基于PLC的智能家居监控系统设计

先更多提法是Home Automation 家庭自动化,因为早先涉及的产品都与家庭自动化产品和配件有关,自动化、智能化是其重要特点。几年前,美国、欧洲和东南亚等经济比较发达的国家先后提出了“ 智能住宅”(即智能家居Smart Home)的概念。其目标就是:“将家庭中各种与信息相关的通讯设备,家用电器和家庭保安装置通过家庭总线技术(HBS)连接到一个家庭智能化系统上进行集中的或异地的监视、控制和家庭事务性管理,并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。”EmxvxOtOco 智能家居(Smart Home)频繁出现在各大媒体上,成了人们耳熟能详的词汇。目前关于智能家居的称谓多种多样,诸如:电子家庭(Electronic Home)、e-Home、数字家园(Digital family)、家庭自动化(Home Automation)、家庭网络(Home net/Networks for Home)、网络家居(Network Home)、智能化家庭(Inte1ligent home)等等几十种,尽管名称是五花八门,但它们的含义和所要完成的功能大体是相同的。SixE2yXPq5 目前通常把智能家居被定义为利用电脑、网络和综合布线技术,通过家庭信息管理平台将与家居生活有关的各种子系统有机地结合的一个系统。也就是说,首先,它们都要在一个家居中建立一个通讯网络,为家庭信息提供必要的通路,在家庭网络的操作系统的控制下,通过相应的硬件和执行机构,实现对所有家庭网络上的家电和设备的控制和监测。其次,它们都要通过一定的媒介平台,构成与外界的通讯通道,以实现与家庭以外的世界沟信息,满足远程控制/监测和交换信息的需求。最后,它们的最终目的都是为满足人们对安全、舒适、方便和符合绿色环境保护的需求。6ewMyirQFL 各技术基本介绍:

1、总线型技术:所有设备通信与控制都集中在一条总线上,是一种全分布式智能控制网络技术,其产品模块具有双向通信能力,以及互操作性和互换性,其控制部件都可以编程。典型的总线技术采用双绞线总线结构,各网络节点可以从总线上获得供电(24V/DC),亦通过同一总线实现节点间无极性、无拓扑逻辑限制的互连和通信,信号传输速率和系统容量则分别为10KBPS和4G。kavU42VRUs 总线型技术比较适合于楼宇和小区智能化等大区域范围的控制,现开始部分应用于别墅智能化,但一般设置安装比较复杂,造价较高,工期较长,只适用新装修用户。y6v3ALoS89 典型厂家:ABB公司的“I-BUS”、奇胜公司的“C-BUS”、“Lonworks”等等。

2、无线技术:即利用各种无线标准,如射频(RF)技术、IrDA红外线技术、HomeRF协议、Zigbee技术、X2D技术等进行设备间的传输与控制。M2ub6vSTnP 5 / 35

无线技术无需重新布线,安装方便灵活,而且根据需求可以随时扩展或改装,适用于新装修用户和已装用户。随着目前Zigbee技术和RF技术的快速发展,以无线方式实现的智能家居市场将越来越明确。0YujCfmUCw 典型厂家:波创公司的“射频(RF)技术”、Control4公司的“Zigbee技术”、达泰多公司的“X2D技术”等等。eUts8ZQVRd 3、电力载波技术:即利用现有的电网,两端加以调制解调器,以50Hz

或(60Hz)为载波,再

以120KHz的脉冲为调变波(Modulating Wave),进行信号的传输与控制。sQsAEJkW5T 电力载波技术最大的优势是利用现有的电网,便能简单的实现家居智能化的改造,但是由于其通信传输是以电线为载体,因此对电网稳定性有要求,在国内此电网干扰的问题尤为严重,同时其网络响应速度慢(传输一个指令需要0.883s),这也很大程度的制约了电力载波技术在智能家居行业的发展。GMsIasNXkA 典型厂家:上海索博公司的“X-10”技术和“PLCBUS”技术等等。

各智能家居技术对比表

比较项目 典型技术 典型厂家 应用范围 总线类 C-Bus 奇胜 主要应用于体育场等楼宇智能化 无线类 无线射频(RF) 波创 主要应用于办公与小房型住宅 Zigbee Control4 适用于住宅与楼宇智能化 同时适合于已装修与未装修户 无需重新布线 PLCBUS 上海索博 同时适合于住宅与楼宇智能化 同时适合于已装修与未装修户,并可应用楼宇控制 无需重新布线 双向通信,可反馈与查询灯或电器的状态与灯亮度 电力载波 x10 上海索博 在国外广泛应用,较多 适用性 只适用于未装修户 同时适合于已装修与未装修户 同时适合于已装修与未装修户 是否需布线 需要另外布线 双向通信,可反馈与查询灯或电器的状态与灯亮度 无需重新布线 无需重新布线 双向通信 单向通信 双向通信 单向通信 6 / 35

技术难题 安装调试需要专业人员 能穿透墙体,无方向性,但因阻碍物材质与厚度的不一样,出现遥控无法控制的“控制死角”,特别大房型或复杂结构房体 只能用厂家的面板 安装简单,周期短 一般技术人员 Zigbee的低功耗、自组网特性有效的解决了无线通信传输距离及信号衰减的问题 只能用厂家的面板 安装简单,周期短 一般技术人员 通信传输是以电线为载体,对电网稳定性有要求,同时其网络响应速度慢(传输一个指令0.883s) 可选水晶面板或暗藏模块 安装简单,周期短 一般技术人员 随意选配、升级、移动 系统没有主机,就像替换普通开关,并可立即改用传统方式控制 通信传输是以电线为载体,对电网稳定性有要求,同时其网络响应速度慢(传输一个指令0.883s) 可选西蒙面板或暗藏模块 安装简单,周期短 一般技术人员 随意选配、升级、移动 系统没有主机,就像替换普通开关,并可立即改用传统方式控 开关可选性 安装调试期 调试要求 技术优/弱势 只能用厂家的面板 安装调试复杂,周期较长 需要专业人员安装调试 不能恢复传统控制方式 较复杂,若中控主机出现问题,系统瘫痪,并不能用传统方法控制 随意选配、升级、随意选配、升移动 级、移动 系统没有主机,就像替换普通开关,并可立即改用传统方式控制 如果家庭主机出现问题,并不影响下层控制器直接对设备进行控制 表2—1

售后服务 2.4智能家居的运行工作情况

智能家居系统通过把各种传感器和遥控传送过来的信息进行分析,按照程序设计的规律,对全家电器进行控制。智能家居系统在运行的过程中,有起点站也有终点站。这些都是通过各种电子器件和传感器实现的。TIrRGchYzg 2.5智能家居系统的组成

(1) 家居布线系统:家庭智能化的实现,第一步就要进行家庭布线的基础设施建设,家居布线系统把电话、有线电视、电脑网络、影音系统、家庭自动化控制系统的布线统一规划、布局,集中管理,为实现家居智能化提供网络平台,通过家居综合布线既可以实现自动化的控制,又可以做到资源共享,家庭内部只需一台影碟机、音响、卫星电视接收机就可以在家庭内部每一个房间观看电影、享受音乐,可以实现多台电脑联网,共享宽带服务,多路电话任意接听、转接。而且采用综合布线,使得家庭内部布线系统具有良好的扩展性和可升级性,满足不

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同用户现在和未来的需求。7EqZcWLZNX (2) 家居安防系统:人们对于安防系统的要求越来越高,家居安防系统可以有效的利用技防手段来实现安全防范。家居安防系统包括防盗、防燃气泄漏、防火等功能,同时可远程监控,便得住户可以远程通过网络或电话随时了解家庭内部情况,可监听、监视或者监视听家庭内部情况。lzq7IGf02E (3) 家庭自动化系统:智能家居的主体在于家庭自动化,将来家庭自动化的主体是家电、照明等电气设备的控制。家庭自动化系统能够通过集中或者分布式控制家庭内部照明或者家电,住户可以通过网络或者电话远程控制家庭内部设备。家居自动化系统是将来智能家居的主要发展方向。zvpgeqJ1hk (4) 家庭体验系统:人们对生活体验的要求越来越高,对家庭内部影音系统、家庭内部环境、网络虚拟环境等的需求也越来越高,用在这方面的消费支出也将越来越高,将来的家居智能化也会更多的满足人们这些消费NrpoJac3v1 2.6智能家居结构模拟图

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智能家居结构模拟图 图2—1

智能家居

控制系统原理图 图2-2

3 方案选择

3.1智能家居控制系统主要有三种控制方式:继电器控制;微机控制;PLC控制。 (1)PLC智能化高,逻辑控制可靠度高,具有通讯功能,占体积小,功耗小,输入输出不具有隔离功能,一个部件损坏,影响整体功能。1nowfTG4KI (2)继电器,动作有寿命限制,一个元件故障可能造成整个系统崩溃,会将故障扩大化,成本最低,也最容易被伪劣产品冒充,可维修度最高,同时维修成本也低。fjnFLDa5Zo (3)微机控制,成本比PLC低,逻辑针对性高,所以要在对整个系统非常了解的时候才会使用,智能化比PLC高,专业应用的时候,实现的功能要比PLC多,具有安全性可靠性最高的特点,输入输出信号还可以实现一体化隔离,通讯组态模式最多。开发周期最长,一旦要有变化修改比较麻烦。一旦实现自有批量生产,如果不包括软件附加值,成本甚至比继电器控制还要低。tfnNhnE6e5

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