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电力线载波通信技术智能家居应用分析

中国视听网智能家居资讯  更新时间:2014-5-8 16:54:09 编辑:亦蓝 [ ]

智能家居诞生很早,进入我国也有十几年的时间,但智能家居在我国的发展却一直不温不火,直到近年随着物联网技术的应用推广,该领域才被大众所广泛认知。2012年初,国家确定将智能家居列入「十二五」规划的九大产业。近两三年来,智能家居快速发展,家电企业,安防对讲厂家以各自的优势产品为切入点,纷纷加入智能家居行业,国内外品牌都在抢夺这块市场。

智能家居本质上是为人服务、为家庭服务,是为了改善人们的生活舒适度,提高生活质量。从技术的角度来看,关键还是相关技术的发展能否适合人们对于现代家庭生活的更高需求。智能家居的应用要求是:

使用方便,无论老人还是孩子都可以轻松操作;

扩展随心所欲,根据需要想加就加,自己就能DIY;

产品性能稳定,使用安全;

安装非常简单,无论新房还是旧房都可使用;

智能家居产品要想能够像计算机、手机一样走进千家万户,真正惠及每个人的生活,就必须满足以上最基本的要求。而要实现上述目标,其产品所采用的技术是关键,那么,我们先来看看智能家居领域的主流技术。

智能家居主流技术

智能家居领域由于其多样性和个性化的特点,也导致了技术路线和标准众多,没有统一通行的技术标准体系。从技术应用角度来看主要有三类主流技术:

总线技术

总线技术的主要特点是所有设备通信与控制都基于一条总在线,是一种全分布式智能控制网络技术,其产品模块具有双向通信能力,以及互操作性和互换性,其控制部件都可以编程。市场上比较有影响力的总线技术包括LonWorks、KNX、EIB、CAN、BACNet等。总线技术类产品比较适合于楼宇智能化以及小区智能化等大区域范围的控制,其优势在于技术成熟、系统稳定、可靠性高,应用也比较广泛,但一般设置安装比较复杂,造价较高,工期较长,只适用新装修或对旧房进行改造需要重新布线的用户,且后期需要专业人员进行维护。

无线通信技术

无线通信技术众多,目前已经成功应用在智能家居领域的无线通信技术方案主要包括:射频(RF)技术(频带大多为315 和433MHz)、IrDA红外线技术、HomeRF 协议、Zigbee 标准、Z-Wave 标准、Z-world 标准、X2D 技术等。无线技术方案的主要优势在于无需布线,安装方便灵活,而且根据需求可以随时扩展或改装。而无线通信最大的缺点在于信号容易受干扰,导致系统不稳定,直接影响用户体验。

电力线载波通信技术

电力线载波通信技术充分利用现有的电网,两端加以调制解调器,直接以50Hz 交流电为载波,再以数百KHz的脉冲为调制信号,进行信号的传输与控制。电力载波技术优势非常明显,成本低、有现成的电源线、一线两用,价格低廉,延伸方便,不需要重新架设网络,只要有电力线,就能进行数据传递,即充分利用现有的电力网,便能简单地实现家居智能化的改造,只要有供电网络的环境就能够使用。

从技术和成本角度,电力线载波通信技术更具优势:

.健康环保:现在技术的进步已经有够多的射频污染在伤害着我们的身体,电力载波通过实实在在的电力线在传输信号,所以不会产生任何的对身体有害的射频干扰;

.安装调试简单:无需额外布线,,其充分利用现有的电力网便能简单地实现家居智能化的改造,用户只需换个开关即可实现智能控制,这为已装修好房子的住户提供了享受智能家居的可能;

.信号稳定:没有所谓的穿墙能力的干扰,在任何一个场所,电力线的零火线都是通的,只要是通的就能传送信号。

电力载波技术在智能家居应用

电力载波在国外智能家居领域的应用已经有几十年,在智能家居进入我国时,电力载波也是最先被引入的技术,然而传统的电力线载波也存在许多弱点,如通道干扰大、信息量小、频率拥挤等,同时传统窄带调制技术传输速率较低(传输一个指令需要0.883s)。这使得在过去较长的一段时间限制了电力载波技术在智能家居行业的应用。随着电力载波技术的不断发展,国内载波芯片厂家已开发出使用OFDM调制技术的载波通信系统,峰值通信速率可以达到400kbps,稳定运行通信速率也已经达到100kbps,足以满足现有智能家居应用对速率的需求,也让我们看到电力载波在智能家居领域应用的广阔前景。

例如某智能家居公司开发的采用BPSK调制方式的电力载波智能产品,完全能满足智能家庭控制的需求,同时能够实时检测设备用电,为用户了解用电情况,提高用电效率提供了有效的工具。另外,该产品也能够与该品牌的其他系列产品无缝衔接,实现丰富的智能功能应用。再通过对通信数据进行协议加密,可以确保通信的可靠性和安全性。

电力计量,助力节能环保

低碳、节能、可持续发展,这是近年来国家不断倡导的生活方式,节能环保的概念也已经深入人心。对于家庭用户如何做才能达到更好的节能效果呢,显然,能做的事情要比把白炽灯泡换成节能灯泡多得多。知己知彼,百战不殆,要想节能,首先必须知道家庭用能设备的能耗情况,电力载波产品对用能设备的能耗数据采集有着天然的优势,该系列产品中的电力计量模块可以对每一个或每一组家庭用电设备进行实时检测统计,就可以了解家庭用电的实际情况,然后根据这些数据进行分析,进而制定一套自家的节能方案。在电力载波模块和负载间安装REM计量模块,就可以实时获取该路负载的用电数据。

对于电器用电量的统计,可以采用分时段,比如按照电费的峰时段和谷时段,对不同家用电器可以采用对每个设备进行计量或每一类电器进行计量,如照明用电,空调用电等。在采集了有关电力消耗和各种设备情况准确实时的数据后,可以在智能交互终端上显示出来;可以通过一些计算公式将原始数据转换成人们所熟悉的信息,如耗电多少,需要付多少电费;也可以以图表形式展示。亦或通过智能软件对数据进行分析、挖掘,自动优化匹配各类家电设备,来达到帮助人们更好地管理、节约、监控、优化家庭能源使用的效果。打造家庭绿色生活,在减轻环境负担的同时,也可以充分提高家庭生活的舒适度。

如果将该系统应用在酒店客房,可以针对每个客房客人入住时间内的用电量进行统计,通过提供节能奖励等方法倡导低碳环保。如果将该系统应用于商务楼宇,在需要的位置安装电力计量模块进行能耗统计,然后根据数据分析对设备用户和照明用电进行优化管理。

即插即用,触手可及的智能家居

智能家居概念提出至今,智能家居似乎一直都在研究和试图迎合高端人群的需求,高端的定位,贵族的价格,动辄几万、十几万、甚至几十万的系统,还必须对家里重新布线,这让普通百姓对智能家居的感受是多么地遥不可及。

而电力载波智能家居产品在家居中的应用最大的特点就是无需额外布线,只需在普通开关面板后面加装电力载波模块,或者用带控制面板的电力载波开关替代原有的普通开关,也可以通过装载了配套应用软件的移动终端进行控制,就可以轻松地体验智能控制所带来的便利。

.任何对智能家居有兴趣或者希望先尝试体验一下的客户,都可以先试装几个产品,待实际体验后,再考虑将系统进行扩展;

.最简单的系统组成,不需要昂贵的价格,就能让便利的生活触手可及,智能家居体验不再只是贵族的享受;

.对于行动不便的老人或残疾人,这让便利更加的实在,智能家居不再只是一个概念,而是能够实实在在地惠及到有需要的人。

扩展随心所欲,与其他系统互融互通

电力载波智能家居系统功能实现的方式可以简单,如通过用户来直接对家庭设备进行各种操作,如遥控开关窗帘,远程切断电视机电源;也可以复杂,如用户可以设置场景(批量执行控制指令)、定时启动、条件执行等,系统在任何时候都能够方便地进行扩展,也可以与其他智能家居系统互融互通,如图3所示,可以满足用户不断变化和增长的需求。

结束语

智能家居正逐渐从最初的「理想很丰满,现实很骨感」的境遇中走出,将走进寻常百姓人家,便捷人们的生活,提升人们的生活质量。从技术的创新角度来看,虽然智能家居系统技术推陈出新、层出不穷,但各项技术都有自己的优势与特点,都有它最适合的应用环境,可能短时间内谁也无法完全替代谁,只是不同技术在各种场合的适应性不同。根据内容和环境需要,选择最合适的技术,能够为用户提供实际的帮助,达到理想的效果才是最重要的。

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