基于物联网的家用式节能台灯路由器获奖科研报告

基于物联网的家用式节能台灯路由器获奖科研报告

摘要：本产品基于太阳能发电技术、物联网技术、单片机技术，以节能环保为目的，通过组合创新的方法，将太阳能发电板，台灯，路由器三个本不相干的物品组合在一起，即创造出一款家用式节能型台灯路由器。

（1）台灯部分可以根据外界光照强度，自动对节能灯

（2）珠组进行亮度调整或通断，达到智能节电的目的。

（2）太阳能电池板可以在光照充足的时候，收集电能并将其储存在锂电池中。

（3）通过物联网技术，用户在手机端进行云登陆，在其无需用电器并且用户远离用电设备的场合，自行关断用电设备，达到了节电的目的。

（4）将路由器与台灯两个家庭必需品进行组合，能够有效解决家庭无线上网和灯光照明的问题，减小了占用空间，具有单一台灯或无线路由器无可比拟的优点。

（5）利用单片机控制技术，通过stm32f103c8t6型号单片机，实现电池电量的管理与基于物联网的远端控制功能，将上述功能部件以一定控制逻辑关系有机地组合在一起，从而形成一个完整的作品。

关键词：智能节电;物联网技术;电量管理;远端控制

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前言：通过调查研究，路由器作为必不可少的家用电器，在大多数家庭中往往会忽视掉其耗能，对其进行全天不断电处理，而且台灯同样作为家庭必备电器，在随手关灯的宣传之下，仍有一大部分人在离开时忘记关闭。这两种常用电器，虽然并不会在短时间内产生较大的能耗，但一旦大部分人都不重视日积月累，将会给社会带来一笔巨大的能源浪费。若人们离家之后还能知晓家中电器是否断电并对其进行操控（断电处理），将会很大程度上避免一部分资源的浪费，因此在远端对台灯与路由器的通电状态监视与控制是十分重要的。另外随着太阳能发电技术的不断成熟，太阳能转换效率不断提升，对太阳能的利用可行度也在提高，因而通过收集太阳能轉化的电能，并加以利用，将达到节约能耗成本的要求，实现节能减排。物联网概念的出现为智能家居的发展提供了新的方向[1]。本台灯路由器产品通过物联网远端操控技术与太阳能发电技术，达到家庭的低碳减耗，进而社会的节能环保的目的，其不仅在经济方面，而且在环境保护方面都具有深远的意义。

1设计方案

产品技术路线如图一所示。

本小组研究设计了一种家用式节能台灯路由器，其中包括控制电路设计，外观设计，代码的编写。

本作品控制电路采用模块化设计的方法，将主控芯片、太阳能发电板、路由器、GPRS模组、节能灯珠等模块化，分别构成各自的外围电路，最后将上述模块以一定规则有序地连接在一起，便构成了此产品。

本产品采用STM32f103c8t6作为主控芯片，通过STM32单片机操控继电器以实现对节能灯珠组与路由器的操控，通过STM32的ADC模块对太阳能充电锂电池组的电量进行采集，实现对电池充放电的保护，通过光敏二极管对环境光照强度进行采集，实现自动控制台灯亮灭的目的，通过GPRS模块接入机智云，实现数据的云端共享。产品使用者可以通过手机接入云端，从而轻易的监控实时数据。

（1）家用式节能台灯路由器台灯部分，可以根据外界光照强度，自动对节能灯珠组进行调整，即当外界光照强度过低并且设置模式为自动调整时，台灯将自动打开或者亮度增加，当外界光照强度过高并且设置模式为自动调整时，台灯将自动关闭或者亮度降低，从而达到智能节电的目的。

（2）通过机智云平台，开发一款专用手机app，可以在远端查看与调节台灯路由器的状态，如查看台灯与路由器的通电状态、独立操控台灯与路由器、设置运行模式、设置光照阈值等等，极大的方便了用户的使用，使用户不必近距离手动操作开关就能实现对台灯或路由器的接通与关断操作，并且解决了普通智能家居必须依靠路由器所提供的WiFi而无法对路由器进行操作的尴尬，通过实时查看台灯与路由器的通电状态，可以在用户无需用电器并且用户远离用电设备的场合，由用户自行关断用电设备，从而从客观层次解决了用户无法及时关断用电设备而造成用电浪费的问题，达到了节电的目的。

（3）利用太阳能板收集电能，将电能储存于锂电池组中，并对锂电池充放电进行电源管理，防止过充与过放。对台灯路由器进行供电转换，实现锂电池与外部供电电源的切换，对电能进行合理利用，达到节电目的。

2工作原理及其样品展示

下面是其控制原理图和供电关系图。

供电系统采用外接电源与锂电池组两种供电方式

利用上述原理及设计思想，手工制作本产品样品实物如图4所示。

3创新点及应用

1）利用物联网技术对台灯路由器进行云端管理，达到节电目的。

2）通过对光照的感知，实现对台灯的智能管理。

3）运用组合创新的方法，将台灯与路由器有机结合在一起。

在全国各个地方，台灯与路由器是每个家庭必备的电器，需求量十分巨大，我们的家用式节能台灯路由器应用前景十分广阔，其中原因主要有以下两个方面。

一方面，物联网是泛在网的一种应用形式，不同于传统网络，旨在实现人与物，物与物的智能通信，应用于实际系统具有很好的创新指导作用[2]。我们采用了物联网万物互联的思想，将产品接入物联网，无论身处何地，只要手机连入互联网，登入应用，即可在云端查看与操控设备，及时将无用的耗电设备关掉，实现节能环保，为用户节省一笔可观的电费支出