基于電力線通信的家庭網絡智能控制技術

本文主要介紹PIC技術在智能家居系統(tǒng)中的運用，給出PLC網絡化控制系統(tǒng)的結構．描述智能家居系統(tǒng)控制端設備和局端設備的設計方法．以廈設備的電磁兼容性。該系統(tǒng)實現(xiàn)了家電智能控制、安防控制和上網功能。

目前，中國的智能家居系統(tǒng)以智能安防為主，正逐漸向家電的網絡化控制延伸。如何更有效地解決安防、家電智能控制、上網等問題，逐漸成為研究的熱點。電力線通信(Power Line Communication，PLC)，是指利用中、低壓電力線作為通信介質，實現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音、圖像等綜合業(yè)務傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g。利用PLC實現(xiàn)智能家居的網絡化控制無需架線，不破壞住宅結構，連接方便、快捷，是智能家居網絡化控制的理想選擇。本系統(tǒng)采用Intcllon公司的INT5200芯片作為電力載波芯片，網絡數(shù)據(jù)由與家電設備相連的電力線傳送，并通過HomePlug協(xié)議實現(xiàn)交互，采用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)正交頻分復用技術進行調制解調，從而實現(xiàn)家電控制、PLC上網和家庭安防。

1 網絡化控制系統(tǒng)的結構

　　圖l為PLC網絡化控制系統(tǒng)的結構示意圖。調制解調器為已有的ADSL或有線電視同軸電纜的Modem，PLC主控終端接收到Modem解調出來的網絡信號后，將其轉換為電力線通信的數(shù)據(jù)包，并進行加密、OFDM調制、D／A轉換、放大等處理，然后通過耦合電路將電力線差分信號耦合到家庭的220V交流電力線的相線和中線上。這樣，在家庭的任何一個電源插座處，均可通過耦合電路獲得電力線差分信號；接著通過PLC局端通信接口對電力線信號進行濾波、A／D轉換、增益調整、OFDM解調等處理；再將數(shù)據(jù)還原為標準的網絡信息送到PC網卡，或者直接根據(jù)接收的信息內容，通過PLC局端的微處理器控制其他家電設備和安防控制設備。同理，PC、其他家電設備或安防控制設備的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，也可以按照相反的過程傳到PLC主控終端，經過Modem發(fā)送到Internet網上，供遠程用戶使用。

2 智能家居系統(tǒng)的PLC主控終端

　　PLC主控終端主要由主控終端接口和電力線耦合兩部分組成。PLC主控終端的最主要功能是實現(xiàn)以太網數(shù)據(jù)包和電力包之間的相互轉換，OFDM調制解調和信號與電力線的耦合。其中，主控終端接口由INT5200、以太網PHY芯片RTL8201BL、網絡隔離變壓器H1102、接收濾波電路和保護電路、發(fā)送驅動電路、E2PROM存儲設備、LED狀態(tài)指示部分以及電力線耦合電路等構成。其電路結構如圖2所示。