互联网+大学生创新创业计划书智能强电箱设计方案

1、“互联网+”大学生创新创业计划书“智能强电箱”设计方案目 录1 计划摘要12 团队介绍33 行业分析44 产品介绍74.1 强电箱84.1.1 控制用高性能单片机84.1.2 PLC调制解调器模块134.1.3 智能电表134.1.4 总断路器154.1.5 防火、漏电保护开关184.1.6 分路断路器184.1.7 网络连接线路184.2 智能强电APP194.2.1 远程控制开关功能204.2.2 实时功率反馈功能214.2.3 空插座查找功能224.2.4 自动监控统计家庭用电量功能234.3 智能插座244.3.1 PLC模块的概念254.3.2 PLC模块的原理264.3.3 PLC

2、模块的优势274.3.4 温湿度传感设计275 人员与组织结构306 市场预测317 营销策略337.1 营销计划337.2 定价战略358 制造计划361 计划摘要当今社会，智能家居的触手已经伸向了家用电器的方方面面，从智能电视到智能台灯，从智能冰箱到智能电饭煲，智能化已经成为家居行业前进的方向。就目前来看，普通家庭都有一个强电箱和一个弱电箱，10年以前，强电箱内是保险丝和开关，弱电箱内是各种电话线，电视线的接头，而现在，随着智能化家居的出现，智能路由器开始作为家庭弱电的核心进入了千家万户，小米、360、极路由都推出了他们自家非常有特色的路由器，它们在传统路由的基础上，增加了许多实用而又方便

3、的功能，使大家的数字生活更加丰富多彩。但是反观强电箱，却很少有厂家涉及这个方面，我认为，这主要是由以下几个方面造成的，第一，在传统的观念里，强电箱都是深埋墙中的，只有在跳闸时才会考虑去摆弄一下，平时就藏在一个角落里，默默无闻，因此大家也就不会去重视它的智能与否。第二，强电箱中走的是220V交流电，电压高，电流大，配电箱中电磁环境复杂，干扰情况较为常见，因此，半导体的工作稳定性要打折扣。第三，强电不同于弱电，路由器出现不稳定现象，重启一下便可正常工作，而强电箱的错误或者失灵会严重威胁居民的生命安全和财产安全，不能有失，这对强电箱的工作稳定性提出了更高的要求。为了配合智能强电箱的开发，于是同时要开

4、发出这一款智能插座。放眼当今家居应用的插座，分为两种：第一，是固定在家里墙壁上的电源插口，这些是整个房屋的电力基础，也是在铺设房间电力通路的时候所必须固定的。第二，则是带有电力分配传输功能的插排。然而，这两种插座的唯一功能就是提供电源，除此之外，还带有了位置固定，长度限制，电力隐患等诸多缺点。如果，当网络信号可以控制插座的开断，则插座的电力隐患则可以相对应的解决。在本文所介绍的智能插座中，我们可以通过PLC模块来分离搭载在强电箱中的网络信号来控制插座的开断电，这样我们非但可以让插座起到一个定时作用，同时还加载了远程操控。例如，你早晨上班前将米放在电饭锅中，打开开关。在晚上下班前半个小时，通过手

5、机APP的网络信号来控制插座中的PLC模块，命令插座通电，当你回家便可以直接享受刚刚煮熟的米饭了。于此同时，该插座还搭载了温湿度传感器，使得插座的使用更加安全，便捷，更富于人性化。我们所设想的“互联网+”不仅仅只在弱电上智能，还要在强电上智能，弱电智能部分，市场已经形成，而由智能配电箱、智能插座和APP相配合的智能强电，是我们创新的立足点。2 团队介绍创业团队：Charlotte创业团队产品名称：Charlotte智能强电箱套装Charlotte创业团队由四名学生组成，我们分别是来自黑龙江省、江苏省、广西省和辽宁省。虽然我们来自五湖四海，但是我们都有着同一个梦想，为Charlotte智能产品的

6、成功贡献出自己的力量。在创业的过程中，为了让我们的能力能够最大限度的发挥，我们有合作，更有分工，具体分工如下。戴旭文：该同学电子设计功底扎实，对网络传输、单片机有一定研究，因此，他将负责强电箱的总体设计、智能电表的适配、PLC模块的调试与整合。魏鑫磊：该同学一直坚持研究STM32单片机程序的开发与移动端APP的开发，因此，她将负责STM32单片机程序编写及移动端APP的开发与维护。张心语：该同学在大学生创业大赛中曾经设计并制作了智能插座，有很强的实战经验和强电操作经验，因此，他将负责智能插座的设计部分和整体强电线路的设计。马春兰：该同学在大学生创业大赛等比赛中多次负责电路的设计和制造，因此，她

7、将负责外围整体电路的设计。3 行业分析随着互联网技术的发展和在人们生活上的大量应用，智能家居成为了人们一直停留在口头上的话题，同时也将“智能”推上了生活家居的风口浪尖。那么首先，何为智能家居呢？智能家居（英文：smart home, home automation）的技术平台是住宅，在整个住宅中运用综合布线技术，各种网络通信技术，自动控制技术和音视频等技术，将整个家居环境构建称为一个互联互通的实时网络环境。同时由于近些年传感技术的不断发展，使得整个家居环境具有了自我感知功能，也就标志着可以实现真正的智能家居系统。当下，智能家居市场刚刚形成，各大科技公司，互联网巨头都在觊觎这块大大的蛋糕，但就目

8、前的市场情况来看，谁都没有取得巨大的成功，一些公司率先推出的智能灯具、智能厨具虽然宣传的很火，但也都没有引起市场上巨大的波澜，我们认为，智能家居正在迎来黎明前的黑暗，现在缺少的就是一个能够将这些智能硬件统一起来的智能核心智能强电，等到智能化的硬件触角触及家居的各个方面之后，智能硬件一定会如雨后春笋般萌发。在整个发展的初期，市面上根本没有插头插座这类产品，所以用电器与电源的连接方式就是原始的铰拧方式，用电器一旦连接上电源就很难移动位置，这样就给用户带来极大的不便，同时也给用户带来一定的用电安全隐患，对于那些非专业用户就极有可能产生触电事故。但是随着家用电器的快速发展和广泛普及，人们就迫切希望能有

9、一款产品能方便地将用电器与电源连接，在这样的市场需求的促使下，原始的插头插座被发明，世界上的第一款接插件就这样诞生了。最初，原始的插头和插座在结构上比较简单，且尺寸和规格不够统一，在同一个国家的不同城市就可能会出现插头与插座不匹配的情况。为了解决这个问题，各国的权威机构开始制定插头插座的标准。跟随世界科技发展的潮流，我国也在1967年制定了我国第一个关于插头插座的国家标准GB1002-67。统一标准的制定再一次促进了插头插座的发展。自此，在尺寸上遵循标准外观上各异的插头插座开始涌现。进入电气时代以来，家用电器得到了全面的发展。与此同时，插头和插座也开始慢慢融入人们的生活，它在整个电气时代扮演着

10、极为重要的角色。自电器设备大众化以来，插头和插座在这漫长的岁月中得到了巨大发展，最初的用户需求只是停留在功能上，而后来，伴随人们对生活品质要求的提高、用电安全意识的增强，以及审美的提升，人们对插头和插座品质的需求也越来越高。按照使用环境分类可以将插座分为家用插座和工业用插座。就拿家用插座为例，为了搭配房间的色调和迎合用户的审美，插座被制造成各种外型和颜色。又如用在厨房和洗手间的插座，由于使用环境空气湿度较大，所以对插头插座的防水性提出一定的要求，等等。但是，如今人们对插座有了新的要求，现有的各类型普通插座在功能上已经完全不能满足需求，功能新颖且智能的插座有着强大的市场需求。广义电力线通信（Po

11、wer Line Communication，简称PLC）技术早在六十多年前就应用在输电线路上，用于发电厂及变电站的调度指挥通信。通常所说的PLC是指利用低压配电线路传输高速数据、语音、图象等多媒体业务信号的一种通信方式，主要应用于家庭Internet“宽带”接入和家电智能化联网控制，即高速数据PLC。本设计构建了一套基于STM32F103 VET6和PLC的智能插座系统，该插座的优点是可以随意移动，适配所有家用电器，对不同的电器设备可以实现灵活的控制，从而给不同的电器设备赋予智能。管理员通过Android手机APP向远方PLC模块发送指令来控制与其相连接的电器设备，只要电器与插座相连，就可以

12、实现远程控制电器的开启与关闭。它造价低廉，控制距离远，原理简单，而且可以整合房屋的弱电箱和强电箱，将它们合二为一，可以让电脑等一系列需要互联网通信的电器摆脱网线的束缚，让人们的生活告别满是网线的生活。同时，也可以解决了wifi信号不稳定的问题，让人们的网路体验更加舒适。系统里面的PLC模块用于自动分离出强电信号中的网络信号以及控制器与管理员之间的远距离无线数据传输。控制指令由管理员使用Android手机下达，指令被PLC模块接收后传送给STM32控制器，由STM32控制器判断并做出相应的操作。STM32控制器也可以控制PLC模块通过PLC模块向管理员发送各种状态信息，实现控制器与管理员之间的无

13、线信息交互。4 产品介绍智能强电系统包括两个方面：智能硬件和配套软件；三个核心部件：智能强电箱、智能插座、手机端APP。系统示意图如图4.1所示。图4.1 系统示意图智能强电系统不仅能通过APP实现实时功率反馈，还能自动监控统计家庭用电量，过载报警功能，同时还具有所有插座的远程控制开关，空插座查找等功能。实时功率反馈让我们轻松发现家庭偷偷用电的大老虎与小苍蝇，苍蝇老虎要一起打，节约用电无小事。统计家庭用电量让我们对自己的用电量做到心中有数，通过与邻居、好友进行网上排行，鼓励和促进大家节约能源，节约用电。传统的配电箱的供电状态只有0和1，过载就跳闸，往往此时用户还在电脑等不能断电的设备上工作，突

14、然的断电会造成巨大的损失，而智能强电箱能做到在功率超过负载警戒线时通过APP或者蜂鸣器发出警报，提醒用户注意负载情况。很多用户都有这样的感觉，平时感觉插座很多，但要用时半天找不着插座，这时候，空插座查找功能是非常有用的。有孩子的家庭都知道，电，一直是悬在家长头上的达摩克利斯之剑，小孩子的手非常喜欢插到插座的眼里，虽然现在的插座都带有保护片，需要一定的力量才能顶开保护片，但是小孩顶开插座保护片而触电的悲剧依然时有发生，这时智能插座的插座远程开关功能就显得非常有必要，需要用这个插座时，一键打开，可以设置定时关闭或者拔出负载后立刻关闭，这样就能够保证孩子们的安全，让悲剧不再发生。4.1 强电箱强电箱

15、主要由以下几个部分组成： 控制用高性能单片机本模块主要采用基于STM32F103的高性能单片机，实现对整个系统的控制，同时，较一般的单片机，我们注重单片机的稳定性和抗干扰性，首先是在原料的选择上，我们选择意法半导体 (STMicroelectronics)生产的高性能单片机，从源头上减少单片机不稳定的问题，在设计层面，我们大量采用屏蔽罩、屏蔽网，在产品设计上尽最大可能保证单片机的稳定性，在制造总装层面，我们在关键零部件上，采用购买或者进口的方法，弥补我们制造工艺上的不足，在测试层面，我们采用严苛的条件测试，保证只有良品才能出厂，才能进入消费者手中。1) STM32F103型32位单片机的特点内

16、核：ARM32位Cortex-M3 CPU，最高工作频率72MHz，1.25DMIPS/MHz，支持单周期乘法和硬件除法。存储器：片上集成32-512KB的Flash存储器。6-64KB的SRAM存储器。时钟、复位和电源管理：的电源供电和I/O接口的驱动电压。POR、PDR和可编程的电压探测器（PVD）。4-16MHz的晶振。内嵌出厂前调校的8MHz RC振荡电路。内部40 kHz的RC振荡电路。用于CPU时钟的PLL。带校准用于RTC的32kHz的晶振。低功耗：3种低功耗模式：休眠，停止，待机模式。为RTC和备份寄存器供电的VBAT。调试模式：串行调试（SWD）和JTAG接口。DMA：12通

17、道DMA控制器。支持的外设：定时器，ADC，DAC，SPI，IIC和USART。2个12位的us级的A/D转换器（16通道）：A/D测量范围：0-3.6 V。双采样和保持能力。片上集成一个温度传感器。2通道12位D/A转换器：STM32F103xC,STM32F103xD,STM32F103xE独有。最多高达112个的快速I/O端口：根据型号的不同，有26，37，51，80，和112的I/O端口，所有的端口都可以映射到16个外部中断向量。除了模拟输入，所有的都可以接受5V以内的输入。最多多达11个定时器：4个16位定时器，每个定时器有4个IC/OC/PWM或者脉冲计数器。2个16位的6通道高级

18、控制定时器：最多6个通道可用于PWM输出。2个看门狗定时器（独立看门狗和窗口看门狗）。Systick定时器：24位倒计数器。2个16位基本定时器用于驱动DAC。最多多达13个通信接口：2个IIC接口（SMBus/PMBus）。5个USART接口（ISO7816接口，LIN，IrDA兼容，调试控制）。3个SPI接口（18 Mbit/s），两个和IIS复用。CAN接口（2.0B）。USB 2.0全速接口。SDIO接口。ECOPACK封装：STM32F103xx系列微控制器采用ECOPACK封装形式。2)系统作用(1)集成嵌入式Flash和SRAM存储器的ARM Cortex-M3内核。和8/16位

19、设备相比，ARM Cortex-M3 32位RISC处理器提供了更高的代码效率。STM32F103xx微控制器带有一个嵌入式的ARM核，所以可以兼容所有的ARM工具和软件。(2)嵌入式Flash存储器和RAM存储器：内置多达512KB的嵌入式Flash，可用于存储程序和数据。多达64KB的嵌入式SRAM可以以CPU的时钟速度进行读写（不待等待状态）。(3)可变静态存储器（FSMC）：FSMC嵌入在STM32F103xC,STM32F103xD,STM32F103xE中，带有4个片选，支持四种模式：Flash,RAM,PSRAM,NOR和NAND。3个FSMC中断线经过OR后连接到NVIC。没有

20、读/写FIFO，除PCCARD之外，代码都是从外部存储器执行，不支持Boot，目标频率等于SYSCLK/2，所以当系统时钟是72MHz时，外部访问按照36MHz进行。(4)嵌套矢量中断控制器（NVIC）：可以处理43个可屏蔽中断通道（不包括Cortex-M3的16根中断线），提供16个中断优先级。紧密耦合的NVIC实现了更低的中断处理延迟，直接向内核传递中断入口向量表地址，紧密耦合的NVIC内核接口，允许中断提前处理，对后到的更高优先级的中断进行处理，支持尾链，自动保存处理器状态，中断入口在中断退出时自动恢复，不需要指令干预。(5)外部中断/事件控制器（EXTI）：外部中断/事件控制器由用于1

21、9条产生中断/事件请求的边沿探测器线组成。每条线可以被单独配置用于选择触发事件（上升沿，下降沿，或者两者都可以），也可以被单独屏蔽。有一个挂起寄存器来维护中断请求的状态。当外部线上出现长度超过内部APB2时钟周期的脉冲时，EXTI能够探测到。多达112个GPIO连接到16个外部中断线。(6)时钟和启动：在启动的时候还是要进行系统时钟选择，但复位的时候内部8MHz的晶振被选用作CPU时钟。可以选择一个外部的4-16MHz的时钟，并且会被监视来判定是否成功。在这期间，控制器被禁止并且软件中断管理也随后被禁止。同时，如果有需要（例如碰到一个间接使用的晶振失败），PLL时钟的中断管理完全可用。多个预比

22、较器可以用于配置AHB频率，包括高速APB(PB2)和低速APB（APB1），高速APB最高的频率为72MHz，低速APB最高的频率为36MHz。(7)Boot模式：在启动的时候，Boot引脚被用来在3种Boot选项种选择一种：从用户Flash导入，从系统存储器导入，从SRAM导入。Boot导入程序位于系统存储器，用于通过USART1重新对Flash存储器编程。(8)电源供电方案：VDD ，电压范围为，外部电源通过VDD引脚提供，用于I/O和内部调压器。VSSA和VDDA，电压范围为，外部模拟电压输入，用于ADC，复位模块，RC和PLL，在VDD范围之内（ADC被限制在2.4V），VSSA和V

23、DDA必须相应连接到VSS和VDD。VBAT，电压范围为，当VDD无效时为RTC，外部32KHz晶振和备份寄存器供电（通过电源切换实现）。(9)电源管理：设备有一个完整的上电复位（POR）和掉电复位（PDR）电路。这条电路一直有效，用于确保从2V启动或者掉到2V的时候进行一些必要的操作。当VDD低于一个特定的下限VPOR/PDR时，不需要外部复位电路，设备也可以保持在复位模式。设备特有一个嵌入的可编程电压探测器（PVD），PVD用于检测VDD，并且和VPVD限值比较，当VDD低于VPVD或者VDD大于VPVD时会产生一个中断。中断服务程序可以产生一个警告信息或者将MCU置为一个安全状态。PVD

24、由软件使能。(10)电压调节：调压器有3种运行模式：主（MR），低功耗（LPR）和掉电。MR用在传统意义上的调节模式（运行模式），LPR用在停止模式，掉电用在待机模式：调压器输出为高阻，核心电路掉电，包括零消耗（寄存器和SRAM的内容不会丢失）。(11)低功耗模式：STM32F103xx支持3种低功耗模式，从而在低功耗，短启动时间和可用唤醒源之间达到一个最好的平衡点。休眠模式：只有CPU停止工作，所有外设继续运行，在中断/事件发生时唤醒CPU；停止模式：允许以最小的功耗来保持SRAM和寄存器的内容。1.8V区域的时钟都停止，PLL，HSI和HSE RC振荡器被禁能，调压器也被置为正常或者低功耗

25、模式。设备可以通过外部中断线从停止模式唤醒。外部中断源可以使16个外部中断线之一，PVD输出或者TRC警告。待机模式：追求最少的功耗，内部调压器被关闭，这样1.8V区域断电。PLL,HSI和HSE RC振荡器也被关闭。在进入待机模式之后，除了备份寄存器和待机电路，SRAM和寄存器的内容也会丢失。当外部复位（NRST引脚），IWDG复位，WKUP引脚出现上升沿或者TRC警告发生时，设备退出待机模式。进入停止模式或者待机模式时，TRC,IWDG和相关的时钟源不会停止。4.1.2 PLC调制解调器模块在PLC模块的选择上，初期我们采用成熟的来自西门子或者三菱重工的一体化模块，这些成型的模块一方面可以

26、提高我们的良品率，同时也降低了我们初期售后的难度，但是，作为智能强电上用于连接各个设备的主要联网部件，PLC模块的自产才能让我们真正摆脱其他公司的控制，真正能够控制价格，能够控制产量。我们预计，在5年之后，我们将拥有自己的PLC加工车间，实现完全自产化。 智能电表智能电表是智能电网的智能终端，它已经不是传统意义上的电能表，智能电表除了具备传统电能表基本用电量的计量功能以外，为了适应智能电网和新能源的使用它还具有用电信息存储、双向多种费率计量功能、用户端控制功能、多种数据传输模式的双向数据通信功能、防窃电功能等智能化的功能，智能电表代表着未来节能型智能电网最终用户智能化终端的发展方向。随着智能电

27、网的日益发展，世界各国对于智能化用户终端的需求也日益增大，据统计，在未来5年，随着智能电网在世界各国的建设，智能电表在全球安装的数量将高达2亿只。同样，在中国，随着国家坚强智能电网建设的进展，作为用户端的智能电表的需求也会大幅度地增长，保守的预计，市场将会有1.7亿只左右的需求。美国政府为升级本国电网的拨款中，就有一部分专门用于在未来3年致使13%的美国家庭(1800万户家庭)能装上智能电表。在欧洲，意大利及瑞典已经完成先进计量基础设施的部署，将所有普通电表更换为智能电表。法国、西班牙、德国和英国预计在未来10年内完成也将完成智能电表的全面推广和应用。而在中国，早在2007年，国家就提出了“智

28、慧电网”工程，其中，智能电表就是很重要的一环，通过智能电表的引入，我们的产品能够实现实时的功率反馈与方便快捷的电费缴纳、用电量查询等功能，使我们的强电箱功能更加强大、更加贴近生活。我们所采购的产品采用了最先进的IC卡技术和SMT工艺以及专用电能计量芯片和单片微型计算机为核心部件的全电子设备，各项技术指标符合GB/T18460的技术要求。1)主要功能（1）预付费功能：预收电费，剩余电量为零时自动拉闸断电。（2）合闸拉闸方式：内附开关和外附控电开关两种规格。（3）记忆功能：断电情况下表内数据可保存10年。（4）显示功能：双显示，计度器显示累计用电量，LED显示器显示剩余电量及其它信息。（5）能够检

29、测出普通电表无法检测的流量（例如插座、接线板等等）。准确计费。（6）智能调价模式可以针对用电过多的用户进行智能调价，以达到节能减排的作用。（7）拥有标准的4针脚串口，并且提供外置单片机接入API，便于集成其它智能硬件。2)技术指标（1）准确度等级：1.0级，基本误差、起动、潜动符合国标要求。（2）电流规格：2.5(10)A5(20)A10(40)A20(80)A30(120)A（3）电表常数：1600imp/kWh800imp/kWh（4）功耗<1.0W（5）非接触式（射频）IC卡专利技术：采用世界上最先进的射频IC卡及基站技术，全密封、非接触，防潮、防水、防攻击、防窃电、抗磁、抗干扰性

30、能好。（6）数据表决纠错技术：表内每个数据存放在五处，若万一数据出错，则另外几处可对其进行纠错，从而作到数据绝对可靠，万无一失。（7）高速串口通信技术：表内配置高速串口通讯IC，能够实时，高速传递电表状态与使用信息，提供的API能够方便将电表数据与家庭智能终端相同步，提升智能家居体验。4.1.4 总断路器断路器的选择我们会从以下几方面考虑：（1）断路器类型的选择：应根据使用场合和保护要求来选择。如一般选用塑壳式；短路电流很大时选用限流型；额定电流比较大或有选择性保护要求时选用框架式；控制和保护含有半导体器件的直流电路时应选用直流快速断路器等。（2）断路器额定电压、额定电流应大于或等于线路、设备

31、的正常工作电压、工作电流。（3）断路器极限通断能力大于或等于电路最大短路电流。（4）欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压。（5）过电流脱扣器的额定电流大于或等于线路的最大负载电流。因此，我们选择DW45智能断路器智能断路器是用微电子、计算机技术和新型传感器建立新的断路器二次系统。其主要特点是由电力电子技术、数字化控制装置组成执行单元，代替常规机械结构的辅助开关和辅助继电器。新型传感器与数字化控制装置相配合，独立采集运行数据，可检测设备缺陷和故障，在缺陷变为故障前发出报警信号，以便采取措施避免事故发生。智能断路器实现电子操动，变机械储能为电容储能，变机械传动为变频器经电机直接驱动，机械系统可靠性

32、提高。在目前阶段，智能断路器得到了相应的发展，具有智能操作功能的断路器是在现有断路器的基础上引入智能控制单元，它由数据采集、智能识别和调节装置3个基本模块构成。智能识别模块是智能控制单元的核心，由微处理器构成的微机控制系统，能根据操作前所采集到的电网信息和主控制室发出的操作信号，自动地识别操作时断路器所处的电网工作状态，根据对断路器仿真分析的结果决定出合适的分合闸运动特性，并对执行机构发出调节信息，待调节完成后再发出分合闸信号;数据采集模块主要由新型传感器组成，随时把电网的数据以数字信号的形式提供给智能识别模块，以进行处理分析;执行机构由能接收定量控制信息的部件和驱动执行器组成，用来调整操动机

33、构的参数，以便改变每次操作时的运动特性。此外，还可根据需要加装显示模块、通信模块以及各种检测模块，以扩大智能操作断路器的智能化功能。智能断路器基本工作模式是根据监测到的不同故障电流，自动选择操作机构及灭弧室预先设定的工作条件，如正常运行电流较小时以较低速度分闸，系统短路电流较大时以较高速度分闸，以获得电气和机械性能上的最佳分闸效果。这种智能操作要求断路器具有机构动作时间上的可控性，目前断路器常用的气动操作机构，液压操作机构和弹簧操作机构由于中间转换介质等因素，控制时间离散性大，其运动特性很难达到理想的可控状态。采取电磁操作机构的断路器利用电容储能、永磁保持、电磁驱动、电子控制等技术，当机构确定

34、后运动部件只有一个，没有中间转换介质，分合闸特性仅与线圈参数相关，可以通过微电子技术来实现微秒级的控制，通过对于速度特性控制实现断路器的智能化操作。智能操作断路器的工作过程是:当智能配电箱单片机下达分闸指令或由操作人员发出操作信号后，首先启动智能识别模块工作，判断当前断路器所处的工作条件，对调节装置发出不同的定量控制信息而自动调整操动机构的参数，以获得与当前系统工作状态相适应的运动特性，然后使断路器动作。 防火、漏电保护开关根据保护器的工作原理，可分为电压型、电流型和脉冲型三种。电压型保护器接于变压器中性点和大地间，当发生触电时中性点偏移对地产生电压，以此来使保护动作切断电源，但由于它是对整个

35、配变低压网进行保护，不能分级保护，因此停电范围大，动作频繁，所以已被淘汰。脉冲型电流保护器是当发生触电时使三相不平衡漏电流的相位、幅值产生的突然变化，以此为动作信号，但也有死区。目前应用广泛的是电流型漏电保护器，所以我们主要采用电流型的保护器。4.1.6 分路断路器基本类似于总断路器，这里不再叙述，断路器的选择较总断路器在电流通过能力上要求有所降低，但是在设备体积要求上在总短路器的要求上有所提高，因为在同一个智能电表中，分路断路器的数量可能有几个到几十个不等，模块化，标准化是分路断路器选择的一个重要依据。 网络连接线路强电箱通过网线连到路由器上，提供网络接入，而强电箱和智能插座之间的通信采用类

36、似PLC调制解调器（电力猫）的方式，将信号载在220V市电上，一个电线就可以完成输电和控制两重作用，而不使用wifi的原因一是插座和强电箱一般是埋在墙内，wifi信号不佳，二是因为强电箱内电磁环境复杂，通过wifi传输干扰大，不利于控制。整体系统示意图如图4.2所示。图4.2 系统示意图4.2 智能强电APP智能强电APP是一款具有实现实时功率反馈，自动监控统计家庭用电量，过载报警功能，同时还具有所有插座的远程控制开关，空插座查找等功能的实用家庭必备软件。APP主界面如图4.3所示。图4.3主界面示意图 远程控制开关功能它可以通过“添加遥控器”的按钮，进入选择设备阶段，通过网络搜索准确查找插座

37、遥控器的信息，若未查找到，可通过搜索插座型号，品牌等信息查找出来并根据提示您的信息，改变适配你的设备的常用按键，设备可通过声音显示是否实现启动，待设备启动后，按“确定”即可，此外，你可以根据其他需要，改变插座的适用电压，可以设置定时关闭或者拔出负载后立刻关闭等操作。每当您使用完插座后，您就可以通过软件来关闭插座，这样，即使是有孩子的家庭，也不必担心因孩子淘气，用手插入插座的事情了。远程控制开关示意图如图4.4所示。图4.4远程控制开关示意图4.2.2 实时功率反馈功能如今，越来越多的大功率电器进入了寻常百姓家，而在很多老式住宅中，供电线路能够承受的最大电流往往只有20A甚至更低，此时，一款能提

38、供实时功率反馈并在超载时报警的软件就显得尤为必要，APP通过网络与智能强电箱中的智能电表互联，得到实时的用电数据，并在超过设定值时报警，保障用电安全。功率反馈示意图如图4.5所示。图4.5功率反馈示意图4.2.3 空插座查找功能如果为空插座，说明插座进入弱电流状态，它所连通的APP就可以收到推送消息，在远程控制开关阶段，已经存好关于插座的相关信息，例如，插座在哪个屋子等等。很多用户都有这样的感觉，平时感觉插座很多，但要用时半天找不着插座，这时候，空插座查找功能是非常有用的。空插座查找示意图如图4.6所示。图4.6空插座查找示意图4.2.4 自动监控统计家庭用电量功能可以帮你管控家中电器的电源开

39、关状态。它通过一个内置芯片组的插头来检测家用电器电量使用情况，如果有什么设备进入弱电流状态，它所连通的APP就可以收到推送消息，提醒你有哪些不工作的设备正在浪费电。另外它也可以通过围篱技术（可以设定地理位置范围以动态生成提醒的技术），来检测你家中未关闭的电源，帮你在出门后自动关上他们。传统的配电箱的供电状态只有0和1，过载就跳闸，往往此时用户还在电脑等不能断电的设备上工作，突然的断电会造成巨大的损失，而智能强电箱能做到在功率超过负载警戒线时通过APP或者蜂鸣器发出警报，提醒用户注意负载情况。家中所有设备的电量耗费情况都会被它记录下来并存储到云端，换言之，你就可以大概计算一下每个月要交多少电费。

40、若要将这些数据同步到手机上，可以通过vHub设备，这个设备负责将内置芯片的插头中接收到的信息连网同步到app中，最多可以匹配16个插头，同时，统计家庭用电量让我们对自己的用电量做到心中有数，通过与邻居、好友进行网上排行，鼓励和促进大家节约能源，节约用电。自动监控统计家庭用电量示意图如图4.7所示。图4.7自动监控统计家庭用电量示意图4.3 智能插座智能插座主要由微处理器控制电路和PLC调制解调器组成，本设计选用的是意法半导体的STM32F103 VET6处理器。该处理器基于ARM Cortex-M 32位内核，专门为低功耗、低成本且高性能而设计，应用于各种嵌入式设备中。该款芯片是STM32系列

41、中的增强版F103，最高运行频率可达72MHz。不但可以满足本设计的性能需求，而且为后期功能扩展预留了空间。片上集成512KB的Flash存储器和64KB的SRAM储存器。由于ST公司为这一系列的芯片开发了功能极其全面的库函数，所以此系列的芯片自2010年发布以来，在工业控制等领域得到广泛应用。无论是从网上还是书籍上都能搜索查阅到此系列芯片的大量信息。从一定程度上降低了开发难度且缩短了开发周期。本设计选择PLC模块进行远程通信。通常所说的PLC是指利用低压配电线路传输高速数据、语音、图象等多媒体业务信号的一种通信方式，主要应用于家庭Internet“宽带”接入和家电智能化联网控制，即高速数据P

42、LC。借助PLC通信的便捷和STM32F103 VET6芯片强大的运算性能，设计一款结合这两项强大功能的智能插座，将有很大的实用价值。通过PLC连接智能强电箱并接受强电箱的统一控制，通过微处理器实时控制插座的通电情况，同时，也实时向强电箱反馈自身的状态和问题，实现插座和强电箱的双向交流。4.3.1 PLC模块的概念通常，我们上网的方式一般有：利用电话线的拨号xDSL方式；利用有线电视线路的CABLE MODEM方式，或利用双绞线的以太网方式。我们又多了一种更方便，更经济的选择：利用电线，这就是PLC！PLC的英文全称是Power Line Communication，即电力线通信。通过利用传输

43、电流的电力线作为通信载体，使得PLC具有极大的便捷性，只要在房间任何有电源插座的地方，不用拨号，就立即可享受4.545Mbps的高速网络接入，来浏览网页拨打电话，和观看在线电影，从而实现集数据语音视频，以及电力于一体的"四网合一"！另外，可将房屋内的电话电视音响冰箱等家电利用PLC连接起来，进行集中控制，实现"智能家庭"的梦想。PLC主要是作为一种接入技术，提供宽带网络"最后一公里"的解决方案，适用于居民小区，学校，酒店，写字楼等领域。广义电力线通信（Power Line Communication，简称PLC）技术早在六十多年前就应

44、用在输电线路上，用于发电厂及变电站的调度指挥通信。通常所说的PLC是指利用低压配电线路传输高速数据、语音、图象等多媒体业务信号的一种通信方式，主要应用于家庭Internet“宽带”接入和家电智能化联网控制，即高速数据PLC。4.3.2 PLC模块的原理PLC利用1.6M到30M频带范围传输信号。在发送时，利用GMSK或OFDM调制技术将用户数据进行调制，然后在电力线上进行传输，在接收端，先经过滤波器将调制信号滤出，再经过解调，就可得到原通信信号。可达到的通信速率依具体设备不同在4.5M45M之间。PLC设备分局端和调制解调器，局端负责与内部PLC调制解调器的通信和与外部网络的连接。在通信时，来

45、自用户的数据进入调制解调器调制后，通过用户的配电线路传输到局端设备，局端将信号解调出来，再转到外部的Internet。4.3.3 PLC模块的优势（1）实现成本低由于可以直接利用已有的配电网络作为传输线路，所以不用进行额外布线，从而大大减少了网络的投资，降低了成本。（2）范围广电力线是覆盖范围最广的网络，它的规模是其他任何网络无法比拟的。PLC可以轻松地渗透到每个家庭，为互联网的发展创造极大的空间。（3）高速率 PLC能够提供高速的传输。其传输速率依设备厂家的不同而4.5M45Mbps之间。远远高于拨号上网和ISDN，比ADSL更快！足以支持现有网络上的各种应用。更高速率的PLC产品正在研制之

46、中。（4）永远在线 PLC属于"即插即用"，不用烦琐的拨号过程，接入电源就等于接入网络！（5）便捷。不管在家里的哪个角落，只要连接到房间内的任何电源插座上，就可立即拥有PLC带来的高速网络。根据对PLC技术模块的介绍，则可以大致理解本设计的思维。本设计便是将插座和PLC模块结合到一起，致使插座中自带PLC模块，使得电脑等一系列家用电器实现插入电源即有网络信号。同时，PLC模块还带有反馈，传感功能，可以将电力信号等数据通过网络反馈到手机APP上，实现真正的安全无患，远程操控，方便生活。4.3.4 温湿度传感设计本设计的智能插座中除却PLC远程操控网络模块之外，还包含温湿度传感

47、设计。该设计更能体现智能插座的智能型和人性化。本设计为了增加稳定性和加快开发速度。选择的是DHT11温湿度传感器。DHT11是一款有已校准数字信号输出的温湿度传感器。精度湿度+-5%RH，温度+-2，量程湿度20-90%RH，温度050。DHT11有专用的数字模块，直接在传感器内将采集到的温度和湿度模拟信号转换为数字信号，通过单线串行通信协议将转换后的数字信号传输给STM32控制器。该传感器内部集成了一个电阻式感湿元件和一个NTC感温元件，与这两个元件相连的是一个高性能的8位单片机。其特点是响应迅速、性价比高、抗干扰能力强、工作稳定。而且每个DHT11传感器在出厂前都经过极为严格的温湿度校准，

48、在内部的OTP内存中存储着校准系数，传感器每次在处理温湿度信号时都会调用这些校准系数。外部结构极为简单，三个引脚分别是：VCC、GND、DATA。数据通过单线串行通信接口与STM32控制器进行交换。连接方便，体积小，功耗低。首先是配置DHT11传感器。通过调用DHT11_GPIO_Config(void)来配置传感器，传感器与STM32控制器是通过串行通信的方式进行连接。在STM32控制器端选择GPIOB10端口与温湿度传感器GHT11进行通信。配置GPIOB10口为输入和输出，输入时选择上拉输入。输出时选择推挽输出，以50MHz的频率输出。智能插座示意图如图4.8所示。图4.8智能插座示意图

49、5 人员与组织结构为了能够更快更好将我们的产品推向市场，我们将创办一家以智能强电产品为主打产品的高科技企业，在公司成立初期，将采取直线职能制组织结构，实行总经理负责制,对董事会负责。公司下设机构：市场部、财务部、研发部、客服部、人力资源部和生产部。创业小组成员将分别参与公司的技术开发、生产、市场营销与财务管理工作；公司还聘请了专职注册会计师、注册资产评估师作为财务管理顾问；聘请专职人员担任人力资源顾问。组织结构图如图5.1所示。图5.1组织结构图6 市场预测人类经历了农业时代、工业时代，现已进入了信息时代。那么，信息时代以后，人类社会又会进入一个什么样的时代呢？权威专家普遍认为：人类将进入一个

50、智能时代！人们将享受科技为人类带来的智能化生活方式。20世纪60年代初到80年代初，国外住宅电子化开始出现；80年代中期，形成了住宅自动化概念；国内90年代初，出现了通过总线技术对住宅中各种通信/家电/安防设备进行监控与管理的商用系统，这在美国被称为Smart Home，也就是现在智能家居的原型。目前，国内智能家居市场尚不成熟，处于起步阶段。市场进入和开发初期的目标客户群定位在高收入阶层的家庭用户，尤其是IT、电子、建筑等行业的白领阶层，对于智能家居这种理念比较容易接受，他们是市场进入的首要切入点。随着智能家居理念在人们生活中的不断深入，目标客户群逐渐调整为广大的普通家庭用户。据报道，国务院总

51、理李克强在2015年上半年的6次参观访问中，6次提到创新，4次提到了互联网+，政府的密集发声体现了国家对智能家居的关注和重视，而每年数千万套商品房的推出使智能建筑市场对智能产品的需求量将以每年150亿元的需求向上发展。07年智能家居的两个标准通过后，在未来的至少20年时间里，智能家居行业将成为中国最具发展潜力的行业之一，其市场的发展前景非常广阔。据实地调查,以均价8000元/平方米为标准，目前我市有33个高档小区，平均每个小区大约有2500左右的住房，入住率达到70%左右，仅这些小区潜在的用户就有5.8万左右，说明我市智能家居市场有很大的空间。创业团体对我市高档小区500份问卷的实地调查结果显

52、示,直接愿意购买公司产品的占14.6%,5类职业的人群占有购买欲望人数的62%，这样就会有5.8×14.6%×0.620.5万左右的用户,又有75.3%的家庭用户对本公司的产品感兴趣，作保守估计，感兴趣的潜在用户中有20%会购买公司产品，则5.8×75.3%×20%×0.620.5万左右，这样公司将第一年的市场开发期的销售数量定在1万套；考虑到第2年要以我市为中心逐渐辐射到整个东北市场，将第2年的销售数量定在2万套；第3年至第5年公司将要进军全国市场，届时智能家居行业进入发展阶段，大量企业进入此行业，行业竞争逐渐激烈。在这样的背景下我们需要开发

53、新一套甚至更多的升级版本，一是刺激老用户更新设备，而是通过更新更出色的设备去吸引更多的客户去购买，从而在群雄逐鹿的时代分得“互联网+”的一杯羹。7 营销策略7.1 营销计划市场营销划分为三个阶段，即市场进入和开发阶段、市场成长阶段和市场成熟阶段。在不同的阶段采取不同的销售渠道，销售方式和推广策略，以获得所期望的销售额。1) 市场进入和开发阶段（1-2年）主要通过多种营销渠道及广告宣传推广智能家居理念，树立品牌形象，全力攻占我市市场，并以我市为中心逐渐辐射东北地区市场。目标客户群是高收入阶层的家庭用户。市场进入阶段以智能家居理念的普及为主要目标，在我市区范围内大力推广智能家居理念及公司品牌，首先

54、应重点开发高收入职业的家庭用户，将公关策略和推广策略紧密结合。在此阶段，我们公司的销售方式为以下两种：集团直销：针对房地产开发商的楼盘采取直接攻单销售。用户直销：针对的是家庭用户的直销，目前多以豪宅、别墅等为主。2) 市场成长阶段（3-5年）由于在市场进入和开发阶段，智能家居理念已得到深入推广，产品的品牌形象已逐渐建立，此阶段本公司将大举进军全国市场。采取的主要方式为：将中国按照地理位置分为七个大区，分块实行不同的战略，在广州、上海成立分公司，在西安、成都、武汉设立办事处，积极寻找并在各大区内设立大区级经销商，为了强有力的控制分销渠道。此阶段的目标为在全国范围内树立起Charlotte智能家居的品牌，进一步加大销售渠道、各种广告的投入，重点是电视广告的投入；同时每月在网络上定期举办以“Charlotte智能家居”冠名的“互联网+”知识竞赛活动，设立奖项，通过报纸电视等媒体在全国范围内进行宣传；在各大城市加强产品的现场展示和促销活动。公司将此阶段目标客户群为广大普通家庭用户。此阶段相比市场进入和开发阶段增加了3个销售渠道，如下:（1）智能家居专卖店通过设立专业的智能