[發明圈]一大學生發明“物聯網開關”

一大學生發明“物聯網開關”

開啟智能家居省電新模式

□周刊記者  蘇弼坤  文/圖

現在家居生活中，智能化已經成為新的發展方向。越來越多的家庭使用了智能化的家居電器。“我設計的開關，將有助于家居裝修的安全節能。”昨天上午，在黃淮學院“創客中心”，記者見到了該院機械與能源工程學院電子科學與技術專業的申浩杰。他用了半年多時間，研發出物聯網智能開關，實現了無線、遠程控制，并且此開關不耗電。

申浩杰調試開關。

申浩杰展示自己發明的物聯網無線動能開關。

從小就有靈巧雙手的農村孩子

“我小時候住在洛陽嵩縣的農村。因為生活在山溝里，所以沒什么玩具可以玩。但是看到電視里很多小朋友都有玩具，我也不愿意空著手。”申浩杰說，他和村里的其他孩子不一樣，那時候大家的玩伴都是牛羊等之類的家畜，家里有錢的會買個變形金剛。但他為了有自己的玩具，就動手做。家里廢舊的軸承，他會在上面加一個木棍，當小推車玩。家里廢舊的書籍，他不舍得扔掉，用剪刀進行裁剪，折疊成各種折紙。上小學的時候，他就能用紙折出好幾種千紙鶴。

不過，讓他記憶最深的是幫媽媽刷奶瓶。申浩杰說，妹妹比他小好幾歲。他上小學時，妹妹只有一歲多。因為妹妹平時喝奶粉比較多，母親總是為刷不干凈奶瓶而發愁。

“奶瓶自帶的小刷子只能把奶瓶壁刷干凈，但是瓶底和瓶壁的拐角處很難被刷到。為了幫媽媽刷奶瓶，我專門做了一個新型的刷子。”申浩杰說，其實那個刷子是用牙刷做的——用火把牙刷頭燒軟，再把牙刷頭彎成想要的曲度，這樣就能把原本刷不到的地方清理干凈。現在他家里有好幾個不同彎曲度的牙刷，都是用來清理家中犄角旮旯處的。

高中時產生了“智能開關”的想法

其實，申浩杰現在設計的這個物聯無線動能開關，早在他上高一時就有了類似的想法。

申浩杰說，他上高一時，因為家里有了一些積蓄，便買了房子，從農村搬到了城里。因為生活水平不斷提高，他家也在不斷增添家具。上高中時，他在農村用的小木床被一個嶄新的“席夢思”替代。因為他的小屋空間有限，而大床又太長，所以他就把床頭調了個位置。可這么一來，原本安在床頭的雙向開關便成了沒用的擺設，晚上睡覺前或起夜需要開關電燈時，必須跑到開關處，很麻煩。那時他便想，要是能把原來的開關挪到新位置該多方便啊。

“那時候我想過改動原來的開關線路，但我和家人對電路都不了解，而找專業人員改動的話，一方面需要費用，另一方面會影響室內布局的美觀，所以就放棄了。”申浩杰說，雖然上高中的他根本不知道什么是智能家居，而且那時智能家居還沒有出現在普通人家，但他想，能不能設計一個控制電燈啟停的無線開關呢？

2014年，申浩杰以優異的成績考入黃淮學院機械與能源工程學院電子科學與技術專業。“選擇這個專業，與我的性格有關，也和高中時家里的那個開關有一定的關系。”申浩杰說，因為心中的想法，促使他在大學期間要實現這個夢想。

一次家博會促使他實現夢想

“2014年剛開學時，我就迫切希望學校能夠給我提供一個平臺，讓我實現自己的夢想。恰恰在這時，學校組織了一次外出學習活動，讓我真正見識了什么是‘智能家居’。”申浩杰說，2014年9月，學校組織學生到上海參觀“國際智能家居博覽會”。在那次家博會上，來自世界各地的智能家居企業展示了家居領域的未來科技產品。也就是那次參觀學習，讓他認識到了物聯網的強大，同時他發現自己當初設想的“無線開關”好像太小兒科了。

在新興的物聯網熱潮中，物聯網智能家居行業無疑是領頭羊，各種智能家居產品正逐步走進人們的生活中。

傳統的有線式開關，安裝時需在家庭裝修時把線路提前排好。走明線影響室內美觀，而走暗線則需砸開墻壁，且位置固定、使用死板，讓不少家庭用戶頭疼不已。而市場上的普通無線開關多為遙控式，不僅需要經常更換電池，而且信號傳輸距離有限，甚至會出現信號交叉的錯誤，無法很好地滿足消費者的需求。

設計出能夠遠程控制的開關

“從上海回來之后，我開始著手設計智能開關。起初我設計的無線智能開關，只是一款免布線且能遠程控制的智能開關。”申浩杰介紹，他最初設計時只想到讓開關采用無線控制，即電燈和開關之間無需布線，由無線信號進行傳輸控制，且對信號進行了特定的編碼，防止錯誤控制，可做到一控多和多控一。

申浩杰當時還只是大一的新生，雖然課程中開設有《信號與系統》，可他除了知道模擬信號和數字信號之外，并沒有學到能運用到實際操作中的知識。為了盡快掌握新知識并運用到自己的設計中，申浩杰每天都會去找大二甚至大三的學長尋求幫助。周末時，他常在網絡論壇上學習，為的就是在設計開關時不讓控制器出現“串碼”的情況。

一次偶然的機會，他看到一個小朋友的玩具，讓他開始對開關進行升級。

“一天晚上，我走在回寢室的路上，看到有一個小朋友拿著一個忽明忽暗的手電筒在玩。開始我以為小朋友是自己控制手電筒的亮光，走近了才知道，那是一個手壓式自發電的手電筒。”申浩杰說，這種手電筒的工作原理就是只要人用手壓幾下手電筒的開關，電燈就能持續亮一會兒，燈滅的時候重復按壓動作，能給燈供電，其主要部件就是一個自發電裝置。

“如果把這個自發電裝置安裝到自己的遠程控制開關中，只要按壓一次開關，其發電量就足夠信號發射裝置發射一次指令，這樣一來，就能避免經常換電池的弊端。”申浩杰想。

后來，在遠程控制方面，申浩杰在開關上除了安裝了信號發射裝置外，還利用物聯網遠程控制模塊，在手機端安裝了相應的APP，即便人遠在千里之外，只要有互聯網，便能通過網絡控制開關。這樣一來，他設計的開關，就具備了免布線、不耗電、遠程控制的優點。

希望自己的發明被運用到生活中

無線智能開關不僅可以避免布線的麻煩，而且做到了零耗能、無污染，并且無論人在哪里都可以通過手機隨時控制，具有物聯網智能家居生活環保、簡捷、方便的優點。

申浩杰說，2015年9月，他做了一次市場調查，發現電工電氣行業對智能技術的應用越來越深入，家居、酒店、賓館、KTV、茶樓等智能化設備受到人們推崇。無線智能開關是第三代普通翹板式開關之后的重要產品，取代傳統開關只是時間的問題，由此產生的市場“錢途”難以估量。

申浩杰介紹，雖然目前傳統開關依然有成本低、價格低的優勢，但隨著智能化數字時代的到來，特別是無線智能開關的產生，人們將對傳統開關越來越不滿意，將傾向于使用方便、節能的無線智能開關，渴望在日常家居生活中體驗到智能生活。

申浩杰說，他研發設計的物聯無線動能開關目前還處于起步階段，市場競爭能力相對較弱。待時機成熟時，他希望自己的設計能被運用到實際生活中。