基于可編程控制器的智能家居控制研究

陸善婷++陳揚(yáng)

摘要：隨著科技的不斷進(jìn)步以及人們對(duì)高品質(zhì)生活的不斷追求，智能家居越來(lái)越受到人們的青睞。本文對(duì)智能家居控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析和研究，設(shè)計(jì)了以可編程控制器為核心的智能家居控制系統(tǒng)。通過(guò)組態(tài)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和遙控功能的方法來(lái)對(duì)室內(nèi)家居進(jìn)行智能控制。該智能家居控制系統(tǒng)將家居電器設(shè)備自動(dòng)化、家居安全防護(hù)和家居環(huán)境監(jiān)測(cè)等功能集于一體，可充分發(fā)揮智能家居的性能，提供安全、舒適的居家環(huán)境。

關(guān)鍵詞：可編程控制器 智能家居 自動(dòng)控制

中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）10-0008-01

1 引言

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)及人工智能的飛躍發(fā)展，智能化社會(huì)已成為最新的發(fā)展趨勢(shì)[1]。作為智能化社會(huì)的縮影，智能化小區(qū)建設(shè)近年來(lái)也迅速發(fā)展，“智能家居”更是被炒得炙手可熱，得到了有力地發(fā)展和應(yīng)用。智能家居的出現(xiàn)，促進(jìn)了用戶生活品質(zhì)提升[2]。

2 PLC在智能家居控制中的應(yīng)用

2.1 智能家居控制系統(tǒng)架構(gòu)

本系統(tǒng)總體架構(gòu)包括三個(gè)部分，即PC上位機(jī)控制模塊，PLC控制模塊、智能家居設(shè)備模塊。首先，臺(tái)式機(jī)或者筆記本可以作為可編程控制器的上位機(jī)，通過(guò)組態(tài)王軟件構(gòu)成人機(jī)界面，負(fù)責(zé)與PLC之間的通信聯(lián)系，實(shí)時(shí)對(duì)智能家居設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和就地控制[3]?？删幊炭刂破鞯妮斎攵擞脕?lái)接收終端發(fā)出的信號(hào)，輸出端則控制各類家用電器的開(kāi)關(guān)，在對(duì)當(dāng)前模式下的信息和接收到的信息進(jìn)行對(duì)比后，再通過(guò)數(shù)據(jù)分析得出判斷并執(zhí)行即時(shí)指令，最終完成對(duì)只能終端的控制。

2.2 PLC智能家居控制系統(tǒng)

本系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的PLC智能家居控制系統(tǒng)主要分為自動(dòng)控制部分、信息采集部分和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)部分。其中自動(dòng)控制部分包括智能照明系統(tǒng)、智能家電控制系統(tǒng)、智能家庭安全系統(tǒng)。信息采集部分包括智智能空氣質(zhì)量控制系統(tǒng)、智能用電管理系統(tǒng)、智能老人兒童關(guān)懷系統(tǒng)，主要采用煙霧傳感器MQ-2，煤氣傳感器MQ-5以及SHT11溫濕度傳感器等多個(gè)傳感裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度、濕度的監(jiān)測(cè)。遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)部分主要采用了GSM系統(tǒng)與控制系統(tǒng)連接通信，PLC通過(guò)GSM訊息能夠解讀指令，落實(shí)查詢工作。PLC智能家居控制系統(tǒng)圖如圖1所示。

3 智能家居系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)是利用PLC的輸出接點(diǎn)控制各家電的節(jié)點(diǎn)。智能家居硬件系統(tǒng)主要分為以下幾部分：①智能照明方案。智能家居照明系統(tǒng)主要通過(guò)智能調(diào)光技術(shù)對(duì)光源進(jìn)行控制。在不同場(chǎng)景和模式下，利用光線傳感器收集室內(nèi)光照強(qiáng)度信息，再由PLC系統(tǒng)進(jìn)行分析，達(dá)到可編程控制不同位置的燈具、開(kāi)關(guān)時(shí)間和照明亮度，以實(shí)現(xiàn)智能照明。②智能家電控制方案。智能家電控制是通過(guò)遙控器與插座之間的觸發(fā)，實(shí)現(xiàn)對(duì)家中智能設(shè)備如空調(diào)、熱水器，洗衣機(jī)、窗簾等進(jìn)行控制。③智能家庭安全系統(tǒng)。安全系統(tǒng)的運(yùn)作主要依靠各類傳感器才能發(fā)揮作用，包括門(mén)磁開(kāi)關(guān)、紅外探測(cè)器等。此類傳感器將接收到的信號(hào)進(jìn)行采樣收集，傳輸給PLC供判別，若出現(xiàn)異常顯現(xiàn)，系統(tǒng)將會(huì)向發(fā)出警報(bào)，以保證家居環(huán)境的安全性。④智能空氣質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)。根據(jù)家庭實(shí)際情況設(shè)置煙霧報(bào)警值，控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)。⑤智能用電管理系統(tǒng)。開(kāi)或斷用電設(shè)備都可以事先設(shè)置完善，降低耗電量，減少浪費(fèi)。⑥智能老人兒童關(guān)愛(ài)系統(tǒng)。通過(guò)智能安防、緊急求助、智能門(mén)禁、煤氣檢測(cè)、空氣質(zhì)量控制等技術(shù)，為家中老人與孩子提供可靠的保護(hù)和理想的生活環(huán)境。

4 智能家居系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件部分是完成控制功能的邏輯實(shí)現(xiàn)和與用戶交互的關(guān)鍵之處。PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)時(shí)，其編程語(yǔ)言主要為梯形圖，而系統(tǒng)信息傳輸需依靠網(wǎng)絡(luò)，故通信協(xié)議選用TCP/IP協(xié)議。主控設(shè)備模塊會(huì)識(shí)別出傳感器傳輸?shù)目刂泼?，并?duì)其進(jìn)行有效調(diào)用并輸出。遠(yuǎn)程監(jiān)控方面采用組態(tài)軟件進(jìn)行組態(tài)設(shè)計(jì)，以動(dòng)畫(huà)方式顯示在人機(jī)界面上[4]，使人們能更加直觀的了解家中電器的運(yùn)行狀況。也可以設(shè)計(jì)相應(yīng)的監(jiān)控界面，完成該系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)控和操作管理。

5 結(jié)語(yǔ)

智能家居是多種高新和新興技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是一個(gè)蓬勃發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。它使得居家變得“智慧”起來(lái)，“生動(dòng)”起來(lái)，具有廣泛的應(yīng)用需求。本文利用PLC作為智能家居網(wǎng)的核心，可實(shí)現(xiàn)智能家用電器自動(dòng)化調(diào)控，利用移動(dòng)終端進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，讓家居生活更為安全、舒適。

參考文獻(xiàn)

[1]郭穩(wěn)濤.智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2011，19（9）.

[2]許洪龍.基于PLC 技術(shù)的家居控制應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015，（08）：173+226.

[3]武艷.智能家居中PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子測(cè)試，2015（24）：9-10.

[4]關(guān)歆，倪行潔，鄭偉博，等.基于PLC的手機(jī)短信遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2006，23（2）：61-62.

收稿日期：2016-08-30

作者簡(jiǎn)介：陸善婷（1988—），女，漢，上海人，本科，實(shí)驗(yàn)師，工程碩士，研究方向：電氣工程；陳揚(yáng)（1990—），男，漢，江蘇揚(yáng)州人，本科，初級(jí)實(shí)驗(yàn)師，學(xué)士學(xué)位，研究方向：自動(dòng)化。