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电力线载波

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基于电力线载波的智能家居控制系统研究

导读: 电力线载波通信技术是指利用配电网中的电力线作为传输媒介,实现数据传递和信息交换的一种技术。将电力线载波通信技术应用于智能家居控制系统中,不仅减小了布线麻烦,而且符合家庭网络通信的特点。

  引言

  智能家居是以住宅为平台,兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化,集系统、结构、管理、服务于一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。

  目前,智能家居控制技术主要分为有线方式和无线方式两种。有线方式又可分为RS-485现场总线以及电力线等。RS-485和现场总线技术存在布线麻烦、可扩展性差等问题;无线方式虽然无需综合布线,但组网较复杂,且容易受干扰。电力线载波通信(Power Line Communication,PLC)技术是指利用配电网中的电力线作为传输媒介,实现数据传递和信息交换的一种技术。将电力线载波通信技术应用于智能家居控制系统中,不仅减小了布线麻烦,而且符合家庭网络通信的特点。

  1电力线载波通信及智能家居控制系统

  1. 1电力线载波通信技术

  电力线载波通信是利用专用的调制解调芯片对数据进行调制,并加载到工频50 Hz的电力线上发送出去,然后再接收、解调、恢复为数据的过程。

  常用的传统低压电力线载波通信一般采用频带传输,利用载波调制将携带信息的数字信号的频谱搬移到较高的载波频率上。基本的调制方式分为幅值键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)。随着电网结构的日趋复杂及人们对通信质量要求的不断提高,传统电力线载波通信方法已不能满足需求。目前,电力线载波通信的常用技术有扩频通信技术、码分多址复用技术和正交频分复用技术。扩频技术又可以分为直序列扩频(DSSS)、跳频扩频(FH)、跳时扩频(TH)和线性调频(Chirp)等,有些采用抗干扰能力更强的双频窄带技术来提高通信的可靠性。

  1. 2智能家居控制系统

  智能家居控制系统控制着家庭中各种设备的运行,如家用电器设备、照明系统等的开启、关闭及工作状态的调节,进行安防报警,以在网络上传输信息(主要为控制信息以及一些物理量的参数)。由此可见,对智能家居控制网络实时性要求不高,但对信息传输的可靠性要求较高。这是因为它传输的信息是各种设备的控制信息,错误信息不仅可能导致设备的非正常工作,而且也会导致设备的损坏。电力线载波通信技术具有传输速率高、抗干扰能力强等特点,可满足智能家居控制系统的要求。

  智能家居控制系统整体构架,主要包括家庭中心控制器、家庭网关和控制器。家庭控制网络是以低压电力线为物理通信介质组建的智能家居控制网络,具有家电控制、照明控制、安防报警等功能。家庭中心控制器(计算机)作为整个智能家居系统的核心,把外部网络与家庭控制网络有机地连接,实现家庭控制网络与外部网络的信息互通。家庭网关负责接收处理中心控制器下发的命令和遥控器的无线信号,并上传中心控制器要求的状态信息;同时,还要负责远程控制命令的验证。控制器作为控制网络的命令执行部分,完成家庭网关下发命令的操作。

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