智能插座和人工智能技术的整合研究 本文关键词：人工智能，插座，整合，智能，研究
智能插座和人工智能技术的整合研究 本文简介：摘要： 智能插座作为一种新型插座，其功能较传统插座更加丰富。基于此，本研究主要针对智能插座的应用优势进行分析；并在阐述人工智能发展历程、发展趋势的基础上，分析其与智能插座的结合可行性；最后分别从功能评估、硬件构成等方面，细化阐述人工智能在智能插座中的运用，以期为人工智能的发展及智能插座的推广提供良好
智能插座和人工智能技术的整合研究 本文内容：
摘 要： 智能插座作为一种新型插座，其功能较传统插座更加丰富。基于此，本研究主要针对智能插座的应用优势进行分析；并在阐述人工智能发展历程、发展趋势的基础上，分析其与智能插座的结合可行性；最后分别从功能评估、硬件构成等方面，细化阐述人工智能在智能插座中的运用，以期为人工智能的发展及智能插座的推广提供良好的理论参照。
关键词： 人工智能; 智能插座; WiFi;
Abstract： As a new type of socket, the function of intelligent socket is richer than that of traditional socket. Based on this, this study mainly analyzes the application advantages of intelligent sockets, and analyzes the feasibility of combining artificial intelligence with intelligent sockets on the basis of expounding the development process and trend of artificial intelligence. Finally, from the aspects of functional evaluation and hardware composition, this paper expounds the application of artificial intelligence in intelligent sockets, in order to provide a good theoretical reference for the development of artificial intelligence and the promotion of intelligent sockets.
Keyword： artificial intelligence; intelligent socket; WiFi;
近年来，人工智能这一概念频繁出现于各个领域中。人工智能作为一类新型技术，其主要通过模拟、仿真等技术，为人们提供一系列智能产品。智能插座作为人们生活中常用的智能化产品之一，其在节能、用电安全保护等方面的智能性特征，为人们的日常用电行为带来了诸多便捷。人工智能与智能插座的整合，可进一步促进智能插座的发展。
1、 智能插座的应用优势
相对于传统插座而言，智能插座的应用优势主要体现为：第一，安全性优势。智能插座的运行原理为：插座中内置的智能芯片可自动监测电流，一旦发现异常电流变化，可自动响应，断开电器，避免电器的长期通电状态引发相关安全隐患或事故[1]。而传统插座则需要人为断开电器，当出现疏忽时，容易形成安全隐患。第二，节能化优势。智能插座无需过多人为干预。使用智能插座后，这种智能产品可自动检测电流大小及电流变化状况，根据监测结果自动进行断电。相对于传统插座而言，智能插座的使用可改善电器待机耗能的问题，其具有良好的节能化特征。第三，便捷性优势。除了上述优势外，便捷性优势也是智能插座的主要优势。使用智能插座后，电器的管理可由智能插座自动完成。这类智能产品的断电决策以电流大小、电流变化为依据，其决策较为可靠，可满足人们的便捷化使用要求。
2、 人工智能的发展状况
2.1、 人工智能的发展历程
人工智能的发展主要经历了以下几个阶段：第一，形成阶段。人工智能这一概念最初于上个世纪五十年代首次被提出。自此开始，以LISP语言、机器定理证明等为代表的经典技术，标志着人工智能的形成[2]。在这一时段，虽然这一新概念引起了人们的关注，但由于上述人工智能技术、产品均存在不同程度的缺陷问题，因此，其发展速度相对较慢。第二，以专家系统为代表的人工智能快速发展阶段。专家系统的出现对人工智能发展的关键意义为：专家系统实现了人工智能与实践领域的融合。如智能医疗系统可为医师的诊断提供可靠的数据支持。第三，以第五代计算机为代表的发展中期阶段。人工智能的发展积累了较为丰富的经验及技术，在此基础上，第五代计算机研制计划被提出。这一计划的出现将人工智能研究带入了新的热潮。第四，以神经网络为代表的高速发展阶段。出现于上个世纪八十年代末期的神经网络技术，标志着人工智能又一发展高潮的到来。第五，普及应用阶段。近年来，互联网与网络技术的出现及发展为人工智能的发展提供了新的方向。网络技术与人工智能的融合加速了人工智能的发展，同时推动其在家居、教学等多个领域的快速普及。
到目前为止，人工智能在人们日常生活中各个领域的普及度日趋升高。相对于初期发展阶段而言，人工智能的实用性、应用价值均产生了较为明显的变化。
2.2、 人工智能的发展趋势
根据既往人工智能的发展历程，判断这项新领域的发展趋向可能为：第一，功能集成产品方向。随着各类人工智能产品种类的不断增加，单一功能的智能产品逐渐难以满足人们的多样化要求。在这一背景下，人工智能领域可能会将开发集成功能产品作为重要的发展方向。第二，计算机与仿生科学结合方向。计算机是人工智能技术的重要依托。仿生科学作为近年来人工智能的重要方向，其主要通过研发仿生智能产品的形式，凸显产品的智能属性。该方向契合人们的需求，且有助于提升人工智能的智能水平。
3、 人工智能在智能插座中的运用
3.1、 功能评估方面
根据智能插座的应用要求及人工智能的特征，评估基于人工智能的智能插座的功能包含：第一，蓝牙控制功能。单纯的智能插座虽然可满足人们在节能、安全使用电器等方面的要求，但智能插座的使用仍然需要人为参与。而将人工智能与智能插座整合起来后，可实现不限场景、空间的便捷化智能使用控制模式。为了凸显智能插座的智能化水平，可借助人工智能技术，实现基于蓝牙的智能插座控制模式，即在使用者不接触智能插座的前提下，经蓝牙向智能插座发出指令，控制其自动运行[3]。第二，WiFi控制功能。WiFi控制也是人工智能与智能插座结合的要点之一。在日常生活中，WiFi网络的普及度较高。因此，在整合人工智能与智能插座时，可将WiFi作为智能插座、网关及硬件设备之间的关键通信媒介[4]。
3.2、 硬件构成方面
基于WiFi或蓝牙的智能插座，更加契合人们对这种智能产品智能化、便捷化应用的要求。这里以WiFi控制方案为例，分析人工智能在智能插座中的运用。
根据基于人工智能的智能插座的应用要求，可将WiFi型智能插座的运行原理设计为：采用含Cortex内核、WiFi功能的SOC芯片作为微控制器，配合继电器控制模块、电源转换模块分电量计量模块，构成整个WiFi型智能插座。其中，微控制器的枢纽———主控芯片选择Esp8266型号芯片；电源转换模块选择隔离式，运行流程为：电源转换模块借助磁性元器件变压器对流经WiFi型智能插座转换模块的220V电压进行降压处理，经三端稳压电路LM1117-3.3转换为3.3V直流电源，作为Esp8266主控芯片的供电来源。
这种硬件构成设计模式的优势在于：第一，Esp8266芯片的多接口特征可满足WiFi型智能插座的多样化运行要求。在使用由Esp8266芯片控制的WiFi型智能插座时，该芯片的AHB接口、JTAG调试接口等均可与CPU建立连接。第二，保障智能插座的低能耗特征。采用Esp8266芯片作为主控芯片，在运行期间，该芯片可根据WiFi型智能插座的应用场景（捕捉信息变化），自主切换深度睡眠、激活模式及睡眠模式。在运行期间，不同模式的变更，可有效控制WiFi型智能插座的能耗，满足用户的低能耗需求。
3.3、 继电器模块方面
继电器模块是WiFi型智能插座执行断电、通电操作的关键所在。为确保上述功能的正常使用，可选用电磁式继电器作为WiFi型智能插座的继电器模块的基本构成。这类继电器的运行原理为：当继电器线圈两端产生电压时，线圈可形成电流，由电流衍生出的磁场促使楔铁被铁芯所吸引，此时，WiFi型智能插座的楔铁活动触点可与常开触点吸合，即形成断电、通电效果。
3.4、 电能计量模块方面
在整合人工智能与智能插座时，能否充分发挥智能插座的节能特性，是决定人工智能支持下智能插座质量的关键所在。在这种新型智能产品中，电能计量模块是WiFi型智能插座耗能状况的主要影响因素。为实现上述目的，可将这种新型智能插座的电能计量模块设计为：
以HLW8012型号芯片作为电能计量模块的核心。WiFi型智能插座运行期间，GLW8012型号芯片中的ADC、PGA负责完成电流及电压的模数转换。随着智能插座的持续运行，这种芯片可自动计算出准确的电压及电流有效值，并经频率转换模式，将其转换成方波脉冲对外输出。其中，该芯片的功率计量电路可发挥电压采样、电流采样等功能。电能计量模块经这种电路收集到智能插座的电流信号、电压信号后，可经正输入端经不同引脚传输至HLW8012芯片，由芯片进行自主计算后，获得准确的电压有效值与电流有效值。
将WiFi型智能插座与电器设备连接起来后，电能计量模块可将来自于HLW8012型号芯片的功率、用电量信息等，经WiFi途径传输给用户，便于用户不定期检查其能耗状况。
3.5、 数据库设计方面
在WiFi型智能插座的服务器中，数据库无疑是其中的核心所在。考虑到WiFi型智能插座的复杂功能，可选用Mysql作为人工智能技术支持下智能插座的数据库应用系统。为避免智能插座随运行时间的延长而积累大量数据，影响智能插座服务器的运行速度，在运用Mysql系统构成数据库时，可预先做好数据库的数据冗余管理。例如，可将Ipaddress（智能插座IP地址）的数据长度及类型分别设计为15、Char；将Mac(MAC地址）的长度及数据类型分别设计为12、Char；采用Bit数据完成status（开关状态）的设计，并按照0导通、0断开原则运行智能插座的开关功能。
3.6、 智能插座APP方面
为了便于基于人工智能的智能插座的管理，可独立针对智能插座设置智能插座APP，便于用户通过该APP完成智能插座的基本连通、闭合等使用要求。
参照上述要求，将智能插座APP的软件架构设计为：第一，数据访问层。允许WiFi局域网范围内，所有智能插座的相互交互；第二，业务逻辑层。承接表现层、数据访问层的所有数据交换。对于用户在智能插座APP中产生的Java类业务实体，经业务逻辑层进行响应，并为其提供相应的数据，以保障用户经智能插座APP对WiFi型智能插座的控制。第三，表现层。表现层直接对接用户的操作界面。根据WiFi型智能插座的使用要求，在设计智能插座APP时，应在合理设计表现层功能分布的基础上，参照用户的审美需求、使用便捷性要求，设计出友好的人机交互界面。
4、 结束语
综上所述，智能插座可为人们的工作及生活带来诸多便捷。为了促进智能插座价值的发挥，应在充分重视人工智能在智能插座中应用价值的基础上，借助恰当的通信媒介，完善智能插座的功能，提高其应用便捷性及智能化水平。此外，随着人工智能技术的快速发展，还应注意不断结合该领域的研究成果，创新智能插座的研发方向，为智能插座功能的更新及进一步推广提供可靠支持。
参考文献
[1]于树科，瞿国庆，陈炜.基于STM32F107的能耗管控型物联网WiFi插座的设计[J].物联网技术，2018,8(10):100-101+105.
[2]骆德元，刘水强，周贻培，等.人工智能在智能插座中的运用[J].日用电器，2017(S1):60-64.
[3]胡锋.基于WiFi的智能插座的设计和实现[D].宁波大学，2017.
[4]陈义谱，李月强.智能插座在智能家居机器人上的应用设计[J].现代计算机（专业版），2015(34):56-59+68.
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