CN104615006A - 一种基于电力载波通信的家用控制*** - Google Patents

一种基于电力载波通信的家用控制*** Download PDF

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徐亚健
杨益群
邱焕勇
李超
陈小娟
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Abstract

本发明涉及一种基于电力载波通信的家用控制***，电力线网络与家庭电表连接，家庭电表与外部配电网连接，主机、智能开关和通讯模块都接入电力线网络；家用电器包括门控、空气净化器、白色家电、空调***、灯具，每个家用电器都与一个智能开关连接，主机通过电力线网络、通讯模块和智能开关对家用电器收发控制指令实现对家用电器进行实时监控；路由器与通讯模块连接，智能开关通过电力线网络和路由器与外部终端进行通讯；外部终端包括计算机和移动终端。电力线控制网络和无线控制网络，实现了电力线，无线双模控制，采用了电力线网络，解决无线传输存在信号问题以及网络布线的局限。无线控制网络实现了无线控制和远程控制，更加方便。

Description

一种基于电力载波通信的家用控制***
技术领域
本发明涉及一种电器控制技术，特别涉及一种基于电力载波通信的家用控制***。
背景技术
目前，随着市场上的家电产品均向智能化发展，智能家居成为人们向往的生活方式，用户可通过控制终端，如电脑或手机对智能家电进行控制，随时掌握家中电器的运转状况，非常方便安全。智能家居依赖于家电与控制终端之间的数据交换，而现有的智能开关可实现这一点。目前智能嵌入式控制***主要采用总线、Zigbee或WiFi无线传输，其中总线的方式布线繁杂，涉及的技术较繁琐，使得实用性大大降低；无线传输则存在信号问题，故障影响因素，导致施工和维护成本高且用户体验低，以及部分设备面板价格高昂。以上这些问题都阻碍了智能家居的普及。
发明内容
本发明是针对现在智能家具因为施工繁琐、维护成本高影响智能家具发展普及的问题，提出了一种基于电力载波通信的家用控制***，包括电力线控制网络和无线控制网络，实现了电力线，无线双模控制，采用了电力线网络，解决无线传输存在信号问题以及网络布线的局限。无线控制网络实现了无线控制和远程控制，更加方便。
本发明的技术方案为：一种基于电力载波通信的家用控制***，包括主机，电力线网络，路由器，智能开关、通讯模块和家用电器，电力线网络与家庭电表连接，家庭电表与外部配电网连接，主机、智能开关和通讯模块都接入电力线网络；家用电器包括门控、空气净化器、白色家电、空调***、灯具，每个家用电器都与一个智能开关连接，主机通过电力线网络、通讯模块和智能开关对家用电器收发控制指令实现对家用电器进行实时监控；路由器与通讯模块连接，智能开关通过电力线网络和路由器与外部终端进行通讯；外部终端包括计算机和移动终端。
所述主机是一嵌入式控制***，包括ARM11控制模块、无线通信模块、LCD触模屏模块、感应模块、语音报警模块、电源模块，所述ARM11控制模块控制其它模块；其中感应模块包括门窗开关感应，光线感应，人体远红外线感应，无线通信模块接收GPRS网络讯号，对家用电器进行的远程控制；ARM11控制模块通过电力线网络对家用电器收发控制指令。
所述智能开关包括第一通讯模块、开关控制模块、物理开关和电压转换模块，通讯模块包括第二通讯模块，第二通讯模块和第一通讯模块相同的，均为HomePlug通讯模块，路由器与第二通讯模块通过以太网连接。
所述HomePlug通讯模块包括应用层，网络层，数据链接层和物理层，物理层直接处理电力线网络上传输的物理信号，所述第二通讯模块与第一通讯模块连接，第一通讯模块与开关控制模块连接，开关控制模块根据第一通讯模块收到的信号对物理开关进行控制，物理开关实现家用电器的打开或关闭；第一通讯模块和第二通讯模块在网络层采用TCP/IP数据包格式，便于与以太网连接；开关控制模块与物理开关连接，开关控制模块包括开关状态寄存器，获得开关控制的家用电器的各种状态参数。
本发明的有益效果在于：本发明基于电力载波通信的家用控制***，网络Ⅰ通过电线网络进行通讯，针对家庭网络未布局的老型房屋或信号干扰强的家庭实现了智能控制，避免了重新布局网线，降低了施工难度和成本。通过路由器与第一及第二通讯模块实现了外部终端与家庭内的家用电器之间的双向数据通讯，并由主机控制整个内部家庭***，同时提高了不同终端家用电器与外部终端之间通讯的兼容性。网络Ⅱ基于WiFi或移动网，实现远程无线控制，更加便捷智能。
附图说明
图1为本发明实施例基于电力载波通信的家用控制***结构框图；
图2为本发明实施例中主机控制***结构示意图；
图3为本发明实施例基于电力载波通信的家用控制***连接关系图；
图4为本发明实施例基于电力载波通信的家用控制***控制流程图。
具体实施方式
如图1所示基于电力载波通信的家用控制***结构框图，***包括主机1，电力线网络2，路由器3，开关4、通讯模块9和家用电器10。所述电力线网络2与家庭电表5连接，家庭电表5与外部配电网6连接，因此电力线网络2可输送电能。主机1、智能开关4和通讯模块9都接入电力线网络2。家用电器10可以包括门控、空气净化器、白色家电、空调***、灯具等等，上述每个家用电器都与开关4连接。路由器3与通讯模块9连接。路由器3使得外部终端可通过网络与智能开关***进行通讯。外部终端包括计算机7和移动终端8，计算机7可通过有线网与路由器3通讯，移动终端8可通过移动网与路由器3进行通讯，所述移动网指电信运营商运营的移动网络，例如GSM网络，当然作为另一种方式，移动终端8与路由器3直接连接。
如图2所示主机控制***结构示意图，主机1是一嵌入式控制***，包括ARM11控制模块11，无线通信模块12，LCD触模屏模块13，感应模块14，语音报警模块15，电源模块16，所述ARM11控制模块11控制其它模块。其中感应模块14包括门窗开关感应，光线感应，人体远红外线感应等等，无线通信模块12可接收GPRS网络讯号，其中ARM11控制模块是整个***的控制核心，其通过电力线网络2对家用电器10收发控制指令实现对家用电器进行实时监控，同时提供防火墙的功能，阻止外界对家用电器控制***的非法访问和攻击，无线通信模块12可连接GPRS通信网络，进而达到对家用电器10的远程控制。图中网络Ⅱ采用无线避免了布线的限制，布局更加灵活，远程控制家用电器可提高人们生活的质量。
所述如图3所示基于电力线载波通信的家用控制***连接关系，智能开关4包括第一通讯模块41，开关控制模块42，物理开关43和电压转换模块44。通讯模块9包括第二通讯模块91，第二通讯模块91和第一通讯模块41是相同的，均为HomePlug通讯模块，路由器3与第二通讯模块91通过以太网连接。所述HomePlug通讯模块包括应用层，网络层，数据链接层和物理层，物理层用来直接处理电力线上传输的物理信号。所述第二通讯模块91与第一通讯模块41连接，第一通讯模块41与开关控制模块42连接，使得开关控制模块42根据第一通讯模块41收到的信号对物理开关43进行控制，物理开关43用于家用电器10的打开，关闭，切换模式等控制。所述第一通讯模块41和第二通讯模块91在网络层采用TCP/IP数据包格式，便于与以太网连接。开关控制模块42与物理开关43连接，开关控制模块42包括开关状态寄存器，其用于获得开关控制的家用电器10的各种状态参数，例如灯具的亮度和颜色，电器保持上电状态的时间，冰箱的温度，空调的温度等。开关状态寄存器存储的信息经过第一通讯模块41，电力线网络2和路由器3，传输给主机1和外部终端8从而使用户可随时随地了解家用电器10的工作状态。用户可通过外部终端8向智能开关4发送指令，控制智能开关4。所述家用电器10通过SPI标准总线接口连接到第一通讯模块41，对于带宽要求高的终端电器，如电视机，则第一通讯模块41可采用HomePlug AV通讯模块，对于带宽要求较低的终端电器，则第一通讯模块41可采用HomePlug GP通讯模块。由于都遵循HomePlug的通讯协议，所以高带宽和低带宽的家用电器10通讯可以共享同一电力线网络2而互不干扰。本实施例中，HomePlug为电力线通信标准制定的国际联盟，其制定相关技术规范，例如Homeplug协议，其包括Homeplug AV或Homeplug AV2与Homeplug Green PHY混合通讯协议，利用Homeplug通讯模块可使用上述协议实现双向通讯。
基于电力载波通信的家用控制***的功能包括：1、对家用电器综合控制并监控，实现远程、本地控制以及无线、有线控制；2、家庭环境监测，异常自动报警；3、具有智能安防功能，可以实现视频监控。
本发明主要针对家庭网络未布局的老型房屋或信号干扰强的家庭实现了智能控制，通过电线网络进行通讯，避免了重新布局网线，降低了施工难度和成本。由主机控制整个内部家庭***，所有通讯模块通过电力线相连并与主机通讯，提高了不同终端家用电器与控制终端之间通讯的兼容性。同时该***配备了市场上主流的无线远程控制功能，通过路由器与第二通讯模块实现了外部终端与家庭内的家用电器之间的双向数据通讯，用户可根据需求自由选择控制模式。

Claims (4)

1.一种基于电力载波通信的家用控制***，其特征在于，包括主机，电力线网络，路由器，智能开关、通讯模块和家用电器，电力线网络与家庭电表连接，家庭电表与外部配电网连接，主机、智能开关和通讯模块都接入电力线网络；家用电器包括门控、空气净化器、白色家电、空调***、灯具，每个家用电器都与一个智能开关连接，主机通过电力线网络、通讯模块和智能开关对家用电器收发控制指令实现对家用电器进行实时监控；路由器与通讯模块连接，智能开关通过电力线网络和路由器与外部终端进行通讯；外部终端包括计算机和移动终端。
2.根据权利要求1所述基于电力载波通信的家用控制***，其特征在于，所述主机是一嵌入式控制***，包括ARM11控制模块、无线通信模块、LCD触模屏模块、感应模块、语音报警模块、电源模块，所述ARM11控制模块控制其它模块；其中感应模块包括门窗开关感应，光线感应，人体远红外线感应，无线通信模块接收GPRS网络讯号，对家用电器进行的远程控制；ARM11控制模块通过电力线网络对家用电器收发控制指令。
3.根据权利要求1所述基于电力载波通信的家用控制***，其特征在于，所述智能开关包括第一通讯模块、开关控制模块、物理开关和电压转换模块，通讯模块包括第二通讯模块，第二通讯模块和第一通讯模块相同的，均为HomePlug通讯模块，路由器与第二通讯模块通过以太网连接。
4.根据权利要求3所述基于电力载波通信的家用控制***，其特征在于，所述HomePlug通讯模块包括应用层，网络层，数据链接层和物理层，物理层直接处理电力线网络上传输的物理信号，所述第二通讯模块与第一通讯模块连接，第一通讯模块与开关控制模块连接，开关控制模块根据第一通讯模块收到的信号对物理开关进行控制，物理开关实现家用电器的打开或关闭；第一通讯模块和第二通讯模块在网络层采用TCP/IP数据包格式，便于与以太网连接；开关控制模块与物理开关连接，开关控制模块包括开关状态寄存器，获得开关控制的家用电器的各种状态参数。
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