。在这个循环过程中，灯座需要不断检查是否有来自服务器的信息，如果有，就对信息的内容进行解析，根据指令来调整PWM 的占空比，进而通过交流斩波模块处理后就成为了具体电压，最终供给灯泡。灯座软件流程如图4 所示。
4 系统测试
4.1 交流斩波电路调试钢筋混凝土过梁
上文已经对交流斩波电路做了初步的仿真测试，本节进一步对该电路进行实物测试，如图5所示。
最后输出的波形在示波器上的呈现如图6所示。图中的两条曲线中位于较下面的是PWM 信号输入的波形，从右边的数据可以看出其频率为1 kHz ，占空比为50%；位于较上面的是交流斩波后输出的波形，波形基本与仿真的结果一致
。
图3 服务器软件流程
物联网技术 2022年 / 第3期
70图4 灯座软件流程
图5 交流斩波电路测试
图6 斩波波形
4.2 灯座终端配网测试
初次使用必须进行网络配置才能使灯座联网，配置方法是通过智能手机的客户端进行的。打开上的“扫一扫”功能，扫描指定的二维码，进入如图7所示的界面；然后依次点击“配置设备上网”，根据提示输入当前所连接的WiFi 密码；最后点击“连接”按钮，就可以等待灯座自动连接网络了。经过短暂的等待，会提示网络连接成功，就可以进行下面的测试和使用了。
图7 AirKiss 配网截图
图8 测试PC 端控制页面截图
5 结 语
本文通过交流调光电路设计、单片机控制、IoT 组网、网页前端开发、服务器后端开发、系统运维等，设计了一种基于物联网技术的智能插座。经过系统测试，达到预期效果，能够满足智能家居需求。该插座的推广使用将带来良好的社会效益。
参
考
节能烤箱文
献
[1]马艳.节能型无线遥控智能插座的功率分配系统研究[J].现代电子技术，2018，41（9）：142-146.
[2]李新，徐成武，张建国，等.基于WiFi 感应的智能电源管理系统 [J].太原理工大学学报，2019，50（1）：117-122.
[3]余岷蓉，陈悦.节能型无线遥控智能插座的功率分配方法仿真 [J].计算机仿真，2019，36（12）：308-312.
[4]张本裕，李昌奇.基于无线网络的智能插座设计[J].工业控制计算机，2019，32（9）：133-134.[5]董天昊，王琮泽，张豪，等.基于zigbee 技术的智能节能插座设计 [J].网络安全技术与应用，2018，18（12）：117.
张紧轮[6]沈华刚，吕刚磊.基于ESP8266串口WiFi 智能插座设计[J].电子世界，2019，41（7）：202.
[7]张琥石，林伟龙，杨发柱，等.基于ESP8266 WiFi 模块的物联网体温监测系统[J].物联网技术，2020，10（12）：32-35.
（下转第73页）
2022年 / 第3期 物联网技术
73
充气包装袋
（2）室内定位
在FR 电厂部署的室内定位系统主要包含室内定位终端、电厂主厂房磁场图及定位服务器。磁场图和室内定位采集程序如图
7所示。
图7 磁场图和室内定位采集程序
室内定位终端采用的是荣耀BKL-AL20智能定位手机，利用智能手机中的磁传感器芯片采集测量磁场数据。室内定位主要是在电厂主厂房，利用激光扫描仪绘制主厂房尺寸分别为0 m 、6.3 m 、12.6 m 下的二维磁场图。 3.2 生产区域人数统计
在FR 电厂进行1∶1的全景三维建模，在三维地图上划分出生产区域，通过定位系统与三维地图融合，在智慧安全管控平台三维地图上显示人员实时定位，通过作业人员统计算法计算出生产区域作业人数并在平台终端显示，如图8所示。
4 结 语
本文依托定位技术，通过获取定位坐标与算法实现了电厂生产区域人数统计的方法落地应用，并取得了相应的实践
对智慧电厂的智慧安全管控建设具有实践意义。
图8 生产区域作业人数统计
参考文献
[1]华志刚，郭荣，崔希，等.火电智慧电厂技术路线探讨与研究[J].热力发电，2019，48（10）：8-14.
[2]孙万春，张建勋，瞿先平，等.基于视频的人数统计方法综述[J].数字技术与应用，2018，36（1）：49-51.
[3]田枫.基于高斯混合模型的视频图像人数统计算法研究[J].计算
机应用与软件，2017，34（6）：187-192.
[4]高飞，丰敏强，汪敏倩，等.基于热点区域定义的人数统计方法研究[J].计算机科学，2017，44（6A ）：173-178.
[5]王小喆，韩东. GPS 定位技术及其应用[J].智能建筑电气技术，2009，3（4）：92-94.
[6]唐旭，何秀凤.北斗卫星导航系统高精度相对定位性能分析[J].导航定位学报，2013，1（3）：28-30.
[7]王刚刚，李素敏，姜利辉，等.多源信息融合的智能手机室内定位技术[C]//中国北斗应用大会暨中国卫星导航与位置服务第九届年会论文集.北京：中国卫星导航定位协会，2020：255-261.[8] P HILIP J S ，DA VID H E. Geometric tools for computer graphics [M].USA ：House of Electronics Industry ，2004.
[9]孙爱玲，赵光华，赵敏华，等.基于sign （x ）函数的点在多边形内外判别算法及应用[J].计算机工程与科学，2017，39（4）：785-790.
[10]翟艳，许卫亚，张强，等.点与多边形或多面体的拓扑关系判断
[J].计算机工程与设计，2015，36（4）：972-976.
作者简介：孙建伟（1979—），男，河南开封人，硕士，高级工程师，研究方向为电厂智能安全管控及三维可视化。
[8]张楠森，武永华，陈凌凡，等.基于ESP-32的物联网电能表[J].
物联网技术，2021，11（7）：51-54.
[9]潘海珍，明小波，吴云.基于Flask-RESTful 的定制化问卷系统
设计与实现[J].自动化技术与应用，2019，38（2）：37-41.
[10]李苗，范国昌，石玉阳，等.基于平台的WiFi 智能插座的
设计与研究[J].科技视界，2020，10（26）：87-88.
作者简介： 张 锋（1979—），男，山东菏泽人，硕士，高级实验师，主要研究方向为人工智能、嵌入式与物联网技术。
刘海峰（1995—），男，广东云浮人，本科，工程师，主要研究方向为嵌入式物联网技术。
（上接第70页）
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议