時間：2022-12-24 08:24:44
序論：在您撰寫智能家居論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導您走向新的創(chuàng)作高度。
【論文摘要】：智能家居是未來家庭生活的發(fā)展趨勢，闡述了智能家居的基本概念，說明了智能家居中的總線技術的特點和意義，比較了幾種主要的總線技術，指出了項目研究的重點。
智能家居是現(xiàn)代社會最熱門的話題之一，它的目標是通過網絡等信息通信技術手段實現(xiàn)對家居電器等的智能控制，使其能夠按照人們的設定工作運行，而不論距離的遠近。智能化與遠程控制是智能家居的兩大特點。目前，已經有越來越多的機構和個人開始了對智能家居的研究。
1.智能家居的概念
智能家居（SmartHome）是以家為平臺，兼?zhèn)浣ㄖ?、自動化，智能化于一體的高效、舒適、安全、便利的家居環(huán)境。家居智能化技術起源于美國，最具代表性的是X-10技術，通過X-10通信協(xié)議，網絡系統(tǒng)中的各個設備便可實現(xiàn)資源的共享。因其布線簡單、功能靈活，擴展容易而被人們廣泛接受和應用。至今，X-10技術產品的銷售已超過兩億個，僅在美國一個國家，便有超過600萬個家庭在使用。自動化的智能家居不再是一幢被動的建筑，相反，成了幫助主人盡量利用時間的工具，使家庭更為舒適、安全、高效和節(jié)能。
隨著網絡技術的發(fā)展，特別是無線網絡的發(fā)展，網絡化智能家居系統(tǒng)可提供遙控、家電（空調，熱水器等）控制、照明控制、室內外遙控、窗簾自控、防盜報警、電話遠程控制、可編程定時控制及計算機控制等多種功能和手段，使生活更加舒適、便利和安全。
2.智能家居中的總線技術
要實現(xiàn)家居的智能化，就必須實現(xiàn)家居的網絡化，使家居內的大部分電器設備能夠通過一定的方式連入網絡，從而實現(xiàn)這些設備的遠程控制和自動控制。家居電器的上網實質是網絡最后接入的1公里之內的問題，此類問題要求網絡可靠性高、信心量少，多個設備之間的互操作性強。就智能家居而言，如何把結構和性能不一的電器設備接入網絡，如何能夠實現(xiàn)這些設備的相互通信是在構建智能家居時主要考慮的問題，所以說，智能家居的關鍵技術其實就是網關技術和總線技術。文章主要討論的是其中的總線技術。
總線技術在智能家居行業(yè)當中，目前可以算是應用最為廣泛的一種技術手段。在總線技術下生成的智能家居系統(tǒng)，最大的特點是具有可擴展性，工程安裝也不是很復雜。由于科學技術的不斷發(fā)展，新生成許多總線協(xié)議下的智能家居系統(tǒng)的價格也不是很高，目前市場的銷售情況也很不錯。
智能家居中的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)通過系統(tǒng)總線來實現(xiàn)家居燈光、電器及報警系統(tǒng)的聯(lián)網以及信號傳輸，采用分散型現(xiàn)場控制技術，控制網絡內各功能模塊只需要就近接入總線即可，布線比較方便。一般來說，現(xiàn)場總線類產品都支持任意拓撲結構的布線方式，即支持星型與環(huán)狀結構走線方式。燈光回路、插座回路等強電的布線與傳統(tǒng)的布線方式完全一致。"一燈多控"，在家庭應用比較普遍，以往一般采用"雙聯(lián)"、"四聯(lián)"開關來實現(xiàn)，走線復雜而且布線成本高。若通過總線方式控制，則完全不需要增加額外布線。是一種全分布式智能控制網絡技術，其產品模塊具有雙向通信能力，以及互操作性和互換性，其控制部件都可以編程。典型的總線技術采用雙絞線總線結構，各網絡節(jié)點可以從總線上獲得供電（24V/DC），亦通過同一總線實現(xiàn)節(jié)點間無極性、無拓撲邏輯限制的互連和通信，最高的信號傳輸速率和系統(tǒng)容量則分別為10KBPS和4G，完全能夠滿足現(xiàn)代智能家居的需要。
3.主要的總線技術比較
目前，國際上家庭總線的標準主要有以下幾種：前述的X-10，日本的家庭總線(HomeBus)，歐洲標準安裝總線(EIB)和BatiBus，美國Echelon公司的LonWorks，HP公司的IRDACONTRAL等。其中，最受業(yè)界關注，應用最廣的是X-10、LonWorks和消費總線（CEBus）這三種。
3.1X-10技術
X-10技術是世界上最早出現(xiàn)的，也是最簡單的智能家庭網絡系統(tǒng)，它的出現(xiàn)標志著家居智能化技術的成熟。在智能家居20多年發(fā)展過程中，X-10技術得到了極大的應用。它在美國的發(fā)展已經25年的歷史了，到目前為止美國的X-10用戶已經達到1000萬以上，X-10控制規(guī)格已成為當今美國家庭自動化控制規(guī)格的主要領導者。歐洲版的X-10發(fā)展也相當迅速并得到普及，漸漸的，這一技術開始進入亞洲。可以說，X-10是二十世紀最具代表性的家庭智能自動化產品。
X-10采用電力線作為其網絡通信介質，系統(tǒng)中的各個設備直接掛在電力線上就可以相互通信，X-10技術基于X-10協(xié)議，由發(fā)射器發(fā)出X-10控制信號，通過現(xiàn)有電力線網轉輸X-10信號到接收器，然后由接收器再對各燈具、用電器等用電設備進行控制。
但X-10采用的是電力線通信方式，容易受到干擾，系統(tǒng)的抗干擾性能比較差，且尋址空間小，對模擬量支持不夠，只能提供非常有限的功能。如果只要求這些有限功能，使用X-10可能是很合算的，但在需求日益豐富的今天，X-10有逐漸被取代的趨勢。
3.2LonWorks
LonWorks是美國Echelon公司于1991年推出的，LonWorks技術為設計、創(chuàng)建、安裝和維護設備網絡方面的許多問題提供解決方案：網絡的大小可以是兩個到32385個設備，并且可以適用于任何場合。LonWorks提供從收發(fā)器到協(xié)議到軟件API的一個完整的、端到端的控制網絡解決方案。
LonWorks網絡中設備的通信是采用一種稱為LonTalk的網絡標準語言實現(xiàn)的。LonTalk協(xié)議由各種允許網絡上不同設備彼此間智能通信的底層協(xié)議組成。LonTalk協(xié)議提供一整套通信服務，這使得設備中的應用程序能夠在網絡上同其他設備發(fā)送和接收報文而無需知道網絡的拓撲結構或者網絡的名稱、地址，或其他設備的功能。LonWorks協(xié)議能夠有選擇地提供端到端的報文確認、報文證實和優(yōu)先級發(fā)送，以提供規(guī)定受限制的事務處理次數(shù)。對網絡管理服務的支持使得遠程網絡管理工具能夠通過網絡和其他設備相互作用，這包括網絡地址和參數(shù)的重新配置、下載應用程序、報告網絡問題和啟動/停止/復位設備的應用程序。LonWorks可以在任何物理媒介上通信，這包括電力線，雙絞線，無線（RF），紅外（IR），同軸電纜和光纖。
LonWorks也有其弱點，主要是價格太高，光電開關的體積太大，對此，Echelon公司開發(fā)了一個智能型收發(fā)器－－PL3120芯片組，其中整合了Echelon公司的PLT－22電力線實體層和8位的Neuron芯片核心，這使得LonWorks被越來越多的高級建筑所采用。
3.3CEBus
消費總線（CEBus）起源于1984年美國電氣工業(yè)協(xié)會的消費電器小組制定的家電互聯(lián)的規(guī)范，1992年，它被正式命名為CEBus規(guī)范(EIA600)。消費總線出現(xiàn)后，迅速得到IBM、HONEYWELL、MICROSOFT、INTEL-LON、DEMOSYS、LUCENT、PHILIPS、SIEMEMTS等國際著名公司的支持，在智能住宅和住宅自動化領域具有舉足輕重的影響。
消費電子總線網絡拓撲結構可以是總線型、星型、樹型或混合型?？偩€中的每個節(jié)點的地位是平等的，不需要一個主控設備。對于多節(jié)點競爭訪問網絡資源的解決方法是采用沖突檢測和沖突解決，網絡中各節(jié)點的控制關系通過綁定來實現(xiàn)，從而使整個家庭中的電器系統(tǒng)能成為一個智能的整體。
參照ISO的網絡協(xié)議建議書，消費電子總線可劃分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網絡層和應用層。CEBus在應用層定義了一種面向對象的、嚴格的設備描述語言CAL（CommonApplicationLanguage），簡稱公共應用語言，其內容涵蓋了家庭中可能擁有的家電。公共應用語言采用了面向對象的方法，把任意一個家電設備按照功能分解成幾個預定義的對象模型。在面向對象的編程語言中，一個對象由數(shù)據(jù)和操作這些數(shù)據(jù)的函數(shù)組成。在消費總線中，這些對象也由數(shù)據(jù)（稱為實例變量）和操作（稱為方法）組成，不同的設備可以采用相同的對象，用相同的方法操作，但是控制結果隨設備的不同而有不同的意義。
CEBus以其簡便的協(xié)議、日臻完善的技術正日益成為消費電子設備互操作的企業(yè)標準，CEBus通訊的低層功能已實現(xiàn)了芯片化，所以接入設備比較便宜。目前，市場上此類芯片有LM1893、ST7536、SSC-P485、CEWay-Ⅲ等。隨著載波通訊技術的進一步成熟，CEBus將在儀器儀表、家庭自動化、智能樓宇建設、智能小區(qū)建設以及工業(yè)廠區(qū)建設中得到更為廣泛的應用。但由于CEBus接口技術比較復雜，價錢非常昂貴，因此CEBus在中國的應用也不多見。
4.小結
隨著信息技術的高速發(fā)展，智能家居技術越來越受到人們的關注，是現(xiàn)代網絡技術研究的重點之一，而利用總線技術來實現(xiàn)智能家居又是智能家居技術發(fā)展的重要方向。文章中介紹的幾種主流總線技術都有各自的特點，就本項目而言，LonWorks網絡是一個不錯的選擇，是我們以后研究的重點方向之一。
參考文獻
智能家居（SmartHome）是以家為平臺，兼?zhèn)浣ㄖ⒆詣踊?，智能化于一體的高效、舒適、安全、便利的家居環(huán)境。家居智能化技術起源于美國，最具代表性的是X-10技術，通過X-10通信協(xié)議，網絡系統(tǒng)中的各個設備便可實現(xiàn)資源的共享。因其布線簡單、功能靈活，擴展容易而被人們廣泛接受和應用。至今，X-10技術產品的銷售已超過兩億個，僅在美國一個國家，便有超過600萬個家庭在使用。自動化的智能家居不再是一幢被動的建筑，相反，成了幫助主人盡量利用時間的工具，使家庭更為舒適、安全、高效和節(jié)能。
隨著網絡技術的發(fā)展，特別是無線網絡的發(fā)展，網絡化智能家居系統(tǒng)可提供遙控、家電（空調，熱水器等）控制、照明控制、室內外遙控、窗簾自控、防盜報警、電話遠程控制、可編程定時控制及計算機控制等多種功能和手段，使生活更加舒適、便利和安全。
2.智能家居中的總線技術
要實現(xiàn)家居的智能化，就必須實現(xiàn)家居的網絡化，使家居內的大部分電器設備能夠通過一定的方式連入網絡，從而實現(xiàn)這些設備的遠程控制和自動控制。家居電器的上網實質是網絡最后接入的1公里之內的問題，此類問題要求網絡可靠性高、信心量少，多個設備之間的互操作性強。就智能家居而言，如何把結構和性能不一的電器設備接入網絡，如何能夠實現(xiàn)這些設備的相互通信是在構建智能家居時主要考慮的問題，所以說，智能家居的關鍵技術其實就是網關技術和總線技術。文章主要討論的是其中的總線技術。
總線技術在智能家居行業(yè)當中，目前可以算是應用最為廣泛的一種技術手段。在總線技術下生成的智能家居系統(tǒng)，最大的特點是具有可擴展性，工程安裝也不是很復雜。由于科學技術的不斷發(fā)展，新生成許多總線協(xié)議下的智能家居系統(tǒng)的價格也不是很高，目前市場的銷售情況也很不錯。
智能家居中的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)通過系統(tǒng)總線來實現(xiàn)家居燈光、電器及報警系統(tǒng)的聯(lián)網以及信號傳輸，采用分散型現(xiàn)場控制技術，控制網絡內各功能模塊只需要就近接入總線即可，布線比較方便。一般來說，現(xiàn)場總線類產品都支持任意拓撲結構的布線方式，即支持星型與環(huán)狀結構走線方式。燈光回路、插座回路等強電的布線與傳統(tǒng)的布線方式完全一致。"一燈多控"，在家庭應用比較普遍，以往一般采用"雙聯(lián)"、"四聯(lián)"開關來實現(xiàn)，走線復雜而且布線成本高。若通過總線方式控制，則完全不需要增加額外布線。是一種全分布式智能控制網絡技術，其產品模塊具有雙向通信能力，以及互操作性和互換性，其控制部件都可以編程。典型的總線技術采用雙絞線總線結構，各網絡節(jié)點可以從總線上獲得供電（24V/DC），亦通過同一總線實現(xiàn)節(jié)點間無極性、無拓撲邏輯限制的互連和通信，最高的信號傳輸速率和系統(tǒng)容量則分別為10KBPS和4G，完全能夠滿足現(xiàn)代智能家居的需要。
3.主要的總線技術比較
目前，國際上家庭總線的標準主要有以下幾種：前述的X-10，日本的家庭總線(HomeBus)，歐洲標準安裝總線(EIB)和BatiBus，美國Echelon公司的LonWorks，HP公司的IRDACONTRAL等。其中，最受業(yè)界關注，應用最廣的是X-10、LonWorks和消費總線（CEBus）這三種。
3.1X-10技術
X-10技術是世界上最早出現(xiàn)的，也是最簡單的智能家庭網絡系統(tǒng)，它的出現(xiàn)標志著家居智能化技術的成熟。在智能家居20多年發(fā)展過程中，X-10技術得到了極大的應用。它在美國的發(fā)展已經25年的歷史了，到目前為止美國的X-10用戶已經達到1000萬以上，X-10控制規(guī)格已成為當今美國家庭自動化控制規(guī)格的主要領導者。歐洲版的X-10發(fā)展也相當迅速并得到普及，漸漸的，這一技術開始進入亞洲。可以說，X-10是二十世紀最具代表性的家庭智能自動化產品。
X-10采用電力線作為其網絡通信介質，系統(tǒng)中的各個設備直接掛在電力線上就可以相互通信，X-10技術基于X-10協(xié)議，由發(fā)射器發(fā)出X-10控制信號，通過現(xiàn)有電力線網轉輸X-10信號到接收器，然后由接收器再對各燈具、用電器等用電設備進行控制。
但X-10采用的是電力線通信方式，容易受到干擾，系統(tǒng)的抗干擾性能比較差，且尋址空間小，對模擬量支持不夠，只能提供非常有限的功能。如果只要求這些有限功能，使用X-10可能是很合算的，但在需求日益豐富的今天，X-10有逐漸被取代的趨勢。
3.2LonWorks
LonWorks是美國Echelon公司于1991年推出的，LonWorks技術為設計、創(chuàng)建、安裝和維護設備網絡方面的許多問題提供解決方案：網絡的大小可以是兩個到32385個設備，并且可以適用于任何場合。LonWorks提供從收發(fā)器到協(xié)議到軟件API的一個完整的、端到端的控制網絡解決方案。
LonWorks網絡中設備的通信是采用一種稱為LonTalk的網絡標準語言實現(xiàn)的。LonTalk協(xié)議由各種允許網絡上不同設備彼此間智能通信的底層協(xié)議組成。LonTalk協(xié)議提供一整套通信服務，這使得設備中的應用程序能夠在網絡上同其他設備發(fā)送和接收報文而無需知道網絡的拓撲結構或者網絡的名稱、地址，或其他設備的功能。LonWorks協(xié)議能夠有選擇地提供端到端的報文確認、報文證實和優(yōu)先級發(fā)送，以提供規(guī)定受限制的事務處理次數(shù)。對網絡管理服務的支持使得遠程網絡管理工具能夠通過網絡和其他設備相互作用，這包括網絡地址和參數(shù)的重新配置、下載應用程序、報告網絡問題和啟動/停止/復位設備的應用程序。LonWorks可以在任何物理媒介上通信，這包括電力線，雙絞線，無線（RF），紅外（IR），同軸電纜和光纖。
LonWorks也有其弱點，主要是價格太高，光電開關的體積太大，對此，Echelon公司開發(fā)了一個智能型收發(fā)器－－PL3120芯片組，其中整合了Echelon公司的PLT－22電力線實體層和8位的Neuron芯片核心，這使得LonWorks被越來越多的高級建筑所采用。
3.3CEBus
消費總線（CEBus）起源于1984年美國電氣工業(yè)協(xié)會的消費電器小組制定的家電互聯(lián)的規(guī)范，1992年，它被正式命名為CEBus規(guī)范(EIA600)。消費總線出現(xiàn)后，迅速得到IBM、HONEYWELL、MICROSOFT、INTEL-LON、DEMOSYS、LUCENT、PHILIPS、SIEMEMTS等國際著名公司的支持，在智能住宅和住宅自動化領域具有舉足輕重的影響。
消費電子總線網絡拓撲結構可以是總線型、星型、樹型或混合型?？偩€中的每個節(jié)點的地位是平等的，不需要一個主控設備。對于多節(jié)點競爭訪問網絡資源的解決方法是采用沖突檢測和沖突解決，網絡中各節(jié)點的控制關系通過綁定來實現(xiàn)，從而使整個家庭中的電器系統(tǒng)能成為一個智能的整體。
參照ISO的網絡協(xié)議建議書，消費電子總線可劃分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網絡層和應用層。CEBus在應用層定義了一種面向對象的、嚴格的設備描述語言CAL（CommonApplicationLanguage），簡稱公共應用語言，其內容涵蓋了家庭中可能擁有的家電。公共應用語言采用了面向對象的方法，把任意一個家電設備按照功能分解成幾個預定義的對象模型。在面向對象的編程語言中，一個對象由數(shù)據(jù)和操作這些數(shù)據(jù)的函數(shù)組成。在消費總線中，這些對象也由數(shù)據(jù)（稱為實例變量）和操作（稱為方法）組成，不同的設備可以采用相同的對象，用相同的方法操作，但是控制結果隨設備的不同而有不同的意義。
CEBus以其簡便的協(xié)議、日臻完善的技術正日益成為消費電子設備互操作的企業(yè)標準，CEBus通訊的低層功能已實現(xiàn)了芯片化，所以接入設備比較便宜。目前，市場上此類芯片有LM1893、ST7536、SSC-P485、CEWay-Ⅲ等。隨著載波通訊技術的進一步成熟，CEBus將在儀器儀表、家庭自動化、智能樓宇建設、智能小區(qū)建設以及工業(yè)廠區(qū)建設中得到更為廣泛的應用。但由于CEBus接口技術比較復雜，價錢非常昂貴，因此CEBus在中國的應用也不多見。
4.小結
隨著信息技術的高速發(fā)展，智能家居技術越來越受到人們的關注，是現(xiàn)代網絡技術研究的重點之一，而利用總線技術來實現(xiàn)智能家居又是智能家居技術發(fā)展的重要方向。文章中介紹的幾種主流總線技術都有各自的特點，就本項目而言，LonWorks網絡是一個不錯的選擇，是我們以后研究的重點方向之一。
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基于Cortex—M3的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)的設計
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關鍵詞：遠程控制雙音多頻網絡通訊無線通訊家庭自動化
21世紀是信息化的世紀，各種電信和互聯(lián)網新技術推動了人類文明的巨大進步。數(shù)字化家居控制系統(tǒng)的出現(xiàn)使得人們可以通過手機或者互聯(lián)網在任何時候、任意地點對家中的任意電器（空調、熱水器、電飯煲、燈光、音響、DVD錄像機）進行遠程控制；也可以在下班途中，預先將家中的空調打開、讓熱水器提前燒好熱水、電飯煲煮好香噴噴的米飯……；而這一切的實現(xiàn)都僅僅是輕輕的點幾下鼠標，或者打一個簡單的電話。此外，該系統(tǒng)還可使家庭具有多途徑報警、遠程監(jiān)聽、數(shù)字留言等多種功能，如果不幸出現(xiàn)某種險情，您和110可以在第一時間獲得通知以便進一步采取行動。舒適、時尚的家居生活是社會進步的標志，智能家居系統(tǒng)能夠在不改變家中任何家電的情況下，對家里的電器、燈光、電源、家庭環(huán)境進行方便地控制，使人們盡享高科技帶來的簡便而時尚的現(xiàn)代生活。
1系統(tǒng)的總體結構及工作過程
智能家居系統(tǒng)由系統(tǒng)主機、系統(tǒng)分機、Internet服務器和網絡接口等部分組成。其中系統(tǒng)主機通過服務器（個人計算機）連入Internet，并通過自己的PSTN公用電話交換網接口電路連入PSTN。其結構圖如圖1所示。主機與分機通過無線傳輸組成星形拓撲結構。系統(tǒng)主機通過本地無線傳輸網絡同系統(tǒng)分機進行通訊、傳輸控制命令和反饋信息。
該系統(tǒng)正常工作時，用戶可以通過Internet和PSTN兩種網絡進行訪問，當通過Internet訪問時，本系統(tǒng)可提供一個界面友好的終端軟件，用戶只需登陸到運行在家中的服務器即可對家中的設備進行遠程控制；當通過PSTN訪問時，本系統(tǒng)將為用戶提供語音操作界面。其工作流程如圖2所示。
2系統(tǒng)的硬件構成
本系統(tǒng)的硬件主要有系統(tǒng)主機與系統(tǒng)分機兩大部分。系統(tǒng)主機由單片機AT89C52和各種接口電路組成，如圖3所示。系統(tǒng)分機由單片機AT89C52和各種接口電路、傳感器單元電路、固態(tài)繼電器控制電路組成，并由固態(tài)繼電器控制具體設備，具體硬件組成框圖如圖4所示。
通過系統(tǒng)主機的各種接口電路可將主機CPU從繁忙的計算中解脫出來，以便把主要精力運用在控制和信息傳遞上。系統(tǒng)主機主要依照各個功能電路的輸出結果進行邏輯判斷和控制命令的輸出。系統(tǒng)分機的各種接口電路和主機相似，只是根據(jù)設備的不同（傳感器單元）有著細節(jié)上的變化。下面主要介紹系統(tǒng)主機的各種接口電路。
2．1nRF401無線數(shù)據(jù)傳輸電路
無線數(shù)據(jù)傳輸電路由Nordic公司的單片UHF無線數(shù)據(jù)收發(fā)芯片nRF401及其電路構成。nRF401采用FSK調制解調技術，其工作效率可達20kbit／s，且有兩個頻率通道供選擇，并且支持低功耗和待機模式。它不用對數(shù)據(jù)進行曼徹斯特編碼，其天線接口設計為差分天線，因而很容易用PCB來實現(xiàn)。
2．2看門狗電路
看門狗電路由MAX813L及其元件組成。通常，在單片機的工作現(xiàn)場，可能有各種干擾源。這些干擾源可能導致程序跑飛、造成死機或者程序不能正常運行。如果不及時恢復或使系統(tǒng)復位，就容易造成損失。看門狗電路的作用就是在程序跑飛或者死機時，能有效地使系統(tǒng)復位以使系統(tǒng)恢復正常運轉。因此，在程序中定期給P1．5送入看門狗信號，就可以保證在程序運行異常時，由MAX813L使單片機復位。
2．3DS1307時鐘接口電路
DS1307時鐘芯片是美國DALLAS公司生產的I2C總線接口實時時鐘芯片。DS1307可以獨立于CPU工作，它不受晶振和電容等的影響，并且計時準確，月積累誤差一般小于10秒。此芯片還具有掉電時鐘保護功能，可自動切換到后備電源供電。同時還具有閏年自動調整功能，可以產生秒、分、時、日、月、年等數(shù)據(jù)，并將其保存在具有掉電保護功能的時間寄存器內，以便CPU根據(jù)需要對其進行讀出或寫入。由于單片機AT89C52沒有I2C總線接口，因此，要驅動DS1307，就必須采用單主機方式下的I2C總線虛擬技術。在此方式下，以單片機為主節(jié)點（主器件），主器件永遠占有總線而不出現(xiàn)總線競爭，且可以用兩根I／O口線來虛擬I2C總線接口。I2C總線上的主器件（單片機）可在時鐘線（SDL）上產生時鐘脈沖，在數(shù)據(jù)線（SDA）上產生尋址信號、開始條件、停止條件以及建立數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠骷?。任何被選中的器件都將被主器件看成是從器件。在這里，DS1307作為I2C總線的從器件。I2C總線為同步串行數(shù)據(jù)傳輸總線，其內部為雙向傳輸電路，端口輸出為開漏結構，因此，需加上拉電阻。
2．4MT8880C雙音頻編解碼電路
由于單片機是通過MT8880C芯片得到PSTN網絡的雙音頻信號解碼輸出，也就是說，單片機可以識別來自PSTN網絡的控制信號，用戶可以根據(jù)系統(tǒng)的語音提示進行按鍵選擇以實現(xiàn)用戶身份的識別與遠程控制。因此，利用MT8880C的雙音頻編碼功能，系統(tǒng)可以在緊急時刻將用戶預置的緊急電話打到PSTN網絡，從而把損失減少到最低。
2．5ISD4004語音錄放電路
ISD4004是美國ISD公司生產的一種語音錄放芯片。它可錄制8～16分鐘的語音信號。該芯片可提供SPI標準接口和單片機進行接口，其語音的錄放控制均通過單片機來實現(xiàn)。該芯片的一個最大特點是可以按地址編程錄放，因而可由ISD4004和單片機編程控制來構成本系統(tǒng)與PSTN網絡用戶的語音平臺。由于ISD4004的INT和RAC腳輸出為開漏結構，因此需要加上拉電阻。
2．6MAX202串行通訊電路
通訊電路可由串行通訊專用芯片MAX202組成，通過此電路可以方便地與PC機進行串行通訊。
2．7鈴流檢測與摘掛機控制電路
當系統(tǒng)被呼叫時，電話交換機發(fā)出鈴流信號。振鈴為25±3V的正弦波，失真小于10％，電壓有效值為90±15V。振鈴信號以5秒為周期，即1秒送，4秒斷。由于振鈴信號電壓比較高，所以先要通過高壓穩(wěn)壓二極管進行降壓，然后輸入至光耦。再經光耦隔離轉換后，從光耦輸出時通時斷的正弦波，最后經RC回路進行濾波以輸出標準的方波。該方波信號可以直接輸出至單片機的定時器1進行計數(shù)，以實現(xiàn)對鈴流的檢測。
由于程控電話交換機在電話摘機時電話線回路電流會突然變大（約30mA），因此，交換機檢測到回路電流變大就認為電話機已經摘機。自動摘掛機電路可以通過單片機的P1．7來控制一個固態(tài)繼電器，固態(tài)繼電器的控制端應連接一個大約300Ω的電阻后再接入電話線兩端，從而完成模擬摘掛機。
3系統(tǒng)軟件編制
本系統(tǒng)軟件主要由系統(tǒng)主機和系統(tǒng)分機的C51程序和系統(tǒng)與Internet網絡通訊程序組成。
3．1系統(tǒng)主機程序的編制
系統(tǒng)主機程序主要用于實現(xiàn)系統(tǒng)的總體功能。包括無線數(shù)據(jù)傳輸程序、看門狗程序、時間戳程序、雙音頻編解碼程序、語音錄放程序、串行通訊程序、鈴流檢測與摘掛機控制程序、系統(tǒng)初始化程序、意外事件處理程序等。程序編制以消息驅動為主導思想。消息由計數(shù)器中斷1、外部中斷0和串行中斷產生，在中斷服務程序中，應將相應的狀態(tài)位置位，而在消息循環(huán)中則應按相應的狀態(tài)位調用功能函數(shù)，然后由功能函數(shù)將相應的狀態(tài)位清0并完成所需功能，并最后返回到消息循環(huán)中。其程序流程如圖5所示。該系統(tǒng)的分機程序和主機類似，故此不再詳述。
3．2系統(tǒng)與Internet網絡通訊程序的編制
這部分通訊程序分為服務器和客戶端兩個程序，主要通過Internet網絡完成用戶的控制功能。
服務器程序主要完成客戶端與系統(tǒng)主機通訊的中轉，即將客戶端發(fā)來的控制或者查詢命令翻譯成系統(tǒng)主機能識別的格式，或者將系統(tǒng)主機收到的報警等信息上傳到客戶端。服務器程序使用Socket與客戶端進行Internet通訊。
客戶端程序是運行在遠端用戶的控制界面，主要用于完成家居內狀態(tài)的顯示以及對家居內電器的遠程控制，同時使客戶端直接連接到服務器。
關鍵詞：家庭控制器自動監(jiān)控安全防范
l引言
隨著國民經濟和科學技術水平的提高，特別是計算機技術、通信技術、網絡技術、控制技術的迅猛發(fā)展與提高，促使了家庭實現(xiàn)了生活現(xiàn)代化，居住環(huán)境舒適化、安全化。這些高科技已經影響到人們生活的方方面面，改變了人們生活習慣，提高了人們生活質量，家居智能化也正是在這種形勢下應運而生的。
2智能家居控制系統(tǒng)概述
智能家庭控制系統(tǒng)是以HFC、以太網、現(xiàn)場總線、公共電話網、無線網的傳輸網絡為物理平臺，計算機網絡技術為技術平臺，現(xiàn)場總線為應用操作平臺，構成一個完整的集家庭通信、家庭設備自動控制、家庭安全防范等功能的控制系統(tǒng)。
智能家居控制系統(tǒng)的總體目標是通過采用計算機技術、網絡技術、控制技術和集成技術建立一個由家庭到小區(qū)乃至整個城市的綜合信息服務和管理系統(tǒng)，以此來提高住宅高新技術的含量和居民居住環(huán)境水平。
系統(tǒng)通常由系統(tǒng)服務器、家庭控制器(各種模塊)、各種路由器、電纜調制解調器頭端設備CMTS、交換機、通訊器、控制器、無線收發(fā)器、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構、打印機等主要部分組成。
3智能家居控制系統(tǒng)功能
智能家庭控制系統(tǒng)的主要功能包括家庭通信、家庭設備自動控制、家庭安全防范三個方面。
3．1家庭通信
家庭通信可采用電話線路、計算機互聯(lián)網、CATV線路、無線局域網等方式。
(1)電話線路
通過電話線路實現(xiàn)雙向傳輸語音信號和數(shù)據(jù)信號。
(2)計算機互聯(lián)網
通過互聯(lián)網實現(xiàn)信息交互、綜合信息查詢、網上教育、醫(yī)療保健、電子郵件、電子購物等。
(3)CATV線路
通過CATV線路實現(xiàn)VOD點播和多媒體通信。
(4)無線局域網
通過無線收發(fā)器、天線、各種無線終端，實現(xiàn)雙向傳輸數(shù)據(jù)信號。
3．2家庭設備自動監(jiān)控
家庭設備自動監(jiān)控包括電器設備的集中、遙控、遠距離異地(通過電話或Internet)的監(jiān)視、控制及數(shù)據(jù)采集。
(1)家用電器的監(jiān)視和控制
按照預先所設定程序的要求對熱水器、微波爐、視像音響等家用電器進行監(jiān)視和控制。
(2)熱能表、燃氣表、水表、電度表的數(shù)據(jù)采集、計量和傳送根據(jù)小區(qū)物業(yè)管理的要求所設置數(shù)據(jù)采集程序，通過傳感器對熱能表、燃氣表、水表、電度表的用量進行自動數(shù)據(jù)采集、計量，并將采集結果遠程傳送給小區(qū)物業(yè)管理系統(tǒng)。
(3)空調機的監(jiān)視、調節(jié)和控制
按照預先所設定的程序，根據(jù)時間、溫度、濕度等參數(shù)對空調機進行監(jiān)視、調節(jié)和控制。
(4)照明設備的監(jiān)視、調節(jié)和控制按照預先設定的時間程序，分別對各個房間照明設備的開、關進行控制，并可自動調節(jié)各個房間的照度。
(5)窗簾的控制
按照預先設定的時間程序，對窗簾的開啟／關閉進行控制。
3．3家庭安全防范
家庭安全防范主要包括多火災報警、可燃氣體泄漏報警、防盜報警、緊急求救、多防區(qū)的設置、訪客對講等。家庭控制器內按等級預先設置若干個報警電話號碼(如家人單位電話號碼、手機電話號碼、尋呼機電話號碼和小區(qū)物業(yè)管理安全保衛(wèi)部門電話號碼等)，在有報警發(fā)生時，按等級的次序依次不停地撥通上述電話進行報警(可報出家中是哪個系統(tǒng)報警了)。同時，各種報警信號通過控制網絡傳送至小區(qū)物業(yè)管理中心，并可與其它功能模塊實現(xiàn)可編程的聯(lián)動(如可燃氣體泄漏報警后，聯(lián)動關閉燃氣管道上的電磁閥)。
(1)防火災發(fā)生
通過設置在廚房的感溫探測器和設置在客廳、臥室等的感煙探測器，監(jiān)視各個房間內有無火災的發(fā)生。如有火災發(fā)生家庭控制器發(fā)出聲光報警信號，通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。家庭控制器還可以根據(jù)有人在家或無人在家的情況，自動調節(jié)感溫探測器和感煙探測器的靈敏度。
(2)防可燃氣體泄漏
通過設置在廚房的可燃氣體探測器，監(jiān)視燃氣管道、灶具有無燃氣泄漏。如有燃氣泄漏家庭控制器發(fā)出聲光報警信號，并聯(lián)動關閉燃氣管道上的電磁閥，同時通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。
(3)防盜報警
防盜報警的防護區(qū)域分成兩部分，即住宅周界防護和住宅內區(qū)域防護。住宅周界防護是指在住宅的門、窗上安裝門磁開關，在對外的玻璃窗、門附近安裝玻璃破碎探測器；住宅內區(qū)域防護是指在主要通道、重要的房間內安裝被動紅外探測器或被動紅外／微波雙技術探測器。當家中有人時，住宅周界防護的防盜報警設備(門磁開關、玻璃破碎探測器)設防，住宅內區(qū)域防護的防盜報警設備(紅外探測器或被動紅外／微波雙技術探測器)撤防。當家人出門后，住宅周界防護的防盜報警設備(門磁開關、玻璃破碎探測器)和住宅內區(qū)域防護的防盜報警設備(被動紅外探測器或被動紅外／微波雙技術探測器)均設防。當有非法侵入時，家庭控制器發(fā)出聲光報警信號，并通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。另外，通過程序可設定報警裝置的等級和報警器的靈敏度。
(4)訪客對講
住宅的主人通過訪客對講設備與來訪者進行雙向通話或可視通話，確認是否允許來訪者進人。住宅的主人利用訪客對講設備，可以對大樓入口門或單元門的門鎖進行開啟和關閉控制。
(5)緊急求救
當遇到意外情況(如疾病或有人非法侵入)發(fā)生時，按動報警按鈕向小區(qū)物業(yè)管理部門進行緊急求救報警。緊急求救信號在網絡傳輸中具有最高的優(yōu)先級別，由于是人在緊急情況下的求救信號，其誤報的可能性很小
4智能家居控制系統(tǒng)類型
4．1系統(tǒng)類型
智能家庭控制系統(tǒng)可分成采用公共電話網的智能家庭控制系統(tǒng)、HFC的智能家庭控制系統(tǒng)、以太網的智能家庭控制系統(tǒng)、LonWorks的智能家庭控制系統(tǒng)、KS485的智能家庭控制系統(tǒng)、無線網的智能家庭控制系統(tǒng)等類型。
4．2基本特點、功能、適用范圍
(1)采用公共電話網的智能家庭控制系統(tǒng)采用公共電話網的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見國家建筑標準設計<智能家居控制系統(tǒng)設計施工圖集》03X602第14頁。
·基本特點：家庭智能控制器內配置了與電話線連接的收發(fā)器，利用電話網絡作為信息傳輸網。該系統(tǒng)不僅在功能上能完全滿足要求，而且大大地簡化了布線，可以節(jié)省布線的投資。
·系統(tǒng)組成：系統(tǒng)由系統(tǒng)服務器、家庭控制器(內置了與電話線連接的收發(fā)器)、路由器、收發(fā)器、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構、打印機等組成。
·系統(tǒng)功能：實現(xiàn)家庭通信、家庭設備自動控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統(tǒng)適用于新建、擴建的智能化住宅(小區(qū))工程，且特別適用于改造的智能化住宅(小區(qū))工程，利用原有的電話線就可實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號的共網傳輸。
(2)采用HFC的智能家庭控制系統(tǒng)
采用HFC的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見國家建筑標準設計<智能家居控制系統(tǒng)設計施工圖集》03X602第15頁。
·基本特點：家庭智能控制器內配置了CableModem，利用有線電視的HFC網絡作為信息傳輸網。該系統(tǒng)不僅在功能上能完全滿足要求，而且大大地簡化了布線，可以節(jié)省布線的投資。
HFC網絡采用共享方式，其共享帶寬為36Mbps。當上網人數(shù)較多時，上網的速度會變慢。由于CableModem設備費用較高，用戶網絡的開通費用高。
·系統(tǒng)組成：系統(tǒng)由系統(tǒng)服務器、家庭控制器(內置了CableModem)、路由器、電纜調制解調器頭端設備CMTS、有線電視傳輸網絡、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構、打印機等組成o
·系統(tǒng)功能：實現(xiàn)家庭通信、家庭設備自動控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統(tǒng)適用于新建、擴建的智能化住宅(小區(qū))工程，且特別適用于改造的智能化住宅(小區(qū))工程，僅將原有的有線電視HFC網絡進行雙向改造，就可實現(xiàn)數(shù)據(jù)和圖像信號的共網傳輸。
(3)采用以太網的智能家庭控制系統(tǒng)
采用以太網的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見國家建筑標準設計<智能家居控制系統(tǒng)設計施工圖集》03X602第16、17頁。
·基本特點：家庭智能控制器內配置了以太網網卡，利用以太網作為信息傳輸網。以太網同時支持住戶計算機和智能家庭控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅在功能上能完全滿足要求，而且大大地簡化了布線，可以節(jié)省布線的投資。
以太網傳輸速率較高，傳輸速率有10Mbps、100Mbps等。根據(jù)傳輸距離的要求，由小區(qū)物業(yè)管理中心至各樓交換機采用5類以上4對對絞線、多模光纜或單模光纜，由交換機至家庭控制器采用超5類4對對絞電纜。
·系統(tǒng)組成：系統(tǒng)由系統(tǒng)服務器、家庭控制器、路由器、交換機、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構、打印機等組成。
·系統(tǒng)功能：實現(xiàn)家庭通信、家庭設備自動控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統(tǒng)適用于新建、擴建和改造的智能化住宅(小區(qū))工程，用以太網實現(xiàn)數(shù)據(jù)和圖像信號的雙向傳輸。
(4)采用LonWorks的智能家庭控制系統(tǒng)采用LonWorks的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見國家建筑標準設計《智能家居控制系統(tǒng)設計施工圖集如3X602第21、22、23頁。
·基本特點：采用一個覆蓋全部ISO／OSI標準七層通信協(xié)議、開放性的LonWork總線技術，一臺系統(tǒng)服務器最多可連接127臺LONWorks路由器，一臺LonWorks路由器最多可連接63臺家庭控制器。每臺家庭控制器為LonWork一個通道上的網絡節(jié)點，每個網絡節(jié)點包括有神經元(NEURON)芯片、振蕩器、電源、一個通過媒介通信的收發(fā)器和與監(jiān)控設備接口的I／O設備(電路)、存儲器等。
LonWorks直接通信距離可達2700m(雙絞線、78Kbps)，其通信傳輸速度最大可達1．25Mbps(此時有效傳輸距離為130m)。LonWorks路由器至小區(qū)物業(yè)管理中心線路長度超過2700m時，需在總線上加裝中繼器。傳輸線通常采用雙絞線，根據(jù)需要也可采用同軸電纜或電力線。
·系統(tǒng)組成：由系統(tǒng)服務器、家庭控制器、路由器、LonWorks路由器、交換機、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構、打印機等組成。
·系統(tǒng)功能：實現(xiàn)家庭通信、家庭設備自動控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統(tǒng)特別適用于新建、擴建的智能化住宅(小區(qū))工程。
(5)采用KS485的智能家庭控制系統(tǒng)
采用KS485的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見國家建筑標準設計<智能家居控制系統(tǒng)設計施工圖集>03X602第18、19、20頁。
·基本特點：KS485串行接口總線為主從式網絡，它的通信為半雙工、采用雙向單信道連接方式。RS485串行接口總線的傳輸介質采用雙絞線，它可以高速地進行遠距離傳輸，傳輸速度與傳輸距離的技術指標如下：傳輸速率為10Mbit／s時，最大傳輸距離是12m；傳輸速率為1Mbit／s時，最大傳輸距離是120m；傳輸速率為100kbit／s時，最大傳輸距離是1200m。
·系統(tǒng)組成：由系統(tǒng)服務器、家庭控制器、路由器、通訊器、控制器、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構、打印機等組成。
·系統(tǒng)功能：實現(xiàn)家庭通信、家庭設備自動控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統(tǒng)特別適用于新建、擴建的智能化住宅(小區(qū))工程。
(6)采用無線網的智能家庭控制系統(tǒng)
采用無線網的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見國家建筑標準設計<智能家居控制系統(tǒng)設計施工圖集>03X602第24、25頁。
·基本特點：利用無線作為信息傳輸網，該系統(tǒng)不僅在功能上能完全滿足要求，而且從系統(tǒng)服務器至家庭控制器、家庭控制器至各種現(xiàn)場末端裝置均采用無線傳輸方式，小區(qū)、樓內、戶內無需布線，施工簡單，可以節(jié)省施工的投資。
無線網的工作頻率符合IEEE802．11b標準要求。
·系統(tǒng)組成：由系統(tǒng)服務器、家庭控制器、無線收發(fā)器、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構、打印機等組成。
·系統(tǒng)功能：實現(xiàn)家庭通信、家庭設備自動控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統(tǒng)適用于新建、擴建的智能化住宅(小區(qū))工程，且特別適用于改造的智能化住宅(小區(qū))工程，不用敷設線路就可實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號的傳輸。
5系統(tǒng)設計及產品選用要點
5．1智能家庭控制系統(tǒng)類型的選用
新建、擴建的智能化住宅(小區(qū))工程，宜采用LonWorks的智能家庭控制系統(tǒng)、以太網的智能家庭控制系統(tǒng)或采用RS485的智能家庭控制系統(tǒng)。改造的智能化住宅(小區(qū))工程，宜采用公共電話網的智能家庭控制系統(tǒng)、HFC的智能家庭控制系統(tǒng)或無線網的智能家庭控制系統(tǒng)。
5．2家庭控制器的選用
家庭控制器的選用主要包括功能、總線技術及模塊化設計、擴展功能、可按用戶的基本要求進行配置等方面的選用要求。
(1)家庭控制器功能的選用
家庭控制器通常具有以下功能：
·家庭防盜報警；
·家庭火災報警；
·家庭燃氣泄露報警；
·家庭緊急求助；
·遠程設防與撤防；
·遠程報警；
·訪客對講；
·家用電器監(jiān)控；
·家用表具數(shù)據(jù)采集及處理；
·空調機監(jiān)控；
·接入網接口；
·小區(qū)電子公告；
·信息查詢；
·家用設備報修等。
(2)家庭控制器功能的選擇
在工程設計中，家庭控制器功能的選擇可參見下表所示。
5．3總線技術及模塊化設計
·家庭控制器要求采用總線技術，如LonWorks、R5485、BACnet、C^NBlls、CEBus、X一10；
·家庭控制器要求采用模塊化設計，以便用戶可以根據(jù)需求選擇不同的模塊完成不同的功能。
5．4擴展功能
家庭控制器要有一定的擴展功能，考慮能適應今后發(fā)展的需要。
5．5可按用戶的基本要求進行配置應能根據(jù)用戶提出有哪些被控設備及監(jiān)視控制要求(功能要求)等因素，來對家庭控制器組成進行配置，包含模塊種類的選擇和各種模塊數(shù)量的選擇。6設備的安裝
6．1交換機、路由器、控制器、放大箱、分配箱、電話分線箱
這些設備均應安裝在電氣豎井內或公共走道的墻上(內)。
6．2家庭控制器
暗裝(或明裝)在墻內(上)，其底邊距地面1．4m左右。家庭控制器應設置在住戶大門附近(宜距戶門0．5m以內)，且容易操作(包括設防與撤防)的地方。
6．3可燃氣體探測器
安裝在廚房內的燃氣管道、灶具附近，當住戶使用的是天然氣，燃氣探測器吸頂棚安裝在距頂棚300ram以內的地方；當住戶使用的是液化石油氣，燃氣探測器安裝在距地面300mm以內地方。
6．4感溫探測器設置在廚房內，它吸頂棚安裝。
6．5感煙探測器設置在起居室、臥室等房間內，它吸頂棚安裝。
6．6緊急按鈕開關
設置在起居室沙發(fā)和主臥室床頭附近的墻上，及衛(wèi)生間的墻上。緊急按鈕開關暗裝在墻內，其底邊距地面0．5m~1．2m。
6，門(窗)磁開關
安裝在門扇和門框內或窗扇和窗框內。
6．8玻璃破碎探測器
安裝在窗戶和玻璃門(陽臺)附近的墻上或吸頂棚安裝。
6．9被動紅外侵入探測器和被動紅外／微波雙技術探測器
安裝在住戶的主要通道、重要的房間內，它吸頂棚安裝或安裝在頂棚的墻角處。
6．10紅外遙控器
安裝在被控電器設備正面附近的墻上，距離不能超過紅外線工作范圍，且與電器設備之間沒有遮擋。
7工程設計實例
以二室戶型為例介紹戶內的智能家庭控制系統(tǒng)設計，設計標準采用康居住宅先進級(3A)。采用以太網的家居控制系統(tǒng)，家庭控制器與戶內各模塊之間采用R．$485總線，家庭控制器可通過電話線或計算機網絡接收控制指令、發(fā)出信息，所選用的家庭控制器具有可視訪客對講功能。家居控制系統(tǒng)圖參見國家建筑標準設計<智能家居控制系統(tǒng)設計施工圖集>03X602第17頁，二室戶型家居控制平面圖參見圖1、2所示，家庭控制器與室內設備的連接參見圖3所示。
在起居廳、臥室設置了感煙探測器，廚房設置了感溫探測器、可燃氣體探測器，各房間的窗戶、陽臺推拉門上及附近設置了門(窗)磁開關和玻璃破碎探測器，起居廳設置了被動紅外侵入探測器，起居廳、臥室、衛(wèi)生間設置了緊急按鈕開關。對電、水、燃氣進行計量；可對餐廳、起居廳、臥室的燈進行控制；當可燃氣體探測器探測到有燃氣泄漏后，聯(lián)動控制關閉燃氣管道上電磁閥、開啟排煙風機；當有各種探測器報警后，聯(lián)動警報發(fā)聲器發(fā)出報警聲音。
家庭控制器共提供13路輸入：電度表(電度表安裝在照明配電箱內)、燃氣表、熱能表、可燃氣體探測器、感溫探測器、感煙探測器、緊急按鈕開關、被動紅外侵入探測器、玻璃破碎探測器各1路，水表、門(窗)磁開關各2路。
家庭控制器共提供7路輸出：警報發(fā)聲器控制1路、燃氣管道上電磁閥控制1路、排煙風機控制1路、照明控制4路。
三室戶型、復式結構、別墅的智能家庭控制平面圖及家庭控制器與室內設備的連接參見國家建筑標準設計<智能家居控制系統(tǒng)設計施工圖集》03X602。
關鍵詞：家庭控制器自動監(jiān)控安全防范
l引言
隨著國民經濟和科學技術水平的提高，特別是計算機技術、通信技術、網絡技術、控制技術的迅猛發(fā)展與提高，促使了家庭實現(xiàn)了生活現(xiàn)代化，居住環(huán)境舒適化、安全化。這些高科技已經影響到人們生活的方方面面，改變了人們生活習慣，提高了人們生活質量，家居智能化也正是在這種形勢下應運而生的。
2智能家居控制系統(tǒng)概述
智能家庭控制系統(tǒng)是以HFC、以太網、現(xiàn)場總線、公共電話網、無線網的傳輸網絡為物理平臺，計算機網絡技術為技術平臺，現(xiàn)場總線為應用操作平臺，構成一個完整的集家庭通信、家庭設備自動控制、家庭安全防范等功能的控制系統(tǒng)。
智能家居控制系統(tǒng)的總體目標是通過采用計算機技術、網絡技術、控制技術和集成技術建立一個由家庭到小區(qū)乃至整個城市的綜合信息服務和管理系統(tǒng)，以此來提高住宅高新技術的含量和居民居住環(huán)境水平。
系統(tǒng)通常由系統(tǒng)服務器、家庭控制器(各種模塊)、各種路由器、電纜調制解調器頭端設備CMTS、交換機、通訊器、控制器、無線收發(fā)器、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構、打印機等主要部分組成。
3智能家居控制系統(tǒng)功能
智能家庭控制系統(tǒng)的主要功能包括家庭通信、家庭設備自動控制、家庭安全防范三個方面。
3．1家庭通信
家庭通信可采用電話線路、計算機互聯(lián)網、CATV線路、無線局域網等方式。
(1)電話線路
通過電話線路實現(xiàn)雙向傳輸語音信號和數(shù)據(jù)信號。
(2)計算機互聯(lián)網
通過互聯(lián)網實現(xiàn)信息交互、綜合信息查詢、網上教育、醫(yī)療保健、電子郵件、電子購物等。
(3)CATV線路
通過CATV線路實現(xiàn)VOD點播和多媒體通信。
(4)無線局域網
通過無線收發(fā)器、天線、各種無線終端，實現(xiàn)雙向傳輸數(shù)據(jù)信號。
3．2家庭設備自動監(jiān)控
家庭設備自動監(jiān)控包括電器設備的集中、遙控、遠距離異地(通過電話或Internet)的監(jiān)視、控制及數(shù)據(jù)采集。
(1)家用電器的監(jiān)視和控制
按照預先所設定程序的要求對熱水器、微波爐、視像音響等家用電器進行監(jiān)視和控制。
(2)熱能表、燃氣表、水表、電度表的數(shù)據(jù)采集、計量和傳送根據(jù)小區(qū)物業(yè)管理的要求所設置數(shù)據(jù)采集程序，通過傳感器對熱能表、燃氣表、水表、電度表的用量進行自動數(shù)據(jù)采集、計量，并將采集結果遠程傳送給小區(qū)物業(yè)管理系統(tǒng)。
(3)空調機的監(jiān)視、調節(jié)和控制
按照預先所設定的程序，根據(jù)時間、溫度、濕度等參數(shù)對空調機進行監(jiān)視、調節(jié)和控制。
(4)照明設備的監(jiān)視、調節(jié)和控制按照預先設定的時間程序，分別對各個房間照明設備的開、關進行控制，并可自動調節(jié)各個房間的照度。
(5)窗簾的控制
按照預先設定的時間程序，對窗簾的開啟／關閉進行控制。
3．3家庭安全防范
家庭安全防范主要包括多火災報警、可燃氣體泄漏報警、防盜報警、緊急求救、多防區(qū)的設置、訪客對講等。家庭控制器內按等級預先設置若干個報警電話號碼(如家人單位電話號碼、手機電話號碼、尋呼機電話號碼和小區(qū)物業(yè)管理安全保衛(wèi)部門電話號碼等)，在有報警發(fā)生時，按等級的次序依次不停地撥通上述電話進行報警(可報出家中是哪個系統(tǒng)報警了)。同時，各種報警信號通過控制網絡傳送至小區(qū)物業(yè)管理中心，并可與其它功能模塊實現(xiàn)可編程的聯(lián)動(如可燃氣體泄漏報警后，聯(lián)動關閉燃氣管道上的電磁閥)。
(1)防火災發(fā)生
通過設置在廚房的感溫探測器和設置在客廳、臥室等的感煙探測器，監(jiān)視各個房間內有無火災的發(fā)生。如有火災發(fā)生家庭控制器發(fā)出聲光報警信號，通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。家庭控制器還可以根據(jù)有人在家或無人在家的情況，自動調節(jié)感溫探測器和感煙探測器的靈敏度。
(2)防可燃氣體泄漏
通過設置在廚房的可燃氣體探測器，監(jiān)視燃氣管道、灶具有無燃氣泄漏。如有燃氣泄漏家庭控制器發(fā)出聲光報警信號，并聯(lián)動關閉燃氣管道上的電磁閥，同時通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。
(3)防盜報警
防盜報警的防護區(qū)域分成兩部分，即住宅周界防護和住宅內區(qū)域防護。住宅周界防護是指在住宅的門、窗上安裝門磁開關，在對外的玻璃窗、門附近安裝玻璃破碎探測器；住宅內區(qū)域防護是指在主要通道、重要的房間內安裝被動紅外探測器或被動紅外／微波雙技術探測器。當家中有人時，住宅周界防護的防盜報警設備(門磁開關、玻璃破碎探測器)設防，住宅內區(qū)域防護的防盜報警設備(紅外探測器或被動紅外／微波雙技術探測器)撤防。當家人出門后，住宅周界防護的防盜報警設備(門磁開關、玻璃破碎探測器)和住宅內區(qū)域防護的防盜報警設備(被動紅外探測器或被動紅外／微波雙技術探測器)均設防。當有非法侵入時，家庭控制器發(fā)出聲光報警信號，并通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。另外，通過程序可設定報警裝置的等級和報警器的靈敏度。
(4)訪客對講
住宅的主人通過訪客對講設備與來訪者進行雙向通話或可視通話，確認是否允許來訪者進人。住宅的主人利用訪客對講設備，可以對大樓入口門或單元門的門鎖進行開啟和關閉控制。
(5)緊急求救
當遇到意外情況(如疾病或有人非法侵入)發(fā)生時，按動報警按鈕向小區(qū)物業(yè)管理部門進行緊急求救報警。緊急求救信號在網絡傳輸中具有最高的優(yōu)先級別，由于是人在緊急情況下的求救信號，其誤報的可能性很小。
智能家居控制系統(tǒng)類型
4．1系統(tǒng)類型
智能家庭控制系統(tǒng)可分成采用公共電話網的智能家庭控制系統(tǒng)、HFC的智能家庭控制系統(tǒng)、以太網的智能家庭控制系統(tǒng)、LonWorks的智能家庭控制系統(tǒng)、KS485的智能家庭控制系統(tǒng)、無線網的智能家庭控制系統(tǒng)等類型。
4．2基本特點、功能、適用范圍
(1)采用公共電話網的智能家庭控制系統(tǒng)采用公共電話網的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見國家建筑標準設計<智能家居控制系統(tǒng)設計施工圖集》03X602第14頁。
·基本特點：家庭智能控制器內配置了與電話線連接的收發(fā)器，利用電話網絡作為信息傳輸網。該系統(tǒng)不僅在功能上能完全滿足要求，而且大大地簡化了布線，可以節(jié)省布線的投資。
·系統(tǒng)組成：系統(tǒng)由系統(tǒng)服務器、家庭控制器(內置了與電話線連接的收發(fā)器)、路由器、收發(fā)器、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構、打印機等組成。
·系統(tǒng)功能：實現(xiàn)家庭通信、家庭設備自動控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統(tǒng)適用于新建、擴建的智能化住宅(小區(qū))工程，且特別適用于改造的智能化住宅(小區(qū))工程，利用原有的電話線就可實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號的共網傳輸。
(2)采用HFC的智能家庭控制系統(tǒng)
采用HFC的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見國家建筑標準設計<智能家居控制系統(tǒng)設計施工圖集》03X602第15頁。
·基本特點：家庭智能控制器內配置了CableModem，利用有線電視的HFC網絡作為信息傳輸網。該系統(tǒng)不僅在功能上能完全滿足要求，而且大大地簡化了布線，可以節(jié)省布線的投資。
HFC網絡采用共享方式，其共享帶寬為36Mbps。當上網人數(shù)較多時，上網的速度會變慢。由于CableModem設備費用較高，用戶網絡的開通費用高。
·系統(tǒng)組成：系統(tǒng)由系統(tǒng)服務器、家庭控制器(內置了CableModem)、路由器、電纜調制解調器頭端設備CMTS、有線電視傳輸網絡、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構、打印機等組成o
·系統(tǒng)功能：實現(xiàn)家庭通信、家庭設備自動控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統(tǒng)適用于新建、擴建的智能化住宅(小區(qū))工程，且特別適用于改造的智能化住宅(小區(qū))工程，僅將原有的有線電視HFC網絡進行雙向改造，就可實現(xiàn)數(shù)據(jù)和圖像信號的共網傳輸。
(3)采用以太網的智能家庭控制系統(tǒng)
采用以太網的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見國家建筑標準設計<智能家居控制系統(tǒng)設計施工圖集》03X602第16、17頁。
·基本特點：家庭智能控制器內配置了以太網網卡，利用以太網作為信息傳輸網。以太網同時支持住戶計算機和智能家庭控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅在功能上能完全滿足要求，而且大大地簡化了布線，可以節(jié)省布線的投資。
以太網傳輸速率較高，傳輸速率有10Mbps、100Mbps等。根據(jù)傳輸距離的要求，由小區(qū)物業(yè)管理中心至各樓交換機采用5類以上4對對絞線、多模光纜或單模光纜，由交換機至家庭控制器采用超5類4對對絞電纜。
·系統(tǒng)組成：系統(tǒng)由系統(tǒng)服務器、家庭控制器、路由器、交換機、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構、打印機等組成。
·系統(tǒng)功能：實現(xiàn)家庭通信、家庭設備自動控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統(tǒng)適用于新建、擴建和改造的智能化住宅(小區(qū))工程，用以太網實現(xiàn)數(shù)據(jù)和圖像信號的雙向傳輸。
(4)采用LonWorks的智能家庭控制系統(tǒng)采用LonWorks的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見國家建筑標準設計《智能家居控制系統(tǒng)設計施工圖集如3X602第21、22、23頁。
·基本特點：采用一個覆蓋全部ISO／OSI標準七層通信協(xié)議、開放性的LonWork總線技術，一臺系統(tǒng)服務器最多可連接127臺LONWorks路由器，一臺LonWorks路由器最多可連接63臺家庭控制器。每臺家庭控制器為LonWork一個通道上的網絡節(jié)點，每個網絡節(jié)點包括有神經元(NEURON)芯片、振蕩器、電源、一個通過媒介通信的收發(fā)器和與監(jiān)控設備接口的I／O設備(電路)、存儲器等。
LonWorks直接通信距離可達2700m(雙絞線、78Kbps)，其通信傳輸速度最大可達1．25Mbps(此時有效傳輸距離為130m)。LonWorks路由器至小區(qū)物業(yè)管理中心線路長度超過2700m時，需在總線上加裝中繼器。傳輸線通常采用雙絞線，根據(jù)需要也可采用同軸電纜或電力線。
·系統(tǒng)組成：由系統(tǒng)服務器、家庭控制器、路由器、LonWorks路由器、交換機、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構、打印機等組成。
·系統(tǒng)功能：實現(xiàn)家庭通信、家庭設備自動控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統(tǒng)特別適用于新建、擴建的智能化住宅(小區(qū))工程。
(5)采用KS485的智能家庭控制系統(tǒng)
采用KS485的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見國家建筑標準設計<智能家居控制系統(tǒng)設計施工圖集>03X602第18、19、20頁。
·基本特點：KS485串行接口總線為主從式網絡，它的通信為半雙工、采用雙向單信道連接方式。RS485串行接口總線的傳輸介質采用雙絞線，它可以高速地進行遠距離傳輸，傳輸速度與傳輸距離的技術指標如下：傳輸速率為10Mbit／s時，最大傳輸距離是12m；傳輸速率為1Mbit／s時，最大傳輸距離是120m；傳輸速率為100kbit／s時，最大傳輸距離是1200m。
·系統(tǒng)組成：由系統(tǒng)服務器、家庭控制器、路由器、通訊器、控制器、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構、打印機等組成。
·系統(tǒng)功能：實現(xiàn)家庭通信、家庭設備自動控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統(tǒng)特別適用于新建、擴建的智能化住宅(小區(qū))工程。
(6)采用無線網的智能家庭控制系統(tǒng)
采用無線網的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見國家建筑標準設計<智能家居控制系統(tǒng)設計施工圖集>03X602第24、25頁。
·基本特點：利用無線作為信息傳輸網，該系統(tǒng)不僅在功能上能完全滿足要求，而且從系統(tǒng)服務器至家庭控制器、家庭控制器至各種現(xiàn)場末端裝置均采用無線傳輸方式，小區(qū)、樓內、戶內無需布線，施工簡單，可以節(jié)省施工的投資。
無線網的工作頻率符合IEEE802．11b標準要求。
·系統(tǒng)組成：由系統(tǒng)服務器、家庭控制器、無線收發(fā)器、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構、打印機等組成。
·系統(tǒng)功能：實現(xiàn)家庭通信、家庭設備自動控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統(tǒng)適用于新建、擴建的智能化住宅(小區(qū))工程，且特別適用于改造的智能化住宅(小區(qū))工程，不用敷設線路就可實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號的傳輸。
5系統(tǒng)設計及產品選用要點
5．1智能家庭控制系統(tǒng)類型的選用
新建、擴建的智能化住宅(小區(qū))工程，宜采用LonWorks的智能家庭控制系統(tǒng)、以太網的智能家庭控制系統(tǒng)或采用RS485的智能家庭控制系統(tǒng)。改造的智能化住宅(小區(qū))工程，宜采用公共電話網的智能家庭控制系統(tǒng)、HFC的智能家庭控制系統(tǒng)或無線網的智能家庭控制系統(tǒng)。
5．2家庭控制器的選用
家庭控制器的選用主要包括功能、總線技術及模塊化設計、擴展功能、可按用戶的基本要求進行配置等方面的選用要求。
(1)家庭控制器功能的選用
家庭控制器通常具有以下功能：
·家庭防盜報警；
·家庭火災報警；
·家庭燃氣泄露報警；
·家庭緊急求助；
·遠程設防與撤防；
·遠程報警；
·訪客對講；
·家用電器監(jiān)控；
·家用表具數(shù)據(jù)采集及處理；
·空調機監(jiān)控；
·接入網接口；
·小區(qū)電子公告；
·信息查詢；
·家用設備報修等。
(2)家庭控制器功能的選擇
在工程設計中，家庭控制器功能的選擇可參見下表所示。
5．3總線技術及模塊化設計
·家庭控制器要求采用總線技術，如LonWorks、R5485、BACnet、C^NBlls、CEBus、X一10；
·家庭控制器要求采用模塊化設計，以便用戶可以根據(jù)需求選擇不同的模塊完成不同的功能。
5．4擴展功能
家庭控制器要有一定的擴展功能，考慮能適應今后發(fā)展的需要。
5．5可按用戶的基本要求進行配置應能根據(jù)用戶提出有哪些被控設備及監(jiān)視控制要求(功能要求)等因素，來對家庭控制器組成進行配置，包含模塊種類的選擇和各種模塊數(shù)量的選擇。設備的安裝
6．1交換機、路由器、控制器、放大箱、分配箱、電話分線箱
2．在住戶內安裝入侵報警探測器。
具有語音對講及控制開啟樓道人口處防盜門功能。
1~2點
熱能表、燃氣表、水表、電度表的自動抄收及遠傳、超限判斷、自動檢查、分時計費、實時計量、管理功能。
提高級(2A)
在室內安裝可燃氣體泄
漏自動報警裝置。且能就地
發(fā)出聲光報警信號。
1．在住戶內兩處安裝緊急按鈕開關。
2．在住戶內安裝入侵報警探測器，在戶門、及用臺、外窗安裝
人侵報警裝置。
具有語音對講及控鑭開啟樓道人口處防盜門功能?？蓪?/p>
現(xiàn)住戶與安防監(jiān)控中心的直接聯(lián)系。
2點以上
熱能表、燃氣表、水表、電度表的自動抄
收及遠傳、超限爿斷、自動檢查、分時計費、實時計量、管理功能。
先進級(3A)
1．在室內安裝可燃氣體泄漏自動報警裝置，當燃氣體泄漏報警后能自動切斷氣源、打開捧氣裝置，且能就地發(fā)出聲光報警信號。
2．在住戶內設置火災自動報警裝置。
1．在住戶內不少于兩處安裝緊急按鈕開關。
2．在住戶內安裝入侵報警探測器，在戶門及陽臺門、外窗安裝入侵報警裝置。
具有語音、可視對講及控翻開啟樓道入口處防盜門功能，可實現(xiàn)住戶與安防監(jiān)控中心的直接聯(lián)系。
2點以上
熱能表、燃氣表、水表、電度表的自動抄收及遠傳、超限判斷、自動檢查、分時計費、實時計量、管理功能。
這些設備均應安裝在電氣豎井內或公共走道的墻上(內)。
6．2家庭控制器
暗裝(或明裝)在墻內(上)，其底邊距地面1．4m左右。家庭控制器應設置在住戶大門附近(宜距戶門0．5m以內)，且容易操作(包括設防與撤防)的地方。
6．3可燃氣體探測器
安裝在廚房內的燃氣管道、灶具附近，當住戶使用的是天然氣，燃氣探測器吸頂棚安裝在距頂棚300ram以內的地方；當住戶使用的是液化石油氣，燃氣探測器安裝在距地面300mm以內地方。
6．4感溫探測器設置在廚房內，它吸頂棚安裝。
6．5感煙探測器設置在起居室、臥室等房間內，它吸頂棚安裝。
6．6緊急按鈕開關
設置在起居室沙發(fā)和主臥室床頭附近的墻上，及衛(wèi)生間的墻上。緊急按鈕開關暗裝在墻內，其底邊距地面0．5m~1．2m。
6，門(窗)磁開關
安裝在門扇和門框內或窗扇和窗框內。
6．8玻璃破碎探測器
安裝在窗戶和玻璃門(陽臺)附近的墻上或吸頂棚安裝。
6．9被動紅外侵入探測器和被動紅外／微波雙技術探測器
安裝在住戶的主要通道、重要的房間內，它吸頂棚安裝或安裝在頂棚的墻角處。
6．10紅外遙控器
安裝在被控電器設備正面附近的墻上，距離不能超過紅外線工作范圍，且與電器設備之間沒有遮擋。
7工程設計實例
以二室戶型為例介紹戶內的智能家庭控制系統(tǒng)設計，設計標準采用康居住宅先進級(3A)。采用以太網的家居控制系統(tǒng)，家庭控制器與戶內各模塊之間采用R．$485總線，家庭控制器可通過電話線或計算機網絡接收控制指令、發(fā)出信息，所選用的家庭控制器具有可視訪客對講功能。家居控制系統(tǒng)圖參見國家建筑標準設計<智能家居控制系統(tǒng)設計施工圖集>03X602第17頁，二室戶型家居控制平面圖參見圖1、2所示，家庭控制器與室內設備的連接參見圖3所示。
在起居廳、臥室設置了感煙探測器，廚房設置了感溫探測器、可燃氣體探測器，各房間的窗戶、陽臺推拉門上及附近設置了門(窗)磁開關和玻璃破碎探測器，起居廳設置了被動紅外侵入探測器，起居廳、臥室、衛(wèi)生間設置了緊急按鈕開關。對電、水、燃氣進行計量；可對餐廳、起居廳、臥室的燈進行控制；當可燃氣體探測器探測到有燃氣泄漏后，聯(lián)動控制關閉燃氣管道上電磁閥、開啟排煙風機；當有各種探測器報警后，聯(lián)動警報發(fā)聲器發(fā)出報警聲音。
家庭控制器共提供13路輸入：電度表(電度表安裝在照明配電箱內)、燃氣表、熱能表、可燃氣體探測器、感溫探測器、感煙探測器、緊急按鈕開關、被動紅外侵入探測器、玻璃破碎探測器各1路，水表、門(窗)磁開關各2路。
家庭控制器共提供7路輸出：警報發(fā)聲器控制1路、燃氣管道上電磁閥控制1路、排煙風機控制1路、照明控制4路。
三室戶型、復式結構、別墅的智能家庭控制平面圖及家庭控制器與室內設備的連接參見國家建筑標準設計<智能家居控制系統(tǒng)設計施工圖集》03X602。
摘要：簡要介紹了電力線通信技術，分析了對利用電力線通信技術實現(xiàn)智能家居網絡的載波技術、網絡控制技術等組網關鍵問題，介紹了一種基于LonWorks技術的電力線智能家居網絡解決方案。
基于電力線通信技術的智能家居網絡系統(tǒng)，利用電力線通信技術通過電源插座完成家庭聯(lián)網，并為家庭網絡提供互聯(lián)網接入和多媒體音視頻業(yè)務，通過家庭服務器對接入家庭網絡的信息家電、安全系統(tǒng)實行監(jiān)控和管理。
一、電力線通信技術概述
電力線通信技術(PLC)是把載有信息的高頻加載于電流，用電力線傳輸，通過調制解調器將高頻信號從電流中分離出來，傳送到計算機或其他信息家電，以實現(xiàn)信息傳遞的一種通信方式。目前PLC技術已經形成寬帶接入型與家庭網絡型兩種發(fā)展模式，家庭網絡型是指通過電力線在用戶家中組建高速LAN。這種模式的PLC只提供家庭內部聯(lián)網，即通過家庭的內部的普通電力線，進行組網連接家庭內部局域網。電力線通信技術有以下優(yōu)點：信息家電可以通過電力線進行通信，無需另外布線，利用電源線實現(xiàn)智能家居網絡成本較低；電力網是覆蓋范圍最廣的網絡，PLC技術可以輕松地滲透到每個家庭，其應用范圍廣泛；網絡的接入點是電源插座，電源插座隨處可見，數(shù)目較多且接插方便；不需要撥號，接入電源插座即接入網絡；電力線載波通信較容易實現(xiàn)自動抄表、家居監(jiān)控等功能。利用電力線載波通信技術實現(xiàn)智能家居網絡最方便。
二、電力線智能家居網絡的關鍵問題
2.1載波技術1)正交頻分多路復用技術。低壓電力線載波信道的傳輸特性的特點是具有時變性，衰減較大，而且各種干擾噪聲復雜。為提高電力線網絡的傳輸質量，電力線通信大都采用正交頻分多路復用技術(OFDM)進行調制。即將串行數(shù)據(jù)轉化為N個并行數(shù)據(jù)分配給N個不同的正交子載波，實現(xiàn)并行數(shù)據(jù)傳輸。這樣既可得到很高的數(shù)據(jù)傳送速率，又能夠有效地抑制碼間干擾。應用OFDM技術于電力線通信中具有明顯的優(yōu)越性。OFDM頻帶不僅利用率高，而且抗干擾性強，可以克服電力線上固有的高噪聲、多徑效應和頻率衰減等現(xiàn)象，有效利用現(xiàn)有低壓電力線實現(xiàn)高速數(shù)字通信。2)擴展頻譜調制技術。這一技術的抗干擾和抗多徑效應也較強。因此，也有一些廠家采用這種技術開發(fā)電力通信產品。擴展頻譜調制技術在相對較寬的頻帶上擴展了信號頻譜，降低了信號的功率譜密度，降低了電磁輻射，削弱了對其他通信系統(tǒng)的干擾。而且接收端通過窄帶濾波技術提取有用信號，信號的信噪比很高，抗干擾性增強。另外，擴頻通信可以實現(xiàn)碼分多址。對于1Mbps左右的系統(tǒng)，應用擴頻技術就可以完全滿足傳輸容量的要求，且其設備簡單，擴頻調制方式較為經濟。當傳輸速率要求在10Mbps及以上時，擴頻技術實現(xiàn)起來較困難。在10Mbps及以上傳輸速率宜采用OFDM調制技術。
2.2網絡控制技術目前，家庭自動化網絡標準有許多種，較為成熟的有X210、CEBus和LonWorks等。1)X210是最早應用于家庭設備自動控制系統(tǒng)的。X210的控制模式為主從控制模式，信息是單向傳輸?shù)?，從控點只能接收主控點發(fā)來的信息，不能反饋。X210的系統(tǒng)信息的傳輸較慢(傳送一個指令需時0.883s)，抗干擾性能差，可用節(jié)點數(shù)為256個，只能用于普通家庭中的簡單控制和專項控制。但其價格十分低廉，而且安裝使用較方便，如僅組建一個簡單的家居智能網絡，可以考慮X210技術。2)CEBus是一個較完整的開放系統(tǒng)，美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)于1992年正式推出，并定為IS260/EIA2600標準。它定義了在幾乎所有傳送媒體(Medium)中信號的傳輸標準，并要求控制信號在所有的媒體中都要以相同的傳送速度(10Kbps)傳送，從而有效地避免信號傳輸中可能出現(xiàn)的“瓶頸”問題。CEBus的抗干擾能力比X210強，控制功能亦十分豐富。但接口技術比較復雜，價錢較貴，在中國的應用不多見。3)LonWorks是由美國Echelon公司于1990年12月開發(fā)成功的全分布式智能控制網絡技術。1997年8月，被EIA的集成家庭系統(tǒng)技術委員會定為家庭網絡(HomeNetworking)的標準。Lon2Works完全支持OSI的7成協(xié)議，具有良好的開放性、互操作性，其網絡系統(tǒng)組成以分布控制為控制模式。對于網絡家電來說，只需要將已定義的的網絡家電之間信息傳遞的語法和語義標準在應用層實現(xiàn)后，就能夠實現(xiàn)不同廠商之間產品的相互兼容。LonWorks的分布式架構使其具有獨立性，部分節(jié)點的故障不會造成系統(tǒng)癱瘓。LonWorks最基本的部件是同時具有通信與控制功能的神經元芯片，具有很強的通信能力和一定的數(shù)據(jù)處理能力。其抗干擾能力很強，其可靠度是這三種網絡控制技術最高的(約99.8%)，并具有完善的開發(fā)系統(tǒng)和工具。LonWorks的分布式架構，每一個控制裝置都可以有隨插即用的功能，減免了二次拉線造成的成本，并避免了重新布線的不便。LonWorks可擴展性強，在將來對系統(tǒng)升級時，可充分利用原有資源，降低升級的復雜性及成本。上述三類家庭自動化網絡技術都是各有其特點，組網時可根據(jù)實際情況進行選擇。但如果要組建一個統(tǒng)一的、操作性強、功能完善、可靠性高、可擴展性強的家居智能網絡，采用LonWorks技術是一個明智的選擇。
三、電力線智能家居網絡的組成
本文以LonWorks技術為基礎，采用電力線載波技術來構建家居智能網絡。該網絡以分布控制、集中管理為控制模式，其網絡系統(tǒng)可依靠網絡節(jié)點完成自治的控制功能，通信媒體采用電力線。主控節(jié)點與家用電腦相連，可控制從節(jié)點的功能配置并監(jiān)控從節(jié)點的狀況，并且還負責與Internet的通信。通過主控節(jié)點可查看電表、水表、煤氣表的讀數(shù)，實現(xiàn)三表的集抄。從節(jié)點可接收從電力線傳來的控制信息，完成自治的控制功能，同時反饋家電的一些狀態(tài)信息。從節(jié)點由電力線網關、信息家用電器組成。在這個網絡系統(tǒng)中，電力網關是一個重要的部件，它用于對網絡信息的發(fā)送與接收。電力網關由基于LonWorks網絡系統(tǒng)的LonTalk網絡協(xié)議和神經芯片、電力線載波模塊和耦合電路組成。
