1 家庭自動化電力總線控制系統(tǒng)的發(fā)展過程

20多年來,人們一直在努力尋找各種能將住宅智能控制實用化、市場化的最佳辦法,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(tǒng),從單功能到多功能,從簡單控制到智能控制,但總是不能完全令人滿意,關鍵問題就在于控制模式和通信手段。

隨著現(xiàn)代工業(yè)自動控制和計算機微處理技術的發(fā)展,使家庭自動化從設想進入了應用,特別是總線協(xié)議和集散控制使家庭自動化控制向智能化方向邁進了一大步。但在數(shù)據(jù)通信方面花樣百出,包括無線通信、紅外線、光纖、同軸電纜、雙絞線等,在實用上卻出現(xiàn)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?shù)姆椒?要為用戶做到靈活、實用、可靠、簡單和廉價,就對家庭自動化系統(tǒng)的市場化和實用化提出了挑戰(zhàn)。于是,人們開始著手考慮電力線的利用。

1978年,最早誕生于美國的住宅自動化系統(tǒng)X-10打破這一僵局,至今仍是美國家庭自動化的主導系統(tǒng)。X-10系統(tǒng)是一種電力配線方式的住宅智能化系統(tǒng),直接利用住宅電力線作為控制總線,通過電力線將各控制器與各功能接口器相連并實現(xiàn)程序控制,不必再穿墻打孔,更利于改變結構和空間,用戶可自己動手安裝,價格也較低廉。

最近,英國在電力線媒介開發(fā)方面又取得了突破性進展,用戶可通過電力線進入Internet網(wǎng),它從簡單的數(shù)據(jù)傳輸提高到了網(wǎng)絡聯(lián)接。法國也不示弱,已推出了電力線調(diào)制解調(diào)器集成電路,使住宅智能化產(chǎn)品向市場化方向進一步推進。

我國利用電力載波進行通信和控制的產(chǎn)品也不少,但由于它多限于電力系統(tǒng)的遠程通信和調(diào)度控制領域,雖然,國內(nèi)已有不少單位和個人開發(fā)出各種類似于住宅智能控制的產(chǎn)品,但都因沒有實用化而夭折。目前,市場上已出現(xiàn)了類似于自動電源開關、電話保姆、自動報警器等各種利用電力線和電話線的家庭電器控制產(chǎn)品,但在可靠性、系統(tǒng)性、開放性等方面都面臨著市場挑戰(zhàn)。

2 住宅智能化總線協(xié)議

在住宅智能化系統(tǒng)中總線協(xié)議是其精髓所在,由于不同系統(tǒng)的協(xié)議之間的相互不兼容,對家庭自動化的市場化影響很大。在美國目前主要競爭的總線協(xié)議有:·Echelon Corp的LONworks協(xié)議·電子工業(yè)協(xié)會(EIA)的CE總線協(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、最簡單的一種,LONworks目前已建立的節(jié)點已超過了50萬個,而CEb11s作為電子工業(yè)推廣協(xié)議與歐洲出現(xiàn)的EHS 標準又是歐美家庭自動化電子產(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、電話遠程控制、紅外集中遙控、自動抄表控制及小區(qū)物業(yè)管理等方面。傳輸信道主要采用無線、有線和電力線。

應用最多、最實用的功能主要是自動報警(如盜警、火警、煤氣泄漏、緊急呼救等)和電話遠程控制家電(如空調(diào)、熱水器、電燈、電視等)。 它的主要特點是充分利用了電話網(wǎng)這一現(xiàn)成的通信手段。

手持集中遙控功能應該說是住宅智能化系統(tǒng)中不可缺少的部分,它能夠?qū)崿F(xiàn)對無遙控功能的電器設施遙控(如電燈、抽風機、電門鎖等)。

隨著智能小區(qū)的開發(fā),人們對小區(qū)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(qū)之間組成管理體系,是該系統(tǒng)最突出的特點。小區(qū)通過網(wǎng)絡系統(tǒng)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(如自動巡訪、事件記錄、輔助報警等)方面是一場革命。它在消除防盜護欄網(wǎng)安全隱患的"鳥籠"現(xiàn)象,實現(xiàn)三表合一和能源控制方面具有重大的現(xiàn)實意義和長遠的戰(zhàn)略意義。

4 目前用電力線在實現(xiàn)住宅智能化方面存在的問題

第一,住宅智能化中最重要的環(huán)節(jié)在于其可靠性和穩(wěn)定性。而電力線的線路阻抗和頻率特性幾乎每時每刻都在變化,所以提高通過電力線傳輸信息的可靠性成為最大的難點。目前,采取優(yōu)化協(xié)議、線路隔離、頻譜擴展、功率調(diào)節(jié)等方式,可以使系統(tǒng)的可靠性獲得較大提高。

第二,電力線電氣接口產(chǎn)品方面還有待進一步配套和統(tǒng)一標準,如電源插座接口、燈座接口、家電電源接口、電動閥門、電控門鎖等。

第三,電力總線系統(tǒng)與其他總線方式的相互開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、無線射頻總線、互聯(lián)網(wǎng)絡系統(tǒng)等。

第四,住宅電氣設計標準應與住宅智能化系統(tǒng)配合,如燈線、開關、插座的暗裝位置及布線方式等。

5 IHC2000智慧型室內(nèi)電控系統(tǒng)應用舉例

IHC2000系統(tǒng)可用于家庭、賓館、辦公、娛樂等各種場所,其完善的組合功能,就像拼裝積木一樣靈活、多變,為用戶建立具有個性化的 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(nèi)安裝IHC2000終端智能模塊,就可以實現(xiàn)IHC2000系統(tǒng)控制了。主要控制功能有:

(1)遙控開關:使用遙控器可在任意位置對不同電器的工作狀態(tài)實施開關控制。

(2)電話控制:可通過外線電話撥人,用電話按鍵碼來控制室內(nèi)的電器工作狀態(tài)。

(3)定時控制:可設定各電器終端的開關時間,IHC2000系統(tǒng)將自動控制其通斷。

(4)記憶控制:若設定為記憶狀態(tài),IHC2000系統(tǒng)能按照預先設定的電器工作程式自動地控制各種電器。

(5)自適應控制：這是IHC2000系統(tǒng)中最具特色的功能,它可以通過設定數(shù)據(jù)或自動監(jiān)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)自動控制相關電器的運行。

(6)終端功能:IHC2000終端自身具有可調(diào)電流,零電位啟動,延遲開關,自我保護等獨立功能。安保應用功能 IHC2000系統(tǒng)可與各種傳感器聯(lián)接并組成安全防衛(wèi)系統(tǒng),如圖2所示。

當室內(nèi)傳感器(如紅外線、微波、煙感、超聲波、報警按鈕等)被觸發(fā),IHC2000系統(tǒng)的

安保功能立即開始工作,根據(jù)用戶系統(tǒng)的結構和軟件設置, 執(zhí)行各種形式的報警及防衛(wèi)功能。