基于PLC的智能家居系统的关键技术研究及实现

发布时间：2017-07-03 22:24

  本文关键词：基于PLC的智能家居系统的关键技术研究及实现

  更多相关文章： 智能家居 低压电力载波通信 调制技术 正交频分复用技术

【摘要】：随着电子信息技术、自动控制技术、传感器组网等技术的迅猛发展,人民的生活水平不断提高,互联网对人们衣食住行等方面的影响越来越大。目前,传统的家电设备己无法满足人们对家居生活智能化、人性化、舒适化等一系列的要求。因此如何便捷地通过互联网对家电设备进行远程监视和控制并形成一套完整的智能家居系统成为近几年的研究热点。组建智能家居网络的媒介多种多样,可将其分为两大类：无线方式和有线方式。无线方式主要包括蓝牙、红外线及ZigBee等,但是随着生活中各种无线设备的普及,人们日益关注无线辐射对身体造成的潜在影响。因此,以电力线、电话线、同轴电缆等为代表的有线方式会有更大的发展空间,尤其是电力载波通信有着无需再次布线、成本低、适合旧有房子的智能化改造等优点。针对现有智能家居中组网方式的优缺点,提出了基于WiFi和低压电力载波通信的智能家居系统设计方案,解决了以往的电力载波通信系统不易于连入互联网以及不易于在手持终端上实现集中控制的问题。由于电力线的设计初衷是传输电能,并不是专门的信号传输介质。针对将其作为信号传输通道时,阻抗特性难定,噪声干扰强,信号衰减严重及多径干扰等特点,分析了低压电力线的相关特性并建立了实用的信道模型,模型涵盖了电力线信道上众多的信道特征,有利于加深对电力线信道的理解,为以下章节调制解调技术的研究、仿真设计参数的选取打下了基础。然后针对可用于电力载波系统中的传统调制技术、扩频通信以及正交频分复用等技术,进行了仿真设计和参数对比,研究表明：OFDM技术是在低压电力配电网上实现高速数字传输的理想选择。针对电力线信道中符号间干扰、多径效应等问题,在电力载波芯片HT8560C原有调制机理的基础上,结合OFDM系统调制与解调原理,重点研究了理想同步情况下,加循环前缀前后和不同的信噪比对OFDM系统性能的影响,研究表明：加入循环前缀虽然会损失一定的功率并影响信息的传输速率,但可以消除符号间干扰,并能显著提高对多径干扰的抵抗能力。而且随着输入信噪比的增加,系统的误码率降低,性能得到提升。最后,利用实习公司资源,基于电力载波芯片HT8560C在硬件方面设计了智能AP、智能开关等终端模块,软件方面编写了硬件驱动软件、上位机客户端软件及基于ANDROID的客户端软件等,最终形成了一套完整的基于WiFi和低压电力载波的智能家居系统并对系统的通信距离、抗干扰性及整体的通信效果进行了测试,测试结果表明：该系统实现了对家庭设备的远程监视和控制,并且在实时性、可靠性及通信距离等方面可以满足智能家居的要求。
【关键词】：智能家居 低压电力载波通信 调制技术 正交频分复用技术
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273;TU855
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 智能家居系统概述9
• 1.2 智能家居的国内外发展现状9-11
• 1.2.1 国外发展现状9-10
• 1.2.2 国内发展现状10-11
• 1.3 智能家居传输媒介及电力载波通信介绍11-14
• 1.3.1 智能家居传输媒介及组网方式11-13
• 1.3.2 电力载波通信的发展及应用13-14
• 1.4 论文主要研究内容及章节安排14-16
• 第二章 智能家居设计中PLC通信信道模型的建立16-26
• 2.1 低压电力载波通信的基本原理16-17
• 2.2 低压电力载波通信信道特点17-22
• 2.2.1 低压电力线上阻抗特性分析17-18
• 2.2.2 低压电力线上噪声特性分析18-19
• 2.2.3 低压电力线上信道衰减特性分析19-21
• 2.2.4 信道模型的建立21-22
• 2.3 电力载波通信调制技术22-25
• 2.3.1 传统电力载波通信理论22-23
• 2.3.2 扩频载波通信技术23-24
• 2.3.3 正交频分复用技术24-25
• 2.3.4 几种调制技术的比较与选择25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 OFDM技术在电力载波通信中的应用研究26-42
• 3.1 OFDM技术的应用及载波芯片的选择26-28
• 3.1.1 OFDM技术的应用26
• 3.1.2 电力载波芯片的选择26-28
• 3.2 OFDM技术原理及关键技术28-33
• 3.2.1 基于IFFT/FFT的OFDM系统模型28-30
• 3.2.2 OFDM信号的频谱特性30-31
• 3.2.3 OFDM系统的调制与解调31-33
• 3.3 循环前缀及信噪比对系统性能的影响分析33-41
• 3.3.1 循环前缀对系统性能的影响33-35
• 3.3.2 信噪比对系统性能的影响35-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 基于PLC的智能家居系统的设计与实现42-70
• 4.1 智能家居系统的总体设计42-44
• 4.1.1 系统的总体设计原则42
• 4.1.2 系统预实现的主要功能42
• 4.1.3 系统的组网方式42-44
• 4.2 系统的关键硬件及电路设计44-54
• 4.2.1 电力载波通信终端的设计44-51
• 4.2.2 AP模块的设计51-52
• 4.2.3 电力载波终端模块的应用52-54
• 4.3 硬件驱动软件的设计54-56
• 4.3.1 应用层功能概述54-55
• 4.3.2 载波处理流程55
• 4.3.3 载波芯片中动态路由算法55-56
• 4.4 智能家居控制协议的设计56-57
• 4.4.1 通用协议56-57
• 4.4.2 控制灯协议的例举57
• 4.5 基于Android的控制终端软件的设计57-65
• 4.5.1 终端控制软件结构图58
• 4.5.2 账号管理模块设计58-60
• 4.5.3 设备管理模块设计60-63
• 4.5.4 AP模块管理设计63-65
• 4.6 系统展示与测试65-69
• 4.6.1 系统的硬件测试65-67
• 4.6.2 系统的软件测试67-68
• 4.6.3 系统的展示与结果分析68-69
• 4.7 本章小结69-70
• 第五章 总结与展望70-72
• 参考文献72-75
• 致谢75-77
• 攻读学位期间发表的学术论文目录77-79

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2 张达勇;;智能家居系统的功能安全设计[J];数字社区&智能家居;2010年Z1期

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4 许克定;;智能家居系统技术探讨[J];电子世界;2012年08期

5 聂磊;裴雪;;物联网引发智能家居系统设计新趋势[J];大众文艺;2013年04期

6 王飞跃,黄小池;基于网络的智能家居系统现状和发展趋势[J];家用电器科技;2001年06期

7 朱顺兵,张九根;智能家居系统的关键技术与设计[J];建筑电气;2003年05期

8 徐卓农;;智能家居系统的现状与发展综述[J];电气自动化;2004年03期

9 ;智能家居系统应用及结构[J];智能建筑与城市信息;2005年06期

10 董杰;智能家居系统的组成及设计[J];科技情报开发与经济;2005年03期

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1 杨利平;龚卫国;李伟红;王华华;周留洋;;基于网络技术的远程智能家居系统[A];中国仪器仪表学会第六届青年学术会议论文集[C];2004年

2 苏本跃;王广军;章健;;基于物联网环境下体感交互技术的智能家居系统[A];2013年中国智能自动化学术会议论文集（第四分册）[C];2013年

3 周余;刘渊;杨万全;;数字家庭网络下智能家居系统的实现[A];四川省通信学会2005年学术年会论文集[C];2005年

4 石小兰;韩江洪;魏振春;;基于分布式控制的智能家居系统[A];第二十四届中国控制会议论文集（下册）[C];2005年

5 张浩;刘世栋;李炳林;;基于多种通信方式的智能家居系统[A];2012电力行业信息化年会论文集[C];2012年

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1 记者 万红金　陈锡明;智能家居系统如同忠诚管家[N];深圳商报;2009年

2 本报记者 吴挺;探秘智能家居系统[N];计算机世界;2009年

3 梁新;生态智能家居系统引领绿色环保家居变革[N];中国建材报;2008年

4 林苗苗　程英;三门一创业大学生获3500万元风险投资[N];台州日报;2011年

5 本报记者 齐煜;中国高端住宅亟待智能化[N];中国房地产报;2012年

6 ;“宁波智造”畅行物联网[N];宁波日报;2012年

7 本报记者　沈勇;各色“新家”让人流连忘返[N];深圳特区报;2007年

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10 记者 王志彦;张江物联网：进门“刷脸”不刷卡[N];解放日报;2011年

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1 张璐;智能家居系统人机关系研究[D];江南大学;2008年

2 苏义超;基于ARM-Android的智能家居系统研究[D];华南理工大学;2015年

3 张凤岭;基于ARM和Zigbee的小区智能家居系统[D];天津理工大学;2015年

4 袁帅;基于自适应动态规划的智能家居系统研制[D];山东建筑大学;2015年

5 夏浩淼;基于ARM的智能家居系统的研究与设计[D];昆明理工大学;2015年

6 刘寰;基于ARM与ZigBee的智能家居系统的设计与研究[D];西安建筑科技大学;2015年

7 陈珍军;基于ARM和ZigBee的智能家居系统设计[D];河北农业大学;2015年

8 郑风;多屏互动在智能家居系统下的研究与实现[D];西南科技大学;2015年

9 卢伟;基于μTenux的智能家居系统网关的设计与实现[D];大连交通大学;2015年

10 应华平;基于Android与ZigBee的智能家居系统的设计与实现[D];南昌大学;2015年

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