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利用電力線(xiàn)實(shí)現住宅智能化
1 家庭自動(dòng)化電力總線(xiàn)控制系統的發(fā)展過(guò)程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、日本、英國和法國都相繼推出了各種形式的控 制系統,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(mǎn)意,關(guān)鍵問(wèn)題就在于控制模式和通信手段。
隨著(zhù)現代工業(yè)自動(dòng)控制和計算機微處理技術(shù)的發(fā)展,使家庭自動(dòng)化從設想進(jìn)入了應用,特別是總線(xiàn)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。但在數據通信方面花樣百出,包括無(wú)線(xiàn)通信、紅外線(xiàn)、光纖、同軸電纜、雙絞線(xiàn)等,在實(shí)用上卻出現了不少麻煩。人們一般不愿穿墻打孔,不愿付出更多額外負擔。于是,不斷尋找適當的方法,要為用戶(hù)做到靈活、實(shí)用、可靠、簡(jiǎn)單和廉價(jià),就對家庭自動(dòng)化系統的市場(chǎng)化和實(shí)用化提出了挑戰。于是,人們開(kāi)始著(zhù)手考慮電力線(xiàn)的利用。
1978年,最早誕生于美國的住宅自動(dòng)化系統X-10打破這一僵局,至今仍是美國家庭自動(dòng)化的主導系統。X-10系統是一種電力配線(xiàn)方式的住宅智能化系統,直接利用住宅電力線(xiàn)作為控制總線(xiàn),通過(guò)電力線(xiàn)將各控制器與各功能接口器相連并實(shí)現程序控制,不必再穿墻打孔,更利于改變結構和空間,用戶(hù)可自己動(dòng)手安裝,價(jià)格也較低廉。
最近,英國在電力線(xiàn)媒介開(kāi)發(fā)方面又取得了突破性進(jìn)展,用戶(hù)可通過(guò)電力線(xiàn)進(jìn)入Internet網(wǎng),它從簡(jiǎn)單的數據傳輸提高到了網(wǎng)絡(luò )聯(lián)接。法國也不示弱,已推出了電力線(xiàn)調制解調器集成電路,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的遠程通信和調度控制領(lǐng)域,雖然,國內已有不少單位和個(gè)人開(kāi)發(fā)出各種類(lèi)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)上已出現了類(lèi)似于自動(dòng)電源開(kāi)關(guān)、電話(huà)保姆、自動(dòng)報警器等各種利用電力線(xiàn)和電話(huà)線(xiàn)的家庭電器控制產(chǎn)品,但在可靠性、系統性、開(kāi)放性等方面都面臨著(zhù)市場(chǎng)挑戰。
2 住宅智能化總線(xiàn)協(xié)議
在住宅智能化系統中總線(xiàn)協(xié)議是其精髓所在,由于不同系統的協(xié)議之間的相互不兼容,對家庭自動(dòng)化的市場(chǎng)化影響很大。在美國目前主要競爭的總線(xiàn)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(xiàn)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(cháng)、最簡(jiǎn)單的一種,LONworks目前已建立的節點(diǎn)已超過(guò)了50萬(wàn)個(gè),而CEb11s作為電子工業(yè)推廣協(xié)議與歐洲出現的EHS 標準又是歐美家庭自動(dòng)化電子產(chǎn)品的工業(yè)界推薦標準。
3 住宅智能化的主要應用功能
住宅智能化的主要功能集中在家庭安全報警、電話(huà)遠程控制、紅外集中遙控、自動(dòng)抄表控制及小區物業(yè)管理等方面。傳輸信道主要采用無(wú)線(xiàn)、有線(xiàn)和電力線(xiàn)。
應用最多、最實(shí)用的功能主要是自動(dòng)報警(如盜警、火警、煤氣泄漏、緊急呼救等)和電話(huà)遠程控制家電(如空調、熱水器、電燈、電視等)。 它的主要特點(diǎn)是充分利用了電話(huà)網(wǎng)這一現成的通信手段。
手持集中遙控功能應該說(shuō)是住宅智能化系統中不可缺少的部分,它能夠實(shí)現對無(wú)遙控功能的電器設施遙控(如電燈、抽風(fēng)機、電門(mén)鎖等)。
隨著(zhù)智能小區的開(kāi)發(fā),人們對小區物業(yè)管理更加重視,它已經(jīng)成為住宅層次的標志之一。因此,智能化住宅與小區之間組成管理體系,是該系統最突出的特點(diǎn)。小區通過(guò)網(wǎng)絡(luò )系統能與智能化住宅互聯(lián)，形成守望相助的有機體系。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(fǎng)、事件記錄、輔助報警等)方面是一場(chǎng)革命。它在消除防盜護欄網(wǎng)安全隱患的"鳥(niǎo)籠"現象,實(shí)現三表合一和能源控制方面具有重大的現實(shí)意義和長(cháng)遠的戰略意義。
4 目前用電力線(xiàn)在實(shí)現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)節在于其可靠性和穩定性。而電力線(xiàn)的線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)路隔離、頻譜擴展、功率調節等方式,可以使系統的可靠性獲得較大提高。
第二,電力線(xiàn)電氣接口產(chǎn)品方面還有待進(jìn)一步配套和統一標準,如電源插座接口、燈座接口、家電電源接口、電動(dòng)閥門(mén)、電控門(mén)鎖等。
第三,電力總線(xiàn)系統與其他總線(xiàn)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(xiàn)、無(wú)線(xiàn)射頻總線(xiàn)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )系統等。
第四,住宅電氣設計標準應與住宅智能化系統配合,如燈線(xiàn)、開(kāi)關(guān)、插座的暗裝位置及布線(xiàn)方式等。
5 IHC2000智慧型室內電控系統應用舉例
IHC2000系統可用于家庭、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(hù)建立具有個(gè)性化的 生活空間。
電控應用功能
圖1 電控應用功能
如圖1所示對于一般性用電器(如電燈、電熱水器、電視機、電飯煲等),只要插入IHC2000終端插座或在原有電器插座內安裝IHC2000終端智能模塊,就可以實(shí)現IHC2000系統控制了。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不同電器的工作狀態(tài)實(shí)施開(kāi)關(guān)控制。(2)電話(huà)控制:可通過(guò)外線(xiàn)電話(huà)撥人,用電話(huà)按鍵碼來(lái)控制室內的電器工作狀態(tài)。(3)定時(shí)控制:可設定各電器終端的開(kāi)關(guān)時(shí)間,IHC2000系統將自動(dòng)控制其通斷。(4)記憶控制:若設定為記憶狀態(tài),IHC2000系統能按照預先設定的電器工作程式自動(dòng)地控制各種電器。(5)自適應控制：這是IHC2000系統中最具特色的功能,它可以通過(guò)設定數據或自動(dòng)監測環(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)電器的運行。(6)終端功能:IHC2000終端自身具有可調電流,零電位啟動(dòng),延遲開(kāi)關(guān),自我保護等獨立功能。安保應用功能 IHC2000系統可與各種傳感器聯(lián)接并組成安全防衛系統,如圖2所示。
當室內傳感器(如紅外線(xiàn)、微波、煙感、超聲波、報警按鈕等)被觸發(fā),IHC2000系統的
安保功能立即開(kāi)始工作,根據用戶(hù)系統的結構和軟件設置, 執行各種形式的報警及防衛功能。
圖2 安全防衛系統
(1)電話(huà)報警:IHC2000主機系統可按照預先指定的電話(huà)(如110、119、家人電話(huà)、移動(dòng)電話(huà)、傳呼機等)自動(dòng)撥出,并發(fā)出求救信息；
(2)音響報警:報警狀態(tài)時(shí),IHC2000系統啟動(dòng)室內音響,發(fā)出報警音；
(3)啟動(dòng)攝像：若安裝了攝像機可通過(guò)IHC2000系統進(jìn)行控制,當報警狀態(tài)時(shí),自動(dòng)啟動(dòng)攝像機攝下現場(chǎng)情況;
(4)燈光閃爍:當發(fā)生報警,IHC2000自動(dòng)控制室內電燈按一定規律忽停忽亮地閃爍,以達到報警或防御的目的；
(5)門(mén)鎖啟閉：若室內安裝了電控門(mén)鎖,則當報警狀態(tài)時(shí),門(mén)鎖會(huì )自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉。
智能小區管理應用功能
IHC2000智能保安系統最突出的特點(diǎn)就是它的管理功能,它以每戶(hù)作為基本單元,以每幢樓或每層樓作為子系統,與小區的物業(yè)管理網(wǎng)絡(luò )(局域網(wǎng))聯(lián)網(wǎng)構成智能物業(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(見(jiàn)圖3)。
IHC2000管理可分為以下三種形式：
(1)PC管理：針對IHC2000單元系統的管理系統,與IHC2000主機配用,可以將室內所有電器的使用及運行情況,如用電狀況、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、故障情況、數據設置、組合結構、報警記錄等,同時(shí)與上級區域管理系統網(wǎng)絡(luò )接口。
圖3 智能小區管理應用功能
(2)區域管理:建立在IHC2000區域分系統基礎上的管理系統,負責對所有IHC2000單元系統進(jìn)行管理,對各IHC2000單元的數據進(jìn)行采集、處理和控制,以實(shí)現IHC2000智能小區的區域物業(yè)管理,同時(shí),與上級局域網(wǎng)絡(luò )聯(lián)網(wǎng),成為管理子網(wǎng)系統。
(3)遠程管理：IHC2000主機可以通過(guò)MODEM與異地PC管理系統聯(lián)接,直接實(shí)現遠程遙控、遠程管理,大大縮短了人們工作生活的空間距離。
IHC2000的安裝
IHC2000智能保系統在工程安裝上具有強大的優(yōu)勢,原因就在于它不需要再次布線(xiàn),僅僅只需接入電力線(xiàn)。不論新裝線(xiàn)路還是利用舊的線(xiàn)路(除非用戶(hù)特別需要),IHC2000的主機和終端可以非常方便地安裝在電力線(xiàn)上。
(1) 主機安裝(見(jiàn)圖4)：
圖4
IHC2000主機只有三個(gè)連接口,一個(gè)接入電源插座,一個(gè)插入電話(huà)插座,第三個(gè)是接人PC機通訊接口,非常簡(jiǎn)單易行。
(2)智能插座安裝:同普通接線(xiàn)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、執行器安裝(見(jiàn)圖5):只需分別將傳感器或執行器的控制線(xiàn)接入IHC2000終端的輸入/輸出端即可完成安裝。
圖5 IHC2000系列分類(lèi)
IHC2000智能保安系統可根據其應用領(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:以賓館標準房燈控系統為主的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、節電控制等,并與酒店計算機 管理系統接口。
(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(huà)遠程控制、安全防衛、PC管理、內部通信、記憶控制(無(wú)人操作)等功能。該系統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(xiě)字間的照明控制、座位考勤、電器節能、調度廣播、物業(yè)管理等功能,同時(shí)可接入計算機管理系統網(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、物業(yè)管理、公共照明、治安防衛、區域網(wǎng)絡(luò )等功能。該系統主要用于智能大廈及智能小區的管理與控制。
IHC2000應用示例1)賓館應用:如圖6所示,IHC2000標準房系統通過(guò)電力線(xiàn)與樓層管理系統聯(lián)網(wǎng),同時(shí)接入賓館的管理系統網(wǎng)絡(luò )中。 IHC2000標準房系統的主控部分設在床頭柜中、它本身具有總控開(kāi)關(guān)，可控制全部的電燈和電器設備。遙控器鑰匙牌可隨身攜帶,透過(guò)信息窗啟動(dòng)電控門(mén)鎖, 房間內燈光及電器自動(dòng)開(kāi)啟,空調開(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),可按床頭或衛生間的緊急呼叫鍵,這時(shí),電控門(mén)鎖全自動(dòng)打開(kāi),信息窗呼救燈閃爍,同時(shí)樓層管理系統報警,并顯示呼叫房號。
IHC2000系統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(zhuān)門(mén)布線(xiàn),該功能由樓層管理系統提供�？腿丝稍诜块g里收聽(tīng)或關(guān)閉廣播,緊急時(shí)客房?jì)葟V播自動(dòng)開(kāi)啟。
樓層管理系統可隨時(shí)巡訪(fǎng)各房間IHC2000系統的工作情況,一旦發(fā)現房間內電燈或電器故障,IHC2000系統立即報警并顯示或打印出故障的房號及類(lèi)別,以便即時(shí)通知維修。
(2)家庭應用： IHC2000智慧屋在家庭的應用中,最主要的優(yōu)勢在于它能夠通過(guò)電話(huà)遠程遙控家中的電器工作。對于房間較多,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,這對于熱愛(ài)生活的人們的確增添了無(wú)盡的樂(lè )趣。
圖６
IHC2000在家庭中可以根據主人的個(gè)性和愛(ài)好或根據電器的使用和經(jīng)濟方面的考慮來(lái)配置和設定工作模式。 如圖7所示配置的IHC2000系統具有電話(huà)鍵控、定時(shí)控制、防衛報警、PC管理、電器遙控等功能,屬于中上水準。
如果按照普通型實(shí)用配置,可取消PC機管理系統及電控門(mén)鎖終端。另外,有一種經(jīng)濟型配置,即取消電話(huà)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,只需更換主機及軟件即可。
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