基于电力线载波通信的智能家居系统嵌入式网关设计

     智能家居系统基本任务之一，就是能够通过Internet网络对各类电器实现操作控制。由于主要家居电器本身就由220V供电，因此利用电力线实现设备监控是一种非常有效的方式。面向服务于智能家居系统的嵌入式网关设计，着重阐述了设计思路、芯片选型，以及电力线通信模块及其协议设计等关键技术，并实现了以太网到电力线协议转换的软硬件设计。基于Internet网络，对连接于电力线的多类家用电器进行实际测试，结果表明系统运行稳定，监控功能可靠，相关技术具有很好的实用价值。

　　智能家居系统，既涉及到家庭中各种高端信息设备的互联互通，也涉及到对家庭中各种照明、安防、电器和基础设施之间的联网以及相互间的自动控制，终为用户提供一种安全、舒适且方便的智能化和信息化生活空间。其一个基本的功能要求就是能通过电话线或因特网实现对各种家用设备（如空调、热水器）的远程使用和操作控制。

　　“智能家居系统嵌入式网关设计”必须立足于满足需求，选择技术方案，以自主技术为基础，充分考虑国内外家庭网络目前的发展现状和已有的标准（或规范） ，开发具有自主知识产权的家庭网络及其产品，并构筑安全、可靠且实用的家庭局域网络。

　　系统整体设计

　　家庭网关是智能家居系统的部分，各个不同协议子网之间的互联和信息共享都需要通过网关进行，而且网关还负责家庭局域网接入Internet。为适用于普通的家庭用户，网关一般设计为嵌入式设备，并采用TCP/IP技术和高性能微处理器实现。家庭嵌入式网关应该能够实现CAN现场总线、Zigbee无线通信和电力线载波等多种通信协议，同时具有Internet、GPRS和GSM等多类接口，以支持各类数据的传输。用户可通过有线和无线的以太网，以及通过手机短信等多种方式，实现授权行为下的*浏览和家庭智能设备控制。

　　如冰箱、空调、微波炉、洗衣机和热水器等主要家居电器一般都需要220v市电供电，即这类设备本身就接在电力线上，因此不必再用CAN总线或Zigbee无线通信的方式进行监控，而是直接采用电力线载波数据针对上述设备进行传输监控，就是一种比较好的方式。鉴于一个完整的智能家居系统嵌入式网关，其功能一般也非常复杂，因此本设计主要致力于实现嵌入式网关的对外Internet接口部分，以及嵌入式网关的对内接口部分，即电力线载波通信模块的硬件设计及软件实现，同时预留CAN接口以及串行接口，以便将来升级网关功能，使其支持经过CAN总线通信的三表设备，以及经过Zigbee通信的低功耗传感器设备。系统整体功能示意图如图1所示。

图1 系统整体功能示意图

全文PDF：

参考文献:

[1]. GPRS datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/GPRS_1594650.html.