【正文】 家庭網(wǎng)絡(luò)的總線分布式結(jié)構(gòu)，各從站之間的信息交換比較頻繁，而家庭中的控制又相對(duì)簡(jiǎn)單，所以系統(tǒng)對(duì)通信的速度和質(zhì)量要求十分高 。 論文中，智 能家居系統(tǒng)的數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)是分布式的，與之相適應(yīng)的軟件平臺(tái)也必然采用分布式結(jié)構(gòu)。因此， ICDT操作系統(tǒng)是不適宜從現(xiàn)有的 Windows CE或 Linux等操作系統(tǒng)剪裁增補(bǔ)而成，應(yīng)該從所需要完成的功能目標(biāo)出發(fā)，有針對(duì)性地專門設(shè)計(jì)。 與 Ether 網(wǎng)的連接選用了基于 Rabbit20xx 微處理器及 Ether 芯片開發(fā)的 Rabbit20xxTCP/IP 開發(fā)工具箱，它是含 TCP/IP 協(xié)議棧的嵌入式開發(fā)系統(tǒng)，提供了一個(gè)帶有 8 位高性能的微處理器工作平臺(tái)和動(dòng)態(tài) C 語(yǔ)言軟件開 發(fā)包。并行芯片 8255擴(kuò)展了 4X5 鍵盤接口，為用戶設(shè)置、查詢提供輸入接口。 ICDT 的硬件設(shè)計(jì) ICDT 的硬件結(jié)構(gòu)原理如圖 所示。 小區(qū)局域網(wǎng) 小區(qū)管理中心服務(wù)器 ICDT PC 氣表模塊 水表模塊 窗磁模塊 家用電器 紅外探頭模塊 照明系統(tǒng)模塊 煙感報(bào)警模塊 警燈報(bào)警模塊 熱量表模塊 電表模塊 應(yīng)急按鈕 門磁模塊 燃?xì)庑孤┨筋^ RUI 擴(kuò)展 12 智能控制單元的主要作用是執(zhí)行數(shù)據(jù)、開關(guān)量、脈沖量的輸入輸出，實(shí)現(xiàn)安防檢測(cè)、計(jì)量表讀數(shù)計(jì)數(shù)、報(bào)警及家用電器設(shè)備的控制功能。從網(wǎng)絡(luò)輸入的數(shù)據(jù)包被處理掉所有的協(xié)議頭，并在緩沖區(qū)重新裝配成完整的應(yīng)用層數(shù)據(jù)，經(jīng)過異步通信端口發(fā)送到智能控制單元。 ICDT 所管理控制的智能裝置分為兩種 :輸入 /輸出設(shè)備。 ICDT 的 I/O 口可靈活設(shè)置 I/O信號(hào)的接收脈寬，對(duì)于不同的脈沖表可 設(shè)置單位量程的脈沖數(shù)，從而最大限度的保證了對(duì)不同型號(hào)外接設(shè)備的兼容性，有利于降低外接設(shè)備受干擾產(chǎn)生誤報(bào)警的可能。 住戶可通過電話及 Inter 查詢報(bào)警記錄、家電開閉狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程家電控制及布防功能；發(fā)生報(bào)警事件時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)撥打用戶預(yù)設(shè)電話號(hào)碼告知報(bào)警類型、報(bào)警時(shí)間等相關(guān)情況。 通過 ICDT 系統(tǒng)的外置鍵盤，住戶還可以直接對(duì)任一從站模塊進(jìn)行設(shè)定，例如家用電器開啟 /關(guān)閉的時(shí)間設(shè)定。燈光會(huì)根據(jù)不同的情景，做出相應(yīng)的調(diào)整，例如，欣賞影片時(shí)，自動(dòng)調(diào)暗燈光。 住戶家用設(shè)備報(bào)修 對(duì)于業(yè)已達(dá)成維護(hù)協(xié)議的戶內(nèi)設(shè)備，住戶可以在其發(fā)生故障時(shí)通過家中的網(wǎng)絡(luò)智能控制數(shù)據(jù)終端向小區(qū)管理中心發(fā)出報(bào)修申請(qǐng)。 小區(qū)內(nèi)部電子公告 小區(qū)管理中心可以通過小區(qū)廣播方式或特定通知方式，選擇單戶或多戶，向各戶家中 ICDT 發(fā)送中、英文電子公告消息，如小區(qū)娛樂活動(dòng)安排、催繳費(fèi)用通知，以及重要新 聞等。在防脅迫密碼的設(shè)計(jì)上， ICDT 系統(tǒng)沒有采用簡(jiǎn)單的統(tǒng)一密碼 (因?yàn)榇祟惷艽a易被不法分子察覺，可能導(dǎo)致住戶的安全受到進(jìn)一步的威脅 )，而是在原有密碼的特定位置上加 /減特定的數(shù) (該特定位置及特定數(shù)可由住戶指定 )。同上所述，作為重要的非防盜類安全設(shè)備，住戶也應(yīng)該將相應(yīng)的載波模塊設(shè)置為永久布防模式。若確定屬于誤報(bào)，則主控軟件會(huì)自動(dòng)地在后臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)程消警，同時(shí)在數(shù)據(jù)庫(kù)中做出誤報(bào)一記錄。若連接家庭網(wǎng)關(guān) (ICDT)，由于所設(shè)計(jì)的 ICDT 僅提供以太網(wǎng)接口 ，所以在 EPCL一 14M 中作了一些改進(jìn)，將其 USB 接口電路轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)接口電路，通過以太網(wǎng)線連接 ICDT；或者在 EPLC14M的 UBS連線的另一端連接 USB/以太網(wǎng)接口轉(zhuǎn)換器，這樣就可方便地連接 ICDT 了。 EPLC14ME 作為電力線以太網(wǎng)橋，一般位于配電變壓器、配電柜或家庭己有寬帶入口處，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)寬帶到電力線通信方式的轉(zhuǎn)變，連接方式見圖 (a)。在每一家庭中， 14Mbps 電力線高速通信設(shè)備既可以直接連接 PC，用戶通過它訪問小區(qū)局域網(wǎng)和 Inter，或者管理自己家庭內(nèi)部智能家居系統(tǒng)的有關(guān)設(shè)置；也可以把該設(shè) 備連接到家庭網(wǎng)關(guān) (即智能家居系統(tǒng)中的 ICDT)，以便用戶通過 ICDT 的觸摸屏或者外掛操作按鈕與小區(qū)管理中心互通信?？梢越⒓鐓^(qū)電子商務(wù)服務(wù)和遠(yuǎn)程抄收水電氣熱表計(jì)的數(shù)字化社區(qū)。實(shí)現(xiàn)這一切無(wú)需布線、不破壞裝修。基于 NIT5130，搭建合理外圍電路，實(shí)現(xiàn)了調(diào)制解調(diào)器的 14MbpS 高速數(shù)據(jù)傳輸。 該系統(tǒng)采用 ODFM 的載波調(diào)制 方式 。耦合單元是電力線同調(diào)制解調(diào)器部分的結(jié)合設(shè)備，它將調(diào)制好的高頻模擬信號(hào)送入電力線進(jìn)行傳輸，或從電力線上提取出高頻信號(hào)以便進(jìn)行解調(diào)。 14Mbps PLC 調(diào)制解調(diào)器的基本工作原理 14Mbps PCL 調(diào)制解調(diào)器主要由用戶接口單元、調(diào)制解調(diào)和耦合單元三部分組成。電力線載波技術(shù)在該系統(tǒng)中的靈活應(yīng)用，使智能家居系統(tǒng)以嶄新的方式呈現(xiàn)出來(lái)。四表 (水電氣熱表 )抄送屬脈沖量采集，即從站采集脈沖量，轉(zhuǎn)換為載波信號(hào)發(fā)送給主站，主站還原脈沖量，上傳給 ICDT。在網(wǎng)絡(luò)接口的輸出端口連接 14MbpS 電力線調(diào)制解調(diào)器，同樣在小區(qū)管理中心的 PC 上也連接一臺(tái) 14MbPs電力線調(diào)制解調(diào)器，這樣通過小區(qū)的電力線網(wǎng)絡(luò)，即可實(shí)現(xiàn)各住戶的數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)與小區(qū)管理中心的相互通信了。從系統(tǒng)組網(wǎng)示意圖 中可以清晰地了解到整個(gè)智能家居系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其工作流程。數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)是基于網(wǎng)絡(luò)智能控制數(shù)據(jù)終端 (Intelligent Control Data Terminal on Network，以下簡(jiǎn)稱 ICDT)的集中控制系統(tǒng)，通過它完成對(duì)家庭內(nèi)部各種傳感器、表計(jì)及控制器的數(shù)據(jù)采集和控制，家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸采用低壓電力線載波的通信方式。因此，電力線通信技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景?？梢詫⒓彝?nèi)的多臺(tái)計(jì)算機(jī)之間，計(jì)算機(jī)同打印機(jī)之間，計(jì)算機(jī)同掃描儀、數(shù)字傳真機(jī)、以及其他數(shù)字家電等設(shè)備通過電力線相連，組成家庭網(wǎng)絡(luò)，為用戶提供更舒適、方便的生活和工作環(huán)境。 PCL 技術(shù)利用家用電源插座充當(dāng)通信接口，為用戶提供高速接入服務(wù)，使電力公司能夠介入 ISP 和工 CP 市場(chǎng)，為其帶來(lái)新的 利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)，在傳統(tǒng)的電信市場(chǎng)中成為強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)者。利用己有網(wǎng)絡(luò)設(shè)施解決“最后一公里”接入問題的技術(shù)有 DSL技術(shù)、 Home PNA(Home Phone line Networking Alliance)技術(shù)、電力線通信 (PLC)技術(shù)和 Cable Modem 技術(shù)。由于電力線機(jī)械強(qiáng)度高，可靠性好，不需要線路的基礎(chǔ)建設(shè)投資和日常的維護(hù)費(fèi)用，因此 PLC具有較高的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，在電力系統(tǒng)的調(diào)度通信 、生產(chǎn)指揮、行政業(yè)務(wù)通信以及各種信息傳輸方面發(fā)揮了重要作用。其主要功能是 :遠(yuǎn)程控制和查詢，網(wǎng)上購(gòu)物，家電網(wǎng)上升級(jí)，集中控制與管理，故障信息自診斷、自反饋并可以享受遠(yuǎn)程維護(hù)等。它最初起源于家庭設(shè)備的控制網(wǎng)絡(luò)，但是由于大量的實(shí)時(shí)的與多媒體有關(guān)的新業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，使其對(duì)帶寬的要求越來(lái)越高?！凹彝プ詣?dòng)化”是指利用微處理器技術(shù)，來(lái)集成或控制家中的電子電器產(chǎn)品或系統(tǒng)，例如計(jì)算機(jī)、照明系統(tǒng)、廚房設(shè)備、保安系統(tǒng)、暖氣及冷氣系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、視頻及音響系統(tǒng) 2 等。 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目 基于電力線通信技術(shù)的智能家居解決方案 姓 名 徐吉棟 學(xué)號(hào) 20xx416470 院 系 工學(xué)院 專 業(yè) 自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 王慶蘭 職稱 講師 20xx 年 5 月 28 日 曲阜師范大學(xué)教務(wù)處制 目 錄 摘要 ................................................................ 1 關(guān)鍵詞 .............................................................. 1 Abstract........................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 對(duì)家電自動(dòng)化 (Home Automation)、信息家電 (3C:Computer、 Communication、Consumer Electronics)、家庭網(wǎng)絡(luò) (Home Networking)以及網(wǎng)絡(luò)家電 (Network Appliances)系統(tǒng)的研發(fā)極大地推動(dòng)了智能家居技術(shù)的發(fā)展?！凹彝ゾW(wǎng)絡(luò)”則是隨著信息家電的出現(xiàn)和 Inter 應(yīng)用的普及而發(fā)展起來(lái)的，是在家中連接電腦、通訊設(shè)備及智 能家電，集信息、娛樂、通信、計(jì)算等多種功能為一體的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)家電可以互聯(lián)組成一個(gè)家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)這個(gè)家庭網(wǎng)絡(luò)又可以與外部互聯(lián)網(wǎng)通信。利用輸電線路作為信號(hào)的傳輸媒介，人們利用電力線可以傳輸電話、電報(bào)、遠(yuǎn)動(dòng)、數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)方保護(hù)信號(hào)等。目前有多種技術(shù)解決這一問題。而且，電力線通信網(wǎng)能同時(shí)傳輸視頻、語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和電力，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)到幾兆乃至幾十兆，這樣就有可能帶來(lái)“四網(wǎng)合一”的新趨勢(shì)（如圖 ）。家庭聯(lián)網(wǎng)是應(yīng)用 PCL 的另一個(gè)重要特點(diǎn)。而且在房間任何有電源插座的地方都可連接互聯(lián)網(wǎng)，并永久在線。鑒于我國(guó)家庭居住環(huán)境多以小區(qū)為單位，本文開發(fā)的智能家居系統(tǒng)主要是由數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)、住宅接入網(wǎng)絡(luò)、小區(qū)管理中心控制平臺(tái)構(gòu)成，如圖 所示。 圖 智能家居管理控制系統(tǒng)示意圖 論文所設(shè)計(jì)的智能家居管理系統(tǒng)建立在小區(qū)局域網(wǎng)平臺(tái)上，利用電力線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)目偩€分布式組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。采用同樣連接方式，家中的輸入裝置，如警燈警號(hào)及各種家用電器等也連接到 ICDT，由 ICDT 的外設(shè)鍵盤進(jìn)行開關(guān)控制，也可以通過電話或互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)布防、撤防、查詢 、家用電器控制等操作。戶內(nèi)的溫度控制器、水浸控 制器等設(shè)備中加裝的模塊進(jìn)行模擬量采集 ,從站將控制器輸入的模擬量 (電流值 420mA)轉(zhuǎn)換為電平信號(hào)，以 0、 1 數(shù)字量通過單片機(jī)寫入數(shù)字幀，再經(jīng)調(diào)制解調(diào)芯片轉(zhuǎn)換為載波信號(hào)，通過電力線發(fā)送給主站，主站采用類似原理，將接收的載波信號(hào)解調(diào)出數(shù)字幀，