智能家居系統(tǒng)基本任務之一,就是能夠通過Internet網(wǎng)絡對各類電器實現(xiàn)操作控制。由于主要家居電器本身就由220V供電,因此利用電力線實現(xiàn)設備監(jiān)控是一種非常有效的方式。面向服務于智能家居系統(tǒng)的嵌入式網(wǎng)關設計,著重闡述了設計思路、芯片選型,以及電力線通信模塊及其協(xié)議設計等關鍵技術,并實現(xiàn)了以太網(wǎng)到電力線協(xié)議轉換的軟硬件設計?;贗nternet網(wǎng)絡,對連接于電力線的多類家用電器進行實際測試,結果表明系統(tǒng)運行穩(wěn)定,監(jiān)控功能可靠,相關技術具有很好的實用價值。
智能家居系統(tǒng),既涉及到家庭中各種高端信息設備的互聯(lián)互通,也涉及到對家庭中各種照明、安防、電器和基礎設施之間的聯(lián)網(wǎng)以及相互間的自動控制,最終為用戶提供一種安全、舒適且方便的智能化和信息化生活空間。其一個基本的功能要求就是能通過電話線或因特網(wǎng)實現(xiàn)對各種家用設備(如空調、熱水器)的遠程使用和操作控制。
“智能家居系統(tǒng)嵌入式網(wǎng)關設計”必須立足于滿足需求,選擇最佳技術方案,以自主技術為基礎,充分考慮國內外家庭網(wǎng)絡目前的發(fā)展現(xiàn)狀和已有的標準(或規(guī)范) ,開發(fā)具有自主知識產權的家庭網(wǎng)絡及其產品,并構筑安全、可靠且實用的家庭局域網(wǎng)絡。
系統(tǒng)整體設計
家庭網(wǎng)關是智能家居系統(tǒng)的核心部分,各個不同協(xié)議子網(wǎng)之間的互聯(lián)和信息共享都需要通過網(wǎng)關進行,而且網(wǎng)關還負責家庭局域網(wǎng)接入Internet。為適用于普通的家庭用戶,網(wǎng)關一般設計為嵌入式設備,并采用TCP/IP技術和高性能微處理器實現(xiàn)。家庭嵌入式網(wǎng)關應該能夠實現(xiàn)CAN現(xiàn)場總線、Zigbee無線通信和電力線載波等多種通信協(xié)議,同時具有Internet、GPRS和GSM等多類接口,以支持各類數(shù)據(jù)的傳輸。用戶可通過有線和無線的以太網(wǎng),以及通過手機短信等多種方式,實現(xiàn)授權行為下的*瀏覽和家庭智能設備控制。
如冰箱、空調、微波爐、洗衣機和熱水器等主要家居電器一般都需要220v市電供電,即這類設備本身就接在電力線上,因此不必再用CAN總線或Zigbee無線通信的方式進行監(jiān)控,而是直接采用電力線載波數(shù)據(jù)針對上述設備進行傳輸監(jiān)控,就是一種比較好的方式。鑒于一個完整的智能家居系統(tǒng)嵌入式網(wǎng)關,其功能一般也非常復雜,因此本設計主要致力于實現(xiàn)嵌入式網(wǎng)關的對外Internet接口部分,以及嵌入式網(wǎng)關的對內接口部分,即電力線載波通信模塊的硬件設計及軟件實現(xiàn),同時預留CAN接口以及串行接口,以便將來升級網(wǎng)關功能,使其支持經(jīng)過CAN總線通信的三表設備,以及經(jīng)過Zigbee通信的低功耗傳感器設備。
(審核編輯: 小王子)
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