智能家居系統基本任務之一,就是能夠通過Internet網絡對各類電器實現操作控制。由于主要家居電器本身就由220V供電,因此利用電力線實現設備監控是一種非常有效的方式。面向服務于智能家居系統的嵌入式網關設計,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議設計等關鍵技術,并實現了以太網到電力線協議轉換的軟硬件設計。基于Internet網絡,對連接于電力線的多類家用電器進行實際測試,結果表明系統運行穩定,監控功能可靠,相關技術具有很好的實用價值。
智能家居系統,既涉及到家庭中各種高端信息設備的互聯互通,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網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實現對各種家用設備(如空調、熱水器)的遠程使用和操作控制。
“智能家居系統嵌入式網關設計”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絡目前的發展現狀和已有的標準(或規范) ,開發具有自主知識產權的家庭網絡及其產品,并構筑安全、可靠且實用的家庭局域網絡。
系統整體設計
家庭網關是智能家居系統的核心部分,各個不同協議子網之間的互聯和信息共享都需要通過網關進行,而且網關還負責家庭局域網接入Internet。為適用于普通的家庭用戶,網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。家庭嵌入式網關應該能夠實現CAN現場總線、Zigbee無線通信和電力線載波等多種通信協議,同時具有Internet、GPRS和GSM等多類接口,以支持各類數據的傳輸。用戶可通過有線和無線的以太網,以及通過手機短信等多種方式,實現授權行為下的*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控,而是直接采用電力線載波數據針對上述設備進行傳輸監控,就是一種比較好的方式。鑒于一個完整的智能家居系統嵌入式網關,其功能一般也非常復雜,因此本設計主要致力于實現嵌入式網關的對外Internet接口部分,以及嵌入式網關的對內接口部分,即電力線載波通信模塊的硬件設計及軟件實現,同時預留CAN接口以及串行接口,以便將來升級網關功能,使其支持經過CAN總線通信的三表設備,以及經過Zigbee通信的低功耗傳感器設備。
(審核編輯: 小王子)
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