基于PLC的智能家居系统设计

基于PLC的智能家居系统设计

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摘要

随着人们生活水平提高和科技水平的进步，人们对于家居的要求越来越高，日常生活的各方面都朝着数字化、网络化、智能化、人性化的目标发，智能家居正好满足人们这些方面的要求，因此受到极大的关注。本文设计的智能家居系统不同于一般的自动化产品，从技术层面深刻解读智能化的家居系统，打造真正的安全、舒适、便捷的家居PLC控制系统。用GSM作为网络媒介和联通个人和家庭网的工具，通过短信等方式进行远程检测和控制。本文主要基于PLC技术对智能家居控制系统进行设计，主要涉及到的技术有自动控制技术、通信技术、计算机技术等，优化算法，实现高效率、低成本、易操作的系统。

关键字PLC；家庭内组网；GSM模块；可编程控制器

目录

第1章绪论 (1)

1.1概述 (1)

1.2智能家居的研究意义 (1)

1.3智能家居的国内外研究现状 (1)

第2章系统的总体设计方案 (2)

2.1设计思路 (2)

2.2功能介绍 (3)

2.3主要模块介绍 (3)

第3章硬件设计 (3)

3.1智能网关 (3)

3.2PLC通信模块 (4)

3.3GSM模块 (4)

第4章软件设计 (5)

4.1通信协议 (5)

4.2远程控制软件设计 (5)

参考文献 (6)

第1章绪论

1.1概述

智能家居（英文：smart home,home automation）是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境[1]。智能家居是在互联网的影响之下物联化体现。物联网（Internet of Things，IoT）被称为继计算机、互联网之后世界信息产业的第三次浪潮[2]。智能家居就是利用物联网技术把家用电器、照明设备、冰箱空调、防盗系统、消防系统、报警系统、水电系统等通过传感器等联通起来，实现更加安全、高效、便捷。传统的家居，在新时代和新技术的帮助下，仿佛一个活生生的动物一样，不仅能够感知外界的变化，还能“思考”，根据设定的规范或者基于大数据从，自己给出最优的解决方案，极大地改善人们的居住条件，并且还赋予了除了居住之外的其他功能和体验。

本文主要基于PLC技术对智能家居控制系统进行设计，主要涉及到的技术有自动控制技术、通信技术、计算机技术等，优化算法，实现高效率、低成本、易操作的系统。

1.2智能家居的研究意义

随着现代社会的发展，人们的物质水平和精神水平得到了极大的提升。人们的要求也越来越高，尤其是对于科技的普遍使用和科技水平进步的速率加快，人们对于科技的要求和预期也随之大增，互联网日益普遍，尤其是智能手机的使用，人们将很多功能搬到手机上，终端操作非常方便，人们也非常习惯便捷、简易的操作。同时，随着生活压力和生活节奏的加快，对于精神方面的要求也越来高，家庭逐渐变成了一个集居住、休闲、办公、娱乐等多功能的处所。日常生活的各方面都朝着数字化、网络化、智能化、人性化的目标发展[2]。智能家居正好满足人们这些方面的要求，因此受到极大的关注。近年来，主打智能家居的产品很多，可是从总体上来看，行业发展缺少统一标准，产品质量也参差不齐，并且倾向家居自动化，而非智能化[3]。

本文超越一般的自动化产品，从技术层面深刻解读智能化的家居系统，打造真正的安全、舒适、便捷的家居PLC控制系统。PLC，即可编程序控制器(Programmable Logic Controller，GSM(全称为Global System for Mobile communication)。用GSM作为网络媒介和联通个人和家庭网的工具。

1.3智能家居的国内外研究现状

在很早很早以前，人们就幻想能有一个智能化的建筑，但是囿于当时的生产力和科技水平，这也只能成为一个幻想。1884年，美国是第一个真正将这一个幻想付诸实践的国家。一直到二十世纪八十年代美国联合科技公司才将这一概念付诸行动。

1998年5月份在新加坡举办的“98亚洲家电与电子消费品国际展览"上推出了“新加坡模式”的家庭智能化系统[4]。到2000年为止，在新加坡有近三十个社区大约五千户的家庭安装了“家庭智能系统”，美国已有近四万户家庭采用了这一类的“家庭智能系统”[5]。从2003年春节后，韩国三星公司在中韩两国开始同时推出其智能家居系统，通过网络和机顶盒，将家居自动控制、信息家电、安防设备和娱乐信息中心这四部分集合成一个全方位的、面向互联网的家居智能控制网络。

我国在《2000年小康型城乡住宅科技产业工程项目实施方案》中，将建设智能化小康型示范小区列为国家着重发展项目，国家投资了十五个亿来支持该项目的实施落实[6]。国家非常重视，胡锦涛在访美期间还参观了比尔盖茨的智能家庭，感受颇深。社会各界空前关注智能化行业发展，与之相关产业也大力发展，如物联网、通信等，李克强总理2015年还点名中国网速太慢，网费太贵。我国智能家居的发展道路有一定的特殊性，其智能化是由智能小区和家庭安全防护系统逐步发展演变而来[7]。2000年，我国在小康型城乡住宅项目实施方案中将建造智能化示范小区列入国家大力发展项目，这就促使我国的智能化建设的重点方向是从智能大厦建设向智能住宅小区、智能化家居系统建设发展[8]。2006年8月25日在北京召开的“国际智能家居高峰论坛”上，与会专家们共同讨论了中国智能化家居未来的发展方向。相关专家指出，在中国，智能化家居也有了初步发展，但远不如想象中乐观，虽然投资金额和数量有着惊人的增长，但是工程质量却名不副实，需要意识到我国智能家居还有很大的努力空间[9]。

第2章系统的总体设计方案

2.1设计思路

将智能家居分为三个层次，

分别定义为感知层、网络层和应

用层三个层次，从物到人。

2.1.1感知层

感知层为家庭内各个需要

观测的对象或者指标通过传感

器来感知，实现准确、快读地采

集各项需要的内容。感知的内容

送往网络层，感知层是对底层、

最基本的层次。

2.1.2网络层

网络层集成了来自感知层的数据、人们设置的参数和要求等，组成家庭网络，和感知层与应用层进行交互。可以通过WEB发布在网上或者输送到想要保存的位置。