電力線載波通信技術的智能家居系統研究

周凱

摘要：本文針對智能家居結構設計相關內容展開分析，結合嵌入式智能控制節點設計要點，內容包括硬件結構設計、軟件結構設計等，通過研究協議處理模塊、接口處理模塊、驅動程序設計、服務器應用程序等web服務器設計要點，其目的在于提高電力線載波通信技術應用效果，營造更加舒適的生活環境。

關鍵詞：電力線載波通信技術;可視對講系統;智能照明系統

隨著智能住宅小區的興起，家居控制的智能化已成為實現智能住宅小區的關鍵。在智能家居系統的構建中，電力線載波通信技術具備良好的應用價值，通過梳理該技術在應用中需要注意的內容，對于優化智能家居系統內容，提高信息傳遞時效性有著積極的意義。

1智能家居結構設計探討

在智能家居結構設計中，其涉及到了迎駕系統、可視對講系統、智能情景系統、智能家電系統、智能照明系統、智能窗簾系統、智能門鎖系統、智能安防系統、智能環境系統等內容。在電力線載波通信技術輔助下，智能家居結構包括以下幾個層次：第一，數據層，基于通信技術可以與手機APP聯動，提高手機APP與智能系統之間的信息交互頻率，提高所整理數據的完整性。第二，傳輸層，基于電力線載波通信技術建立信息傳遞平臺，加快數據信息的采集速度。第三，控制層，工作內容為下達操作指令、接收反饋信息、進行數據信息整合、數據存儲等。第四，應用層，搭建人機交互平臺，了解智能家居系統目前運行情況，基于通信技術在情景面板上下達相應指令，以滿足相應的操作要求。

2嵌入式智能控制節點設計

2.1硬件結構設計

在硬件結構設計中，其內容包括以下幾部分：第一，智能網關，其主要由以下幾部分構成：①MCU中心計算和控制單元;②網口電路，負責連接網絡與服務器通信;③串口電路，負責與 PC 通信進行參數設置;④載波電路，負責與家庭內所有智能插座通信;⑤時鐘和電源電路提供整體時鐘和電源支持;⑥存儲單元，對必要參數的存儲。第二，智能插座，其主要由以下幾部分構成：①MCU中心計算和控制單元并與外部計量電路提供計量功能;②磁保持繼電器控制電路，對用電器的通斷進行控制;③串口電路與PC通信設置插座的唯一ID并保存到存儲單元;④載波電路，主要負責和智能網關進行通信;⑤較表電路，主要工作是對外界供給較表接口，從而提高計量結果的準確性;⑥時鐘與電源電路，主要工作是確保系統時鐘統一性，穩定系統電路供給環境。

2.2軟件結構設計

在軟件結構設計環節，其內容包括以下幾部分：（1）主機控制器程序設計，在智能家居系統設計中，會使用電力線載波通信技術來完成多機通信，在該通信模式下其幀長為10，涉及到一個起始位、一個終止位和八個數據位。同時其通訊協議也保持較強兼容性，以滿足多元信息傳遞要求。而注漿控制器在運行中則使用矩陣式掃描來識別按鍵信息，并對信息進行整合與存儲，以滿足后續處理要求。（2）從機控制器程序設計，在智能家居系統運行期間，需要提高數據接收/傳遞過程的時效性，以滿足后續的應用需求。在從機控制器的運行中，多采用中斷方式來進行數據接收，而控制器在接收到信息之后，也會對數據IP地址準確性進行校核，若數據IP地址和本機地址不同，那么會舍棄數據繼續接收下一組數據，一直到相同IP地址數據后，對于指令動作進行判斷和執行，提高執行結果的準確性。

3 web服務器設計

3.1協議處理模塊

在協議處理模塊的處理中，為了契合電力線載波通信技術運行要求，會配置通信控制器，其主要采用了Harvard結構，此類結構在應用中，可以將采集數據直接存儲到對應空間中，這樣運行指令提取和運輸時，可以對通道進行重疊處理，提高指令傳遞過程的時效性。同時協議處理模塊在應用中，也需要具備高效的計算能力，這樣也可以進一步提升I/O控制過程的靈活性，而且數據操作過程的高效性也可以得到有效提升。另外，在模塊應用中也會搭建“虛寫令牌傳遞機制”，擁有令牌的一方，具備了對數據總線進行綜合控制的直屬權，從而提升數據傳遞過程的高效性[1]。

3.2接口處理模塊

在接口處理模塊的設計中，其包括了Lon網接口與以太網接口模塊兩部分，以太網接口模塊為例，該模塊在應用中，其主要由以太網控制器、耦合隔離濾波器等結構組成，為了滿足信息傳遞要求，所設置的接口種類有8位和16位。在web服務器當中，芯片復位處理后其工作方式會默認為I/O連接，而基址則設置為300H。同時web服務器當中也設計了多種寄存器，主要工作內容包括信息初始化發送、信息狀態控制、幀位置存儲等。另外，在系應用中，也會將寄存器和控制器關聯在一切，搭配著引腳、數據線來連接以太網，以滿足相應的使用需求[2]。

3.3驅動程序設計

在web服務器設計過程中，也需要做好驅動程序設計工作。基于以太網的接口程序，在應用中會將其作為關聯因特網的基礎物理網絡。并且在應用中，以太網也承擔著重要的信息傳輸任務，因此在應用中做好以太網接口驅動程序設計，也是實現因特網順利接入的基礎條件。在具體實踐中，以太網驅動程度主要服務于系統工作狀態監督，用于數據的收發處理。為了提高數據傳輸效率，也會基于地址或數據口讀寫來進行加快信息收發速度，從而提高智能家居系統信息傳輸過程的時效性，提升系統工作狀態的穩定性[3]。

3.4服務器應用程序

在服務器應用程序的設計中，除了采用B/S訪問模式外，也融入了C/S訪問模式，以營造良好智能家居系統運營環境。從服務器應用程序來看，也需注意以下幾點：第一，利用套接字編程，在此背景下可以確保服務器程序能夠在客戶端保持穩定運行狀態，同時可以利用手機APP、網頁來實時展示數據，便于后續分析工作的順利進行。第二，在系統應用中，使用web服務器來關聯其他結構，并用于web文件的存儲。用戶需要進行信web服務器和瀏覽器交互時，會使用HTTP協議來對資源進行快速定位，隨后利用人機交互界面進行展示，提高查找結果的有效性[4]。

結束語

綜上所述，在智能家居系統的搭建中，電力線載波通信技術具備了良好的應用價值。技術在應用中可以實現系統各設備之間的有序連接，提升信息交互的時效性，而且也能夠降低信息傳輸過程的容錯率，提升所傳輸信息的實用價值。

參考文獻

[1]路勇，王毅峰.基于電力線載波技術的智能家居系統研究[J].深圳職業技術學院學報，2020，19（05）：19-22.

[2]王藝琦. 基于電力線通信技術的家庭安全與健康監護的研究[D].北京郵電大學，2017.

[3]張曉暉.基于PLC技術的智能家居控制系統設計分析[J].科技展望，2016，26（21）：13.

[4]劉夏澍.基于電力線載波通信的家居控制智能化系統[J].數字技術與應用，2016（01）：21+256.