智能家电控制系统设计及实现

【摘要】从智能插座到智能集成电器，智能家电控制系统涵盖了智能操控系统中所有内容，包括电量的检测、报警信号的计量、通电和断电的管理等。电力线载波通信的信息传送通过电线和集中器进行集中的传送，通过集中器所有的智能电量能够得到充足的数据，最终在智能终端上以GSM短信的方式进行告警信息点的传送，实现电器的监测和控制。

【关键词】智能插座；电力线载波；智能家电

利用GSM网络通信，用户通过SMS服务，以实用为核心，整合最实用最基本的家居控制功能。GSM通信网络具有通信范围广、覆盖技术质量好、稳定可靠、系统更应用范围广等优势。具体的功能包括发送命令给智能家电终端，位用户标识信息以及各种命令参数，设计详尽的短信息内容格式协议，力求以最少的字节准确表达最多的信息，服务方式更加经济、高效，相对传统的智能家电产品的操作繁琐的问题，智能家电满足了人类对智能化加剧环境的追求，更加便利、舒适和智能。基于GSM网络建STC90C516RD+为控制核心，SIM900A为通信模组，无需购买其它设备，通过短信收发、电话接听拨打等远程通信模块程序，协助协议设计使得系统使用可扩展性解析数据，通过身份认证、命令解析等让电器系统及具有智能化可控制的功能。

1智能家电控制系统的应用背景

在当前节能减排、绿色能源的大的时代北京能改，发挥能源的可持续发展的特色，让能源作为基础的电力工业的产业，承担起历史的责任和义务，是未来加剧的发展潮流。传统的家具中，智能极爱但的系统控制的主要生产目标就是让人们生活的更加舒适，营造的是舒适环保、安全高效果的家庭生活空间。将安全舒适意识由于被动变为主动。家用电器已经成为了人类生产生活的额主动的安全个体，具有从多个角度进行信息交流和切换到额安全意识，实现了家庭内外部的信息的沟通。在节能减排的前提下，智能家电控制系统的经济投入已经远远符合普通大众人群的经济承受水平，只要投入较少的资金就能获得更多的生活享受。通过对电力线载波通信系统，以为中低压电力线中的通过电力通信介质，上线了语音、图像等综合业务传输的智能通信传输，不再需要传统的网络化架线等技术，只要通过电力线载波，就能将住宅的结构在不被破坏的前提下进行重新的线路的布设，住宅可以变遍布线路，室内设备通过局域网实现信息的自由切换，电力线实现了电器与智能集中器的沟通，网络用电设备让人们能够通过用电设备的智能化管理享受到来自智能家居的便利。

2智能家电控制系统的构造

（1）智能家电控制系统包含了智能集中器、手机终端、插座三部分。电力线路载波是传输介质，通过数据的采集和传送，智能插座负责将数据进行采集，然后传送到集中到集中器内，由集中器负责数据段的报警和命令，智能插座负责将相关插座予以执行，最后获得家庭中的数据信息由收集终端通过命令的设定，最终实现对家电的智能控制。（2）智能插座的功能是对电量进行主动地实时的计量。对家庭中的温度和煤气的采集，主要是将数据传送到智能集中器中，由集中器负责集中数据，智能炒作的主要构造为AVR单片机芯片、传感器以及外部扩展继电器、串口和电力载波模块。电量的剂量模块将电压和电流进行监测并且记录，设计中使用三相电能的剂量芯片进行剂量，集成了二阶ADC的三相电压的采羊，三路用在了电流采样之中，一路用在了防窃电的零线电流的数据采样和有效值的输出之中，应用在三相三线路、三相四线的应用上，使用非常方便有效。传感器的作用应用在了温度和煤气的浓度的探测上，采用数字温度传感器，具有小体积封装的外在形态，温度测量的范围从-55~125℃，均可进行运作。编程包含了A/D编程转换精度，分辨率可以达到-0.0626℃，被测得温度采用符号扩展的16位数字量的方式进行串行的输出，端口上使用微处理器的部分较少，可以节省大量的引线和逻辑电路。煤气的浓度探测器采用优质的电化学CO进行可燃气体以及有毒气体的检测和传感，环境中的有毒或者化学气体超过一定浓度的时候，就会发出预警值的警报，空气的气体的浓度信号被转化为电信号，精度非常高，报警的准确率非常低，功耗小且耐用。继电器的在智能插座进行电流检测的时候如果发生异常，则会发出断电的命令，停止从继电器供电，这个作用能够保证电流持续稳定运行，而且能够直接驱动普通单片机的IO口，在设计中可以采用达林顿管的阵列芯片进行继电器的驱动。电力线载波模块是通过数据链的物理层的扩频将信号进行数字调制后，在220kV的电力线交流信号进行上传后得到了信号的扩频载波信号。使用电力载波新品啊将电力线进行载波的通信与CPU集中在一体进行设计，使用的先进的正交四载波调制和编码的技术，电力线载波对于电网干扰的有效对付，可以支持通信的专用频段，并且对载波频点进行编程，将兼容内核以及内程序终端的存储器设置为增强型单调周期指令，实现通信协议的完整的PLC通信节点的构建。（3）集中器是将家庭智能网络的智能插座进行数据的采集、计算和存储。将温度和煤气浓度等进行判断后，如果发生异常情况，断电操作的指令由智能插座发出。报警信息最终达到用户的手机中，电量的数据的存储等通过报警数据进行动作的处理和现实，用户的案件装置能够将参数进行修改，处理断电、报警等动作。以AVR单片机作为主控芯片，扩展了矩阵的串口、电力线的载波模块以及收集的通信键盘矩阵等，模块在智能插座设计中较为集中。手机通信模块的设计采用TC351、双拼1800MHz等进行了GSM短信模块的高度集成，可以花费较低的成本就实现产品的开发，通过模块在用户中的报警信息的传送实现对用户的服务。

3软件系统的设计

要实现智能插座的软件初始化，通过集中器的正确对应的命令进行响应，检测到传感器的数据ID，得到异常情况的判定，然后决定是否向集中器进行信号的传送。通过电加载的方式将数据加载在集中器内，检测智能插座的用电状况应定时，并且将报警信号发出后，集中进行电器的断电操作，同时向用户发送报警信息。

4实际应用

冰箱、电视、空调等家电不支持电力线载波传输，因此要在设计中增加带有电力线载波模块的智能插座，能够让电器的工作状态实现有效的控制，电能的数据可以利用传感器和计量芯片最终实现实时的报警。通过电力线将集中器的控制命令进行集中的发送和实时的控制。此设计思路经过在实验室进行测试后，发现通过集中器的液晶部分可以查看到监控软件的界面。经过测试表明，系统的实时监控效果非常好，家庭中的主要电气设备都可以经过模块的设计实现监控，不在需要进行有线的布线，也克服了无线信号穿墙就衰减的缺点，适合在实际应用中加以推广。

5结语

智能家电以电力线和无线网为载体，具有计量电器电量、设备状态的同时进行家庭安全防空等功能。系统集中了电子、通信、电力技术，是今后智能电网的发展趋势。

参考文献

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作者：张子明 单位：华信咨询设计研究院有限公司