利用電力線實(shí)現(xiàn)住宅智能化
20多年來(lái),人們一直在努力尋找各種能將住宅智能控制實(shí)用化、市場(chǎng)化的最佳辦法,特別是美國(guó)、日本、英國(guó)和法國(guó)都相繼推出了各種形式的控 制系統(tǒng),從單功能到多功能,從簡(jiǎn)單控制到智能控制,但總是不能完全令人滿意,關(guān)鍵問(wèn)題就在于控制模式和通信手段。
隨著現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)微處理技術(shù)的發(fā)展,使家庭自動(dòng)化從設(shè)想進(jìn)入了應(yīng)用,特別是總線協(xié)議和集散控制使家庭自動(dòng)化控制向智能化方向邁進(jìn)了一大步。但在數(shù)據(jù)通信方面花樣百出,包括無(wú)線通信、紅外線、光纖、同軸電纜、雙絞線等,在實(shí)用上卻出現(xiàn)了不少麻煩。人們一般不愿穿墻打孔,不愿付出更多額外負(fù)擔(dān)。于是,不斷尋找適當(dāng)?shù)姆椒?要為用戶做到靈活、實(shí)用、可靠、簡(jiǎn)單和廉價(jià),就對(duì)家庭自動(dòng)化系統(tǒng)的市場(chǎng)化和實(shí)用化提出了挑戰(zhàn)。于是,人們開(kāi)始著手考慮電力線的利用。
1978年,最早誕生于美國(guó)的住宅自動(dòng)化系統(tǒng)X-10打破這一僵局,至今仍是美國(guó)家庭自動(dòng)化的主導(dǎo)系統(tǒng)。X-10系統(tǒng)是一種電力配線方式的住宅智能化系統(tǒng),直接利用住宅電力線作為控制總線,通過(guò)電力線將各控制器與各功能接口器相連并實(shí)現(xiàn)程序控制,不必再穿墻打孔,更利于改變結(jié)構(gòu)和空間,用戶可自己動(dòng)手安裝,價(jià)格也較低廉。
最近,英國(guó)在電力線媒介開(kāi)發(fā)方面又取得了突破性進(jìn)展,用戶可通過(guò)電力線進(jìn)入Internet網(wǎng),它從簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)傳輸提高到了網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接。法國(guó)也不示弱,已推出了電力線調(diào)制解調(diào)器集成電路,使住宅智能化產(chǎn)品向市場(chǎng)化方向進(jìn)一步推進(jìn)。
我國(guó)利用電力載波進(jìn)行通信和控制的產(chǎn)品也不少,但由于它多限于電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)程通信和調(diào)度控制領(lǐng)域,雖然,國(guó)內(nèi)已有不少單位和個(gè)人開(kāi)發(fā)出各種類似于住宅智能控制的產(chǎn)品,但都因沒(méi)有實(shí)用化而夭折。目前,市場(chǎng)上已出現(xiàn)了類似于自動(dòng)電源開(kāi)關(guān)、電話保姆、自動(dòng)報(bào)警器等各種利用電力線和電話線的家庭電器控制產(chǎn)品,但在可靠性、系統(tǒng)性、開(kāi)放性等方面都面臨著市場(chǎng)挑戰(zhàn)。
2 住宅智能化總線協(xié)議
在住宅智能化系統(tǒng)中總線協(xié)議是其精髓所在,由于不同系統(tǒng)的協(xié)議之間的相互不兼容,對(duì)家庭自動(dòng)化的市場(chǎng)化影響很大。在美國(guó)目前主要競(jìng)爭(zhēng)的總線協(xié)議有:·Echelon Corp的LONworks協(xié)議·電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)的CE總線協(xié)議(CBb11S)·Smart House LP的智能屋協(xié)議·X-10(USA)Corp的X-10協(xié)議
在四種協(xié)議中X-10是歷史最長(zhǎng)、最簡(jiǎn)單的一種,LONworks目前已建立的節(jié)點(diǎn)已超過(guò)了50萬(wàn)個(gè),而CEb11s作為電子工業(yè)推廣協(xié)議與歐洲出現(xiàn)的EHS 標(biāo)準(zhǔn)又是歐美家庭自動(dòng)化電子產(chǎn)品的工業(yè)界推薦標(biāo)準(zhǔn)。
3 住宅智能化的主要應(yīng)用功能
住宅智能化的主要功能集中在家庭安全報(bào)警、電話遠(yuǎn)程控制、紅外集中遙控、自動(dòng)抄表控制及小區(qū)物業(yè)管理等方面。傳輸信道主要采用無(wú)線、有線和電力線。
應(yīng)用最多、最實(shí)用的功能主要是自動(dòng)報(bào)警(如盜警、火警、煤氣泄漏、緊急呼救等)和電話遠(yuǎn)程控制家電(如空調(diào)、熱水器、電燈、電視等)。 它的主要特點(diǎn)是充分利用了電話網(wǎng)這一現(xiàn)成的通信手段。
手持集中遙控功能應(yīng)該說(shuō)是住宅智能化系統(tǒng)中不可缺少的部分,它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)無(wú)遙控功能的電器設(shè)施遙控(如電燈、抽風(fēng)機(jī)、電門鎖等)。
隨著智能小區(qū)的開(kāi)發(fā),人們對(duì)小區(qū)物業(yè)管理更加重視,它已經(jīng)成為住宅層次的標(biāo)志之一。因此,智能化住宅與小區(qū)之間組成管理體系,是該系統(tǒng)最突出的特點(diǎn)。小區(qū)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能與智能化住宅互聯(lián)，形成守望相助的有機(jī)體系。在物業(yè)管理 (如水、電、氣、抄表、能源控制、故障維修等)及安全防范(如自動(dòng)巡訪、事件記錄、輔助報(bào)警等)方面是一場(chǎng)革命。它在消除防盜護(hù)欄網(wǎng)安全隱患的"鳥籠"現(xiàn)象,實(shí)現(xiàn)三表合一和能源控制方面具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。
4 目前用電力線在實(shí)現(xiàn)住宅智能化方面存在的問(wèn)題
第一,住宅智能化中最重要的環(huán)節(jié)在于其可靠性和穩(wěn)定性。而電力線的線路阻抗和頻率特性幾乎每時(shí)每刻都在變化,所以提高通過(guò)電力線傳輸信息的可靠性成為最大的難點(diǎn)。目前,采取優(yōu)化協(xié)議、線路隔離、頻譜擴(kuò)展、功率調(diào)節(jié)等方式,可以使系統(tǒng)的可靠性獲得較大提高。
第二,電力線電氣接口產(chǎn)品方面還有待進(jìn)一步配套和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),如電源插座接口、燈座接口、家電電源接口、電動(dòng)閥門、電控門鎖等。
第三,電力總線系統(tǒng)與其他總線方式的相互開(kāi)放和兼容也是影響住宅智能化水平的重要因素,如閉路電視總線、無(wú)線射頻總線、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等。
第四,住宅電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與住宅智能化系統(tǒng)配合,如燈線、開(kāi)關(guān)、插座的暗裝位置及布線方式等。
5 IHC2000智慧型室內(nèi)電控系統(tǒng)應(yīng)用舉例
IHC2000系統(tǒng)可用于家庭、賓館、辦公、娛樂(lè)等各種場(chǎng)所,其完善的組合功能,就像拼裝積木一樣靈活、多變,為用戶建立具有個(gè)性化的 生活空間。
電控應(yīng)用功能
圖1 電控應(yīng)用功能
如圖1所示對(duì)于一般性用電器(如電燈、電熱水器、電視機(jī)、電飯煲等),只要插入IHC2000終端插座或在原有電器插座內(nèi)安裝IHC2000終端智能模塊,就可以實(shí)現(xiàn)IHC2000系統(tǒng)控制了。主要控制功能有:(1)遙控開(kāi)關(guān):使用遙控器可在任意位置對(duì)不同電器的工作狀態(tài)實(shí)施開(kāi)關(guān)控制。(2)電話控制:可通過(guò)外線電話撥人,用電話按鍵碼來(lái)控制室內(nèi)的電器工作狀態(tài)。(3)定時(shí)控制:可設(shè)定各電器終端的開(kāi)關(guān)時(shí)間,IHC2000系統(tǒng)將自動(dòng)控制其通斷。(4)記憶控制:若設(shè)定為記憶狀態(tài),IHC2000系統(tǒng)能按照預(yù)先設(shè)定的電器工作程式自動(dòng)地控制各種電器。(5)自適應(yīng)控制：這是IHC2000系統(tǒng)中最具特色的功能,它可以通過(guò)設(shè)定數(shù)據(jù)或自動(dòng)監(jiān)測(cè)環(huán)境狀態(tài),確定某種控制程式,如為保持溫度、濕度、照度的特定狀態(tài)自動(dòng)控制相關(guān)電器的運(yùn)行。(6)終端功能:IHC2000終端自身具有可調(diào)電流,零電位啟動(dòng),延遲開(kāi)關(guān),自我保護(hù)等獨(dú)立功能。安保應(yīng)用功能 IHC2000系統(tǒng)可與各種傳感器聯(lián)接并組成安全防衛(wèi)系統(tǒng),如圖2所示。
當(dāng)室內(nèi)傳感器(如紅外線、微波、煙感、超聲波、報(bào)警按鈕等)被觸發(fā),IHC2000系統(tǒng)的
安保功能立即開(kāi)始工作,根據(jù)用戶系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)置, 執(zhí)行各種形式的報(bào)警及防衛(wèi)功能。
圖2 安全防衛(wèi)系統(tǒng)
(1)電話報(bào)警:IHC2000主機(jī)系統(tǒng)可按照預(yù)先指定的電話(如110、119、家人電話、移動(dòng)電話、傳呼機(jī)等)自動(dòng)撥出,并發(fā)出求救信息；
(2)音響報(bào)警:報(bào)警狀態(tài)時(shí),IHC2000系統(tǒng)啟動(dòng)室內(nèi)音響,發(fā)出報(bào)警音；
(3)啟動(dòng)攝像：若安裝了攝像機(jī)可通過(guò)IHC2000系統(tǒng)進(jìn)行控制,當(dāng)報(bào)警狀態(tài)時(shí),自動(dòng)啟動(dòng)攝像機(jī)攝下現(xiàn)場(chǎng)情況;
(4)燈光閃爍:當(dāng)發(fā)生報(bào)警,IHC2000自動(dòng)控制室內(nèi)電燈按一定規(guī)律忽停忽亮地閃爍,以達(dá)到報(bào)警或防御的目的；
(5)門鎖啟閉：若室內(nèi)安裝了電控門鎖,則當(dāng)報(bào)警狀態(tài)時(shí),門鎖會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉。
智能小區(qū)管理應(yīng)用功能
IHC2000智能保安系統(tǒng)最突出的特點(diǎn)就是它的管理功能,它以每戶作為基本單元,以每幢樓或每層樓作為子系統(tǒng),與小區(qū)的物業(yè)管理網(wǎng)絡(luò)(局域網(wǎng))聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成智能物業(yè)管理體系,還可將該智能體系接人ISDN網(wǎng),形成真正的智能化、信息化的生活小區(qū)(見(jiàn)圖3)。
IHC2000管理可分為以下三種形式：
(1)PC管理：針對(duì)IHC2000單元系統(tǒng)的管理系統(tǒng),與IHC2000主機(jī)配用,可以將室內(nèi)所有電器的使用及運(yùn)行情況,如用電狀況、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、故障情況、數(shù)據(jù)設(shè)置、組合結(jié)構(gòu)、報(bào)警記錄等,同時(shí)與上級(jí)區(qū)域管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接口。
圖3 智能小區(qū)管理應(yīng)用功能
(2)區(qū)域管理:建立在IHC2000區(qū)域分系統(tǒng)基礎(chǔ)上的管理系統(tǒng),負(fù)責(zé)對(duì)所有IHC2000單元系統(tǒng)進(jìn)行管理,對(duì)各IHC2000單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理和控制,以實(shí)現(xiàn)IHC2000智能小區(qū)的區(qū)域物業(yè)管理,同時(shí),與上級(jí)局域網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng),成為管理子網(wǎng)系統(tǒng)。
(3)遠(yuǎn)程管理：IHC2000主機(jī)可以通過(guò)MODEM與異地PC管理系統(tǒng)聯(lián)接,直接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控、遠(yuǎn)程管理,大大縮短了人們工作生活的空間距離。
IHC2000的安裝
IHC2000智能保系統(tǒng)在工程安裝上具有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì),原因就在于它不需要再次布線,僅僅只需接入電力線。不論新裝線路還是利用舊的線路(除非用戶特別需要),IHC2000的主機(jī)和終端可以非常方便地安裝在電力線上。
(1) 主機(jī)安裝(見(jiàn)圖4)：
圖4
IHC2000主機(jī)只有三個(gè)連接口,一個(gè)接入電源插座,一個(gè)插入電話插座,第三個(gè)是接人PC機(jī)通訊接口,非常簡(jiǎn)單易行。
(2)智能插座安裝:同普通接線插座安裝一樣,只需將智能插座插入電源插座即可,再將用電器接入IHC2000智能插座即完成安裝工作。
(3)傳感器、執(zhí)行器安裝(見(jiàn)圖5):只需分別將傳感器或執(zhí)行器的控制線接入IHC2000終端的輸入/輸出端即可完成安裝。
圖5 IHC2000系列分類
IHC2000智能保安系統(tǒng)可根據(jù)其應(yīng)用領(lǐng)域劃分為四個(gè)系列,即賓館系列、家用系列、辦公系列及樓群系列:
(1)賓館系列:以賓館標(biāo)準(zhǔn)房燈控系統(tǒng)為主的IHC2000系列,主要功能有電器遙控、緊急呼叫、語(yǔ)音廣播、樓層管理、節(jié)電控制等,并與酒店計(jì)算機(jī) 管理系統(tǒng)接口。
(2)家用系列:以家庭多房間電器控制為主的IHC2000系列,主要功能有電器遙控、電話遠(yuǎn)程控制、安全防衛(wèi)、PC管理、內(nèi)部通信、記憶控制(無(wú)人操作)等功能。該系統(tǒng)按檔次和功能又分為普通型、高檔型和豪華型。
(3)辦公系列：以中型辦公寫字間的照明控制、座位考勤、電器節(jié)能、調(diào)度廣播、物業(yè)管理等功能,同時(shí)可接入計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。
(4)樓群系列:具有高層建筑或低層樓群的電力控制、故障檢測(cè)、物業(yè)管理、公共照明、治安防衛(wèi)、區(qū)域網(wǎng)絡(luò)等功能。該系統(tǒng)主要用于智能大廈及智能小區(qū)的管理與控制。
IHC2000應(yīng)用示例1)賓館應(yīng)用:如圖6所示,IHC2000標(biāo)準(zhǔn)房系統(tǒng)通過(guò)電力線與樓層管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng),同時(shí)接入賓館的管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中。 IHC2000標(biāo)準(zhǔn)房系統(tǒng)的主控部分設(shè)在床頭柜中、它本身具有總控開(kāi)關(guān)，可控制全部的電燈和電器設(shè)備。遙控器鑰匙牌可隨身攜帶,透過(guò)信息窗啟動(dòng)電控門鎖, 房間內(nèi)燈光及電器自動(dòng)開(kāi)啟,空調(diào)開(kāi)始工作,客人會(huì)很容易地使用遙控器來(lái)控制燈光和電器。如果客人因身體不適需要緊急求救時(shí),可按床頭或衛(wèi)生間的緊急呼叫鍵,這時(shí),電控門鎖全自動(dòng)打開(kāi),信息窗呼救燈閃爍,同時(shí)樓層管理系統(tǒng)報(bào)警,并顯示呼叫房號(hào)。
IHC2000系統(tǒng)公共廣播終端可作為緊急通知或背景音樂(lè)廣播,無(wú)需專門布線,該功能由樓層管理系統(tǒng)提供?？腿丝稍诜块g里收聽(tīng)或關(guān)閉廣播,緊急時(shí)客房?jī)?nèi)廣播自動(dòng)開(kāi)啟。
樓層管理系統(tǒng)可隨時(shí)巡訪各房間IHC2000系統(tǒng)的工作情況,一旦發(fā)現(xiàn)房間內(nèi)電燈或電器故障,IHC2000系統(tǒng)立即報(bào)警并顯示或打印出故障的房號(hào)及類別,以便即時(shí)通知維修。
(2)家庭應(yīng)用： IHC2000智慧屋在家庭的應(yīng)用中,最主要的優(yōu)勢(shì)在于它能夠通過(guò)電話遠(yuǎn)程遙控家中的電器工作。對(duì)于房間較多,電器、電燈較多的家庭, IHC2000遙控功能又顯出了它的便捷功效。安全問(wèn)題是每個(gè)家庭不得不重視的問(wèn)題。因此,充分利用IHC2000系統(tǒng),這對(duì)于熱愛(ài)生活的人們的確增添了無(wú)盡的樂(lè)趣。
圖６
IHC2000在家庭中可以根據(jù)主人的個(gè)性和愛(ài)好或根據(jù)電器的使用和經(jīng)濟(jì)方面的考慮來(lái)配置和設(shè)定工作模式。 如圖7所示配置的IHC2000系統(tǒng)具有電話鍵控、定時(shí)控制、防衛(wèi)報(bào)警、PC管理、電器遙控等功能,屬于中上水準(zhǔn)。
如果按照普通型實(shí)用配置,可取消PC機(jī)管理系統(tǒng)及電控門鎖終端。另外,有一種經(jīng)濟(jì)型配置,即取消電話控制功能,選用簡(jiǎn)易型單純遙控型主控終端。 如果要想分步實(shí)現(xiàn),只需更換主機(jī)及軟件即可。