基于載波技術的家用電器智能控制系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于載波技術的家用電器智能控制系統，包括PLC網關、數據集中器和若干個智能終端，所述智能終端由數據集中器控制管理，所述數據集中器由所述PLC網關控制管理，所述智能終端通過身份識別模塊與所述數據集中器電連接。本發明不僅能夠穩定、可靠、低延時的實現遠程訪問功能，而且能夠通過智能終端直接同家用電器相連接，并通過數據集中器負責管理一路電力線上的智能終端。
【專利說明】
基于載波技術的家用電器智能控制系統
技術領域
[0001]本發明屬于電氣控制技術領域，尤其是涉及一種基于載波技術的家用電器智能控制系統。
【背景技術】
[0002]隨著信息技術的快速發展，特別是隨著經濟的快速增長，人們對家居設備信息化、智能化的需求越來越大，對居住環境的安全性、舒適性的要求也越來越高，家庭住宅中對智能化的需求呈現多樣性的趨勢。
[0003]在此背景下，智能家居的概念應運而生，所謂智能家居就是以住宅為平臺，利用先進的網絡通訊技術、綜合布線技術將與家居生活有關的各種設施集成，提供統一的管理平臺，讓家居生活變的更加舒適、安全、節能。通常，智能家居系統應該能夠將家庭內部各設備通過一定的傳送介質連接起來，對內實現資源共享，對外能通過網關與外部網進行互聯，提供遠程訪問控制的功能。
[0004]伴隨著嵌入式技術、網絡信息技術的快速發展，越來越多的家用電器融合了豐富的計算機和通訊技術。然而，目前各種家電設備之間并無一個統一的通信標準，僅僅單個家用電器的智能化已不能滿足人們對家居自動化和信息化的需求，取而代之的是人們希望能將全部家電聯網，組成一個真正意義上的智能的家居系統。但長期以來，各種問題一直困擾著智能家居的發展，使得其始終未能得到大規模的普及。
[0005]傳統的有線方式，需要將控制信號通過額外敷設的專線進行連接，布線工作十分復雜且成本高昂，并不適合大規模推廣。無線方式如藍牙、WIF1、Zigbee等都只適合近距離無線連接，無線信號穿墻能力弱以及無線通信所帶來的隱私問題是其致命的缺點。
[0006]所幸的是目前電力線通信PLC(power line communicat1ns)技術得到了快速發展。電力線通信技術具有用戶多、分布廣、不需重新布線等優點。不論是傳統的有線通信還是無線通信均需要電源提供動力，電力線就目前的技術而言是無法省卻的，采用PLC技術能夠做到當家用設備插上電源插座時，便自動接入了家居網絡，避免了傳統的有線通信的布線問題以及無線的干擾、輻射、隱私等問題。利用PLC技術構建智能家居網絡所具有的獨到優勢是任何傳統的通信方式都無法比擬的。
[0007]但電力線設計的初衷是電能的傳送而非數據，所以也面臨著比其它方式更惡劣的通訊環境。噪聲、衰減、阻抗匹配等問題一直困擾著PLC技術的發展。多徑衰減并伴有加性高斯白噪聲和脈沖干擾的PLC信道特點，使PLC鏈路頻繁斷裂變的不可避免。這些問題能否解決直接關系到電力線通信技術能否走進千家萬戶。
[0008]專利申請號201310668227.9公開了一種基于電力線載波通信的智能家居系統，包括嵌入式控制器、3G無線通信模塊、Android客戶端、電力線載波通信模塊、家用電器以及GSM/GPRS無線通信模塊，所述Android客戶端通過所述3G無線通信模塊與所述嵌入式相連，實現雙向通信;所述家用電器通過所述電力線載波通信模塊與所述嵌入式控制器相連;所述GSM/GPRS無線通信模塊與所述嵌入式控制器相連。該發明避免了使用傳統智能家居數據線與電力線分離的繁瑣布線過程，然而該發明成本高，限制了應用推廣。
[0009]專利申請號201210187942.6公開了一種智能家居系統中的智能家居網絡控制系統，包括有網關、交換機及智能終端，所述網關及、交換機及智能終端之間通過以太網線連接并通過以太網雙絞線的第1、2、3、6四根線用以傳輸以太網信號，和/或通過以太網雙絞線的第4、5、7、8四根線構成RS485總線進行通信。使得傳輸媒體數據的以太網數據幀和傳輸信號/控制數據的485/10數據包將能夠互不干擾的在以太網數據線中進行傳輸，該發明兼顧了不同網絡類型的數據傳輸和帶寬的合理利用，然而該發明直接將智能終端與網關連接，不能穩定有效的對不同智能終端進行管理。
【發明內容】
[0010]有鑒于此，本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種基于載波技術的家用電器智能控制系統，不僅能夠穩定、可靠、低延時的實現遠程訪問功能，而且能夠通過智能終端直接同家用電器相連接，并通過數據集中器負責管理一路電力線上的智能終端。
[0011 ]為達到上述目的，本發明采用以下技術方案:
基于載波技術的家用電器智能控制系統，包括PLC網關、數據集中器和若干個智能終端，所述智能終端由數據集中器控制管理，所述數據集中器由所述PLC網關控制管理，所述智能終端通過身份識別模塊與所述數據集中器電連接；
所述PLC網關為ARM920T為核心S3C2440處理器，所述PLC網關是整個智能家居控制系統的核心，具有信息存貯、管理、查詢與控制智能家庭內部網以及通過Internet進行遠程訪問的功能；
所述數據集中器包括電源模塊1、電力載波通信模塊I和M⑶模塊I，所述電力載波通信模塊I與MCU模塊I連接，所述電源模塊I為所述電力載波通信模塊I與MCU模塊I提供電能，所述數據集中器向下主要負責整條電力線上智能終端上傳數據的手機和運行情況的分析，向上為PLC網關提供接口以便于對整個家用網絡電器進行管理；
所述智能終端包括電源模塊Π、電力載波通信模塊Π、MCU模塊Π、傳感器模塊和執行模塊，所述電力載波通信模塊Π、所述傳感器模塊和所述執行模塊分別與所述MCU模塊Π連接，所述電源模塊Π為所述電力載波通信模塊Π、所述MCU模塊Π、所述傳感器模塊和所述執行模塊提供電能，所述智能終端主要負責對所述傳感器模塊的傳感數據采集、通過所述執行模塊對家用電器進行控制以及通過所述電力載波通信模塊Π實現電力線通信的功能。
[0012]所述傳感器模塊為溫度傳感器、濕度傳感器、照度傳感器和燃氣傳感器中的一種或多種。
[0013]所述執行模塊為繼電器或步進電機。
[0014]所述M⑶模塊I和所述M⑶模塊Π均Sil06x/8x無線M⑶。
[0015]所述溫度傳感器為數字溫度傳感器。
[0016]所述濕度傳感器為數字濕度傳感器。
[0017]所述燃氣傳感器為半導體式氣體傳感器或熱傳導式氣體傳感器。
[0018]本發明的有益效果是:
本發明提供一種基于載波技術的家用電器智能控制系統，包括PLC網關、數據集中器和若干個智能終端，所述智能終端由數據集中器控制管理，所述數據集中器由所述PLC網關控制管理，所述智能終端通過身份識別模塊與所述數據集中器電連接;所述PLC網關是整個智能家居控制系統的核心，具有信息存貯、管理、查詢與控制智能家庭內部網以及通過Internet進行遠程訪問的功能;所述PLC網關同家庭內部網的通信通過對集中控制器的管理實現，其外部訪問則通過提供以太網接口等方式實現;所述數據集中器包括電源模塊1、電力載波通信模塊I和MCU模塊I，所述電力載波通信模塊I與MCU模塊I連接，所述電源模塊I為所述電力載波通信模塊I與MCU模塊I提供電能，所述數據集中器向下主要負責整條電力線上智能終端上傳數據的手機和運行情況的分析，向上為PLC網關提供接口以便于對整個家用網絡電器進行管理，采用這樣的結構后所述數據集中器具有較大的數據處理能力和數據存儲容量，能夠承載整條電力線上的所有智能終端;所述智能終端包括電源模塊Π、電力載波通信模塊Π、MCU模塊Π、傳感器模塊和執行模塊，所述電力載波通信模塊Π、所述傳感器模塊和所述執行模塊分別與所述MCU模塊Π連接，所述電源模塊Π為所述電力載波通信模塊Π、所述MCU模塊Π、所述傳感器模塊和所述執行模塊提供電能，所述智能終端主要負責對所述傳感器模塊的傳感數據采集、通過所述執行模塊對家用電器進行控制以及通過所述電力載波通信模塊Π實現電力線通信的功能，所述智能終端直接同家用電器連接從而實現對家用電器的數據采集和控制。本發明不僅能夠穩定、可靠、低延時的實現遠程訪問功能，而且能夠通過智能終端直接同家用電器相連接，并通過數據集中器負責管理一路電力線上的智能終端。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明第一種實施方式的結構框圖；
圖2為本發明第二種實施方式的結構框圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。
[0021]實施例1
如圖1所示，基于載波技術的家用電器智能控制系統，包括PLC網關1、數據集中器和5個智能終端，所述智能終端由數據集中器控制管理，所述數據集中器由所述PLC網關I控制管理，所述智能終端通過身份識別模塊5與所述數據集中器電連接；
所述PLC網關I為ARM920T為核心S3C2440處理器，所述PLC網關I是整個智能家居控制系統的核心，具有信息存貯、管理、查詢與控制智能家庭內部網以及通過Internet進行遠程訪問的功能；
所述數據集中器包括電源模塊14、電力載波通信模塊13和MCU模塊12，所述電力載波通信模塊13與MCU模塊12連接，所述電源模塊14為所述電力載波通信模塊13與MCU模塊12提供電能，所述數據集中器向下主要負責整條電力線上智能終端上傳數據的手機和運行情況的分析，向上為PLC網關I提供接口以便于對整個家用網絡電器進行管理；
所述智能終端包括電源模塊Π 9、電力載波通信模塊Π 10、MCU模塊Π 6、傳感器模塊7和執行模塊8，所述電力載波通信模塊Π 10、所述傳感器模塊7和所述執行模塊8分別與所述M⑶模塊Π 6連接，所述電源模塊Π 9為所述電力載波通信模塊Π 10、所述M⑶模塊Π 6、所述傳感器模塊7和所述執行模塊8提供電能，所述智能終端主要負責對所述傳感器模塊7的傳感數據采集、通過所述執行模塊8對家用電器進行控制以及通過所述電力載波通信模塊Π1實現電力線通信的功能；
所述傳感器模塊7為溫度傳感器和濕度傳感器，不僅能夠實現溫度數據的采集而且能夠實現濕度數據的實時采集；
所述執行模塊8為繼電器；
所述M⑶模塊12和所述M⑶模塊Π 6均Si 106χ/8χ無線M⑶，Si 106χ/8χ無線M⑶是一款超低功耗、單芯片“MCU+無線收發器”解決方案，能夠滿足物聯網對低功耗和RF連接的應用需求，非常適用于智能家居；
所述溫度傳感器為數字溫度傳感器，只需一條總線即可完成同述MCU模塊Π6的通信，不需其他外圍電路，接線十分方便，而且編程方便，價格便宜；
所述濕度傳感器為數字濕度傳感器，由于是單片集成，數字濕度傳感器質量可靠、抗干擾能力強、性價比高，使用方便。
[0022]本發明提供一種基于載波技術的家用電器智能控制系統，包括PLC網關1、數據集中器和若干個智能終端，所述智能終端由數據集中器控制管理，所述數據集中器由所述PLC網關I控制管理，所述智能終端通過身份識別模塊5與所述數據集中器電連接;所述PLC網關I是整個智能家居控制系統的核心，具有信息存貯、管理、查詢與控制智能家庭內部網以及通過Internet進行遠程訪問的功能;所述PLC網關I同家庭內部網的通信通過對集中控制器的管理實現，其外部訪問則通過提供以太網接口等方式實現;所述數據集中器包括電源模塊14、電力載波通信模塊13和MCU模塊12，所述電力載波通信模塊13與MCU模塊12連接，所述電源模塊14為所述電力載波通信模塊13與MCU模塊12提供電能，所述數據集中器向下主要負責整條電力線上智能終端上傳數據的手機和運行情況的分析，向上為PLC網關I提供接口以便于對整個家用網絡電器進行管理，采用這樣的結構后所述數據集中器具有較大的數據處理能力和數據存儲容量，能夠承載整條電力線上的所有智能終端;所述智能終端包括電源模塊Π 9、電力載波通信模塊Π 10、M⑶模塊Π 6、傳感器模塊7和執行模塊8，所述電力載波通信模塊Π 10、所述傳感器模塊7和所述執行模塊8分別與所述MCU模塊Π6連接，所述電源模塊Π 9為所述電力載波通信模塊Π 10、所述MCU模塊Π 6、所述傳感器模塊7和所述執行模塊8提供電能，所述智能終端主要負責對所述傳感器模塊7的傳感數據采集、通過所述執行模塊8對家用電器進行控制以及通過所述電力載波通信模塊Π 10實現電力線通信的功能，所述智能終端直接同家用電器連接從而實現對家用電器的數據采集和控制。本發明不僅能夠穩定、可靠、低延時的實現遠程訪問功能，而且能夠通過智能終端直接同家用電器相連接，并通過數據集中器負責管理一路電力線上的智能終端。
[0023]實施例2
其與實施例1的區別在于:所述身份識別模塊5包括儲存單元、第一 GPRS單元、第一控制單元、指紋識別單元、第二 GPRS單元、第二控制單元和人臉識別單元，所述第一 GPRS單元用以將所述指紋識別單元的身份識別數據進行加密并輸出，所述第一控制單元分別耦接所述儲存單元、所述第一 GPRS單元和所述指紋識別單元，所述第二 GPRS單元用于接收加密后的身份識別數據并對加密數據進行解密，所述第二控制單元用于根據所述人臉識別單元的身份識別數據驗證該身份識別家用電器，經由第一GPRS單元將身份識別數據加密后輸出，再經由第二 GPRS單元解密后進行驗證，身份識別數據不需要使用者以人工方式輸入，可以大大提高使用上的便利性且能避免使用者的身份識別數據被他人窺視或側錄，可以存儲身份識別數據以避免發生使用者遺忘身份識別數據的窘境;所述傳感器模塊7還包括照度傳感器和燃氣傳感器，所述照度傳感器為數字照度傳感器，所述燃氣傳感器為半導體式氣體傳感器;所述執行模塊8為步進電機，由于每步的精度在百分之三到百分之五，而且不會將一步的誤差積累到下一步因而有較好的位置精度和運動的重復性，由于速度正比于脈沖頻率，因而有比較寬的轉速范圍。
[0024]實施例3
如圖2所示，其與實施例2的區別在于:所述智能終端還包括提醒裝置11，所述提醒裝置11與所述MCU模塊Π6連接，所述電源模塊Π9為所述提醒裝置11提供電源，所述提醒裝置11包括語音提示單元、智能電表、閃光提示單元和用戶顯示單元，所述語音提示單元、所述智能電表、所述智能電表、所述閃光提示單元和所述用戶顯示單元均與所述MCU模塊Π 6電連接，所述語音提示單元用于提醒家用電器存在異常，所述智能電表能夠實時顯示家用電器的用電量并收集整理不同時段用電量情況，所述閃光提示單元用于提示家用電器的運行狀況，所述用戶顯示單元用于顯示家用電器的用電信息的并便于查詢。
[0025]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，本領域普通技術人員對本發明的技術方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.基于載波技術的家用電器智能控制系統，其特征在于:包括PLC網關、數據集中器和若干個智能終端，所述智能終端由數據集中器控制管理，所述數據集中器由所述PLC網關控制管理，所述智能終端通過身份識別模塊與所述數據集中器電連接； 所述PLC網關為以ARM920T為核心的S3C2440處理器，所述PLC網關是整個智能家居控制系統的核心，具有信息存貯、管理、查詢與控制智能家庭內部網以及通過Internet進行遠程訪問的功能； 所述數據集中器包括電源模塊1、電力載波通信模塊I和M⑶模塊I，所述電力載波通信模塊I與MCU模塊I連接，所述電源模塊I為所述電力載波通信模塊I與MCU模塊I提供電能，所述數據集中器向下主要負責整條電力線上智能終端上傳數據的手機和運行情況的分析，向上為PLC網關提供接口以便于對整個家用網絡電器進行管理； 所述智能終端包括電源模塊Π、電力載波通信模塊Π、MCU模塊Π、傳感器模塊和執行模塊，所述電力載波通信模塊Π、所述傳感器模塊和所述執行模塊分別與所述MCU模塊Π連接，所述電源模塊Π為所述電力載波通信模塊Π、所述MCU模塊Π、所述傳感器模塊和所述執行模塊提供電能，所述智能終端主要負責對所述傳感器模塊的傳感數據采集、通過所述執行模塊對家用電器進行控制以及通過所述電力載波通信模塊Π實現電力線通信的功能。2.根據權利要求1所述的基于載波技術的家用電器智能控制系統，其特征在于:所述傳感器模塊為溫度傳感器、濕度傳感器、照度傳感器和燃氣傳感器中的一種或多種。3.根據權利要求1所述的基于載波技術的家用電器智能控制系統，其特征在于:所述執行模塊為繼電器或步進電機。4.根據權利要求1所述的基于載波技術的家用電器智能控制系統，其特征在于:所述MCU模塊I和所述MCU模塊Π均Sil06x/8x無線MCU。5.根據權利要求2所述的基于載波技術的家用電器智能控制系統，其特征在于:所述溫度傳感器為數字溫度傳感器。6.根據權利要求2所述的基于載波技術的家用電器智能控制系統，其特征在于:所述濕度傳感器為數字濕度傳感器。7.根據權利要求2所述的基于載波技術的家用電器智能控制系統，其特征在于:所述燃氣傳感器為半導體式氣體傳感器或熱傳導式氣體傳感器。
【文檔編號】G05B19/418GK106054636SQ201610472334
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月27日
【發明人】鄭建華, 鄭衛東, 鄭義, 程元卿, 李東曉, 王建偉, 王建磊, 靳敏江, 羅瑞, 李洪, 楊文 , 楊文一, 張翀, 李婷婷
【申請人】國網河南省電力公司南陽供電公司