“十四五”期间，明确提出为贯彻落实《关于印发“十四五”节能减排综合工作方案的通知》，大力推动节能减排，深入打好污染防治攻坚战，加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系，推进经济社会全面绿色低碳转型，助力实现碳达峰碳中和目标。不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江河！能源节约方面也是如此，节能永远在乎一片雪花的重量。在我们个人或者一个家庭看来，按时给空调、热水器以及其他用电器断电不过是节约几十块的电费，可有可无。而每一个家庭节约一度电，千千万万个家庭一起努力，就是千千万万度电，这对于节约电力资源，节约化石能源起到了极大的帮助。

在大学校园里，大学生的用水用电更是一大笔消耗。据调查所知，大部分学生没有节能意识，在离开宿舍前往上课之前，没有关掉电源的习惯，空调、热水器、电脑等等都在消耗着能量，浪费着电力资源。另外，根据我们的生活常识，无论冬夏，都想进入宿舍之后就拥有一个舒适的温度，然而，这是无法实现的，如果一直开着空调就造成了资源的浪费。

并且，在手机已经普及的今天，以物联网为媒介，手机APP为操作系统的智能开关，大大方便了人们的远程控制。安装一个可以随时可以控制通断的智能开关，可以根据自己的需求随时对家用电器进行开关，特别对于空调和热水器来说，这项研究更是解决了这两项家用电器的弊端，大大方便了人们的生活，提高了人们的生活质量。对于粗心大意的人来说，在手机上安装一个简单的APP，可以在外控制家里电源通断，再也不用担心因为出门前忘记关电源而引发的安全隐患。如果因为电路失火或者有人因为用电器触电，可以及时断掉电源，避免了人身伤害。

因此，我们团队为解决以上问题，相应国家政策，进行智能化电源管理插座系统项目的开发，希望为绿色节能和每个人的美好生活贡献出自己的一份力量。

1、主控制器通过单片机构成，是整个智能插座的核心，负责整个系统的测量、控制、通信、管理等功能。比较功能、价位、使用难易程度、性能好坏、体积等因素，寻找适用的单片机开发板，学习其原理及使用方法，掌握如何将其嵌入智能插座内部电路并完成对整个系统控制功能的实现。

2、研究使用单片机开发板控制继电器装置以控制电路通断的方法及相应程序的编写，学习MSD编程和Mbed硬件开发平台，并运用所学知识撰写相应程序。

3、研究传感器种类及其功能，选用能切实方便用户—反馈用户所需数据信息的传感器。

4、了解传感器的构造，研究传感器通过无线网络向用户（APP终端）反馈具体信息（用电量、通电时间、温度）的技术手段。

5、在Android平台上开发手机APP，实现手机连网即可通过APP控制智能插座及接收传感器反馈的信息。

6、探究单片机开发板的入网方法，研究通过网络远程控制插座开关的方法，并结合Android平台上开发的手机APP，实现远程控制智能插座的功能。

7、分析智能插座内部电路各元件参数对装置性能的影响，加上过载保护和防雷模块，从而优化装置性能。

8、合理规划布局智能插座的内部空间，在保证基本功能达成的基础上实现插座的便利化、简洁化。

1、物联网：

从国际上看，欧盟、美国、日本等国都十分重视物联网的工作，并且已作了大量研究开发和应用工作。如美国把它当成重振经济的法宝，所以非常重视物联网和互联网的发展，它的核心是利用信息通信技术(ICT)来改变美国未来产业发展模式和结构(金融、制造、消费和服务等)，改变政府、企业和人们的交互方式以提高效率、灵活性和响应速度。把ICT技术充分用到各行各业，把感应器嵌入到全球每个角落。并利用网络和设备收集的大量数据通过云计算、数据仓库和人工智能技术作出分析给出解决方案。把人类智慧赋予万物，赋予地球。他们提出“智慧地球、物联网和云计算”就是美国要作为新一轮IT技术革命的领头羊的证明。按欧盟专家讲，欧盟发展物联网先于美国，确实欧盟围绕物联网技术和应用作了不少创新性工作。在北京11月全球物联网会议上，他们介绍了《欧盟物联网行动计划》其目的也是企图在“物联网”的发展上引领世界。在欧盟较为活跃的是各大运营商和设备制造商，他们推动了M2M(机器与机器)的技术和服务的发展。

我国在“物联网”的启动和发展上与国际相比并不落后，我国中长期规划《新一代宽带移动无线通信网》中有重点专项研究开发“传感器及其网络”，国内不少城市和省份已大量采用传感网解决电力、交通、公安、农渔业中的“M2M”等信息通信技术的服务。

作为国家层面成立了《传感器的网络标准工作组》。而中国通信标准化协会也启动了基于互联网的物联网和基于电信网的物联网的相关标准和研究课题的申报工作。中国的几大电信运营商积极投入“物联网”的技术开发和应用的工作：物流信息化、公交视频化、校讯通、农村信息化、渔牧业监控、水文水质等。

2、智能插座：

智能插座通俗的说是节约用电量的一种插座，节能插座的理念很早之前就已经生成，到目前为止已经发展的比较广泛，但是技术上还有待于进步。有的高档节能插座不但节电,还能保护电器,说它保护电器,主要是从它有清除电力垃圾的功能,有的还加入防雷击、防短路、防过载、防漏电的功能，消除开关电源或电器时产生电脉冲等功能。该系列产品是集一路可编程(PLC)自动控制安全节能转换器和电器智能化待机节电插座于一体的新型智能安全插座。该类型智能插座主要功能是节电、安全 。主要用于家用及办公用电器，将智能IC芯片嵌入插座中自动在线检测电流变化从而实现电器待机自动断电，解决“待机能耗”问题。该类型智能插座采用红外线感应的方式来开启电源，不改变人们原有使用电器的习惯，使用更方便，真正做到省电。并且内设防雷电、防高压、防短路、防过载的功能，真正做到安全。该智能插座系列插座会自动检测电器的电流变化从而断电，彻底消除待机能耗问题，节能减排、绿色环保。

我们根据已有的资源和现状，将对智能插座进行了优化和改装，可以通过物联网，利用手机APP进行控制智能插座的开关。

1、手机APP操控插座的开关以控制电器。

摆脱了常规使用专门遥控器的方法，只需在手机上下载相应APP即可控制。这样不仅方便了客户让他们无需增加任何新负担，还能随时随地的了解所使用的电器的情况，自主开关。我们也专门对于APP的运行进行优化，保证在使用期间能不影响手机的正常运行，并及时准确的接受电器的反馈信息，将客户的指令准确无误的返还给电器。

2、对于电器的状态能有全面的监控。

在单片机开发板内我们植入了时间系统模块，既可以记录运行时间又可以进行定时开关。植入了温控系统，可以反馈室内温度数据。以空调为例可以即时将空调的状况以及室内温度的情况反馈给客户，让其能根据自己的需要提前做出调控，随时将室内温度控制在自己的需求内。还设计了“看门狗程序”，当单片机受到外部的干扰引发故障，可以自主复位单片机，来保证不出意外。

技术路线

1.硬件设计与开发

l  选用高性能、低功耗的WiFi模块，确保插座的稳定联网和快速响应。

l  设计智能插座的外观和结构，保证安全易用，同时考虑美观性。

l  集成多种传感器，用于实时检测负载的电压、电流、功率和用电量等信息。

l  配备小显示屏，显示温度、通电时间等状态信息，方便用户直观了解电器工作情况。

2.软件设计与开发

l  开发支持Android主流操作系统的手机App，实现与智能插座的无线通信和控制。

l  设计用户界面，简化操作流程，提供友好的交互体验。

l  实现本地和远程控制功能，用户可随时随地通过手机App操作插座。

l  开发定时功能，支持通过手机App或插座开关进行本地设置，实现定时开关电器。

l  实现实时状态反馈功能，将电器工作状态实时推送至手机客户端，方便用户监控和调整。

3.系统集成与测试

l  将硬件和软件模块进行集成，形成完整的智能化电源管理插座系统。

l  进行系统测试，包括功能测试、性能测试和安全测试，确保系统的稳定性和可靠性。

l  根据测试结果进行优化和调整，提升系统的性能和用户体验。

拟解决的问题

1.节能问题

通过智能控制，实现电器随用随开，避免待机功耗，降低能源消耗。

2.便捷性问题

提供手机App操作界面，方便用户随时随地进行远程控制。支持定时功能，减少用户手动操作的繁琐性。

3.智能化问题

通过传感器实时检测电器工作状态，实现智能反馈和调节。支持多种电器设备的控制，满足不同用户的个性化需求。

预期成果

本团队的最终成果为一款受手机APP远程控制的智能插座，其具备以下功能和特点：

1、内置WiFi模块，利用WiFi网络，让智能手机在联网条件下，能通过App操作打开或者关闭指定的电器。插座支持Android主流操作系统，下载应用程序，就可以实现本地、远程自由控制，同时手机客户端可对多个智能插座进行控制。

2、智能控制插座能够实现定时给电器供电，在工作时间之外把电器的电源切断。由于智能插座能够做到让电器完全断电，对于空调、电热水器等待机功率较大的电器，使用智能插座控制后就能做到随用随开，从而达到节能的效果。 

3、智能控制插座可做定时设置，定时开关电器，从而避免不必要的电浪费，并且，定时功能不仅仅可以通过手机APP进行设置，还可以在插座上通过开关做本地设置，使用电系统更加智能化。

4、智能插座没有复杂的安装流程，完全不需要安装、布线，只要插在现有的插座上即可使用。另外，智能控制插座可用于空调、热水器、电视机、电热毯等电器，用途广泛，用户使用起来方便简洁。

5、智能插座支持实时状态反馈，内部含有多种传感器，可以检测负载当前的工作状态，如电压、电流、功率、用电量等，将电器工作状态实时反馈到客户端，方便用户调节。除此之外，智能控制插座配有小显示屏，用以显示温度、通电时间等信息，以便用户对电器的使用有更好的掌控。

2024 年 4 月至 2024 年 6 月，对智能插座需求进行调研，初步确定智能插座需要实现的功能。根据智能插座功能选择合适的元件，学习相关元件的工作原理和特性。

2024 年 6 月至 2024 年 7 月，学习电路设计的基本原理和方法，针对已确定的功能和元件设计电路，并通过Multisim软件对电路进行模拟，以测试其合理性。

2024 年 7 月至 2024 年 8 月，学习使用Altium Designer软件，对已有电路进行电路板设计，根据电路原理图对已有电路板进行焊接，完成硬件设计。

2024 年 9 月至 2024 年 12月，学习单片机的原理应用和相关通信协议，针对上述电路板进行软件开发，制作出成品。

2025 年 1 月至 2025 年 2 月，对完成开发的电路板进行调试，排查电路运行过程中存在的问题并进行修正。

2025 年 3 月至 2025 年 4 月，完成结题工作。