电力线载波通信技术的智能家居系统.pdf

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1、万方数据第25卷第3期电力自动化设备v01．25No．3@2005年3月ElectricPowerAutomationEquipmentMar．2005基于电力线载波通信技术的智能家居系统祁明晰1，祁昶2，黄天戍2(1．武汉科技大学城市建设学院，湖北武汉430070；2．武汉大学电子信息学院，湖北武汉430079)摘要：提出了一种标准的、易于实现的智能家居系统方案。详细说明了智能家居系统的结构、嵌入式的LDnWorks智能控制节点硬／软件设计及嵌入式Web服务器硬／软件设计。智能家居系统利用总线技术和嵌入式技术将家用电器设备集成到一个家庭内部网络中。并利用

2、220V电力线为网络通信总线．实现了信息线路与动力线路并线的电力线载波通信。关键词：智能家居；总线技术；嵌入式技术；电力线载波通信；远程访问中图分类号：TM925文献标识码：B文章编号：l006—6047(2005)03—0072—041智能家居系统结构设计基于电力线载波技术构建的智能家居系统[¨包括灯光、家电、采暖通风、安防报警四个智能控制子系统。各子系统有以下功能。a．灯光控制系统是完成对家中所有照明设备的开、关、亮度调节及状态显示。b．家电控制系统是完成对家中所有家电的统一控制和管理。c．温度采暖及通风控制系统可以根据外界的变化．自动调节家里的电动窗

3、帘的开度，抽风机或换气扇的启停．空调的启停与温度设定等。d．安防报警系统中的防盗报警功能是具有安全防范功能，当坏人破门而入时，本系统自动鸣笛报警的同时，通过您设定的手机或电话通报用户并拨通所在小区的报警电话：火灾报警功能是当安装在家中的烟雾传感器检测到危险信息时，本系统自动鸣笛报警的同时．通过您设定的手机或电话通报用户并拨通火警电话：防煤气泄漏功能是在家中安装燃气感应器、实时监测是否有煤气泄漏的危险信息．当出现煤气泄漏时，系统自动关闭煤气阀门并向Web服务器发送报警信息：报警解除功能是在家中您可以通过综合控制器单键设防／撤防报警系统，不在家中时，您也可通过

4、因特网访问家中的Web服务器对确定的误报警进行解除。该智能家居系统依照其通信方式是一个两层体系结构系统，系统结构如图1所示。上层为中心控制层包括嵌入式Web服务器、中心控制器和家用电脑．下层为bnWorks现场总线层包括所有的家用电器控制、视频监视、燃气控制、照明控制、通风控制等单元。收稿日期：2004—09～lO；修回日期：2004—12—02匾墓卜埋訇圈圆fIg．1’1hearchjtec￡ure砸bomeautomanonsystem中心控制层中的中心控制器是住宅内部网络的中心管理单元。接收住户的控制指令。而嵌入式Web服务器和家用电脑则将住宅内部网

5、络接入Intemet，使得该智能家居系统具有了远程监控功能。住宅中安装的所有电器设备都通过嵌入式的LonWorks智能控制节点挂接到家庭中的220V电力线上，形成一个以LonWorks现场总线为平台的控制和监测网络。利用标准的嵌入式的knWorks智能控制节点。该总线可兼容来自不同公司或生产厂家的电器设备。采用现场总线结构组建监控网络可方便地去除和增加控制节点，而且将对电器设备的控制分散到了各个智能控制节点中，实现了真正意义上的集中管理和分散控制㈦。众所周知，住户在搬人住宅后首先铺设的就是220V电力线路．传统的智能家居系统为完成对电器设备的控制和监测功能

6、还必需铺设专门的通信线路，而直接采用通信线路和动力线路并线的方式则节省了通信线路的铺设费用。因此。采用住宅中的民用220V电力线作为现场总线通信的物理传输介质可大大降低智能家居系统的安装成本。采用民用220V电力线为通信传输介质的现场总线结构使得该智能家居系统具有很强的通用性和兼容性，可大万方数据第3期祁明晰，等：基于电力线载波通信技术的智能家居系统固大降低系统的初期投入，更可方便系统后期的更新和维护。住户如想添置设备只要购买一个标准的嵌入式knWorks智能控制节点就可将新设备挂接到住宅中的控制网络上。2嵌人式智能控制节点设计同工业测控系统一样，智能家居

7、系统也是一个复杂的控制系统。其中包括了各种各样的被控设备，如各种来自不同厂家或公司的家用电器、照明、燃气阀门、燃气报警器、视频摄像头等设备。利用LonWorks总线为统一的通信平台，将这些设备组建成网。虽然这是一个不错的办法，可是如何将这些电器设备连接到LonWorks总线上就成了系统首先要解决的问题。在knWorks总线和电器设备之间必须要有一个智能控制单元或者称为智能接口。该智能控制单元不但完成对电器设备的本地控制．而且还必须可接收来自knWorks总线的控制指令和向中央控制单元发送该电器设备采集的各种实时状态量如电流、电压、温度等。2．1智能控制节点

8、的硬件结构采用PLT一22电力线收发器和神经元芯片Neu．ronC