基于全电力线的智能家庭自动化技术研究

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1、中国科协2005年学术年会11分会场暨中国电机工程学会2005年学术年会论文集基于全电力线的智能家庭自动化技术研究王英男（沈阳供电公司，辽宁省沈阳市110003）关键词：电气工程，电力线通信网络，智能家居，宽带接入摘要：本文立足于电力线通信技术，介绍了作者研制的一种基于全电力线的智能家庭自动化系统。该系统充分利用已有的电力线资源，将电力线高速数据通信技术、低速通信技术和智能家居控制技术有机结合起来，构建了基于低压配电网的集INTERNET上网、智能家居控制于一体的智能化小区，为智能家居的发展提供了崭新的实现方式。文中介绍了基于全

2、电力线的智能家居自动化系统的系统结构和实现的功能，重点论述了室内电力线通信网络所采用的电力线载波通信技术。室内电力线通信网络由低速和高速两个网络混合组成，对于表计等数据较少的量采用低速网络实现传输，对于图像、网络接入等采用高速网络实现。低速网络采用窄带电力线扩频技术，高速网络采用OFDM技术，通过窄带扩频和OFDM技术消除电力线网络的频率选择性、多径衰落以及强噪声干扰对数据传输可靠性的影响。合理采用高速、低速电力线载波通信技术实现家庭自动化，不仅降低了系统的整体造价，避免了穿墙打洞，增强了系统的灵活性和扩展性，同时也将家庭管理和

3、信息接入整合为有机的统一体，实现对家庭自动化、信息接入、小区数字化服务的一体化控制。一、前言近年来，随着网络技术和通信技术的突飞猛进，人们不仅对家居的自动化和信息化程度要求越来越高，而且对家用设备控制的灵活性以及对外部信息获取的方便性提出了更高的要求。这些要求的实现都离不开家庭内部的网络和小区内的网络，只有建立智能家庭自动化，进一步构建智能化小区才能真正满足家庭自动化和信息化的要求，有效提高家庭的生活质量。因此对智能社区和智能家庭自动化系统方面的研究已成为信息产业中一个新世纪的研究热点。尽管目前国内家庭自动化以及家庭网络技术得到

4、了相当程度的发展，许多智能楼宇和智能住宅层出不穷，但这些网络都是基于布线的，因此在应用灵活性以及应用范围上都有一定限制。建筑开发商和用户都迫切希望能够提供一种基于电力线载波数据通信的家庭自动化系统，这样可以大大拓展家庭网络和自动化技术的应用领域。1中国科协2005年学术年会11分会场暨中国电机工程学会2005年学术年会论文集智能家居自动化和电力线载波通信是两个蓬勃发展的崭新学科。随着电力线载波通信技术的发展，特别是电力线高速通信技术的发展和成熟，将电力线载波通信技术引入智能家居领域将会对智能家居的发展和普及起到积极的推动作用。沈

5、阳供电公司和中国电力科学研究院在已经研制出的电力线高速载波通信产品的基础上，研制出电力线低速载波通信和高速宽带接入系统相结合的、基于全电力线载波通信技术的智能社区和智能家庭自动化系统，构建了基于低压配电网的集INTERNET上网、智能家居控制于一体的智能化数字小区，为电力线通信技术和智能家居的应用开辟了新的领域。二、系统结构及主要功能智能社区和智能家庭自动化系统是一个基于计算机网络的智能住宅管理控制系统。鉴于我国家庭居住环境多以小区为单位，作者将所研制的智能家庭网络系统分成数字家庭网络、住宅接入网络、小区管理中心控制平台三大部分

6、分别加以实现，如图1所示。中央Internet小区管理中心数据服务器控制服务器电话机路由器小区局域网（PLC、ADSL、以太网）等小区管理接口N家庭控制网关HCT......电力线接口电力线接口高速室内低压电力线低速信宽图电息带上热气水电应红门窗燃气照明家用警灯像监控力线音家量表表表急外磁磁泄漏系统电器警铃电网表模模模按模模模探头控制控制模块块块钮块块块模块模块模块响块图1智能家居管理控制系统示意图数字家庭网络是基于网络智能控制终端（HomeControlTerminalonNetwork，以下简称HCT）的集中控制系统，通过它

7、完成对家庭内部各种传感器、表计及控制器的数据采集和控制，以及信息接入、图像传送等功能。家庭内部网络的数据传输采用低压电力线载波的通2中国科协2005年学术年会11分会场暨中国电机工程学会2005年学术年会论文集信方式。对于表计、灯光控制等数据较少的量采用低速电力线载波技术实现传输，对于图像、网络接入等信息传输采用高速率电力线通信方式实现。住宅接入网络是小区局域网到住宅家庭网络的延伸，可以利用电力线宽带接入网络组成(接入速率为14Mbps或45Mbps)，或采用其它宽带接入方式，如ADSL、LAN等。小区管理中心是基于以太网的信息

8、平台，采用C/S与B/S相结合的系统结构，主要由中心管理服务器、控制工作站及互联网接入网络路由器组成，完成对整个小区数字家庭网络的集中控制。高、低速电力线载波技术在该系统中的灵活应用，使智能家居系统以崭新的方式呈现出来。从图一我们看到采用低压电力线低速载波技术，