專利名稱：基于電力網(wǎng)的插排控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于電力網(wǎng)的插排控制系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
隨著信息技術(shù)的發(fā)展，智能家居進(jìn)入人們生活，智能插排也進(jìn)入了人們的生活，擁有電話遠(yuǎn)程控制智能插排，就能放心享受愜意生活！外出時，您不用為忘記關(guān)閉電器電源而煩惱，不用擔(dān)心家里的魚缸是否斷電，自動澆水機(jī)供電是否正常，全家外出旅行時，您不
用擔(dān)心家中長時間未亮燈而被小偷光顧，在回家前打開電熱毯------現(xiàn)在市面上的智能
插排有:智能定時安全插排，無線遙控開關(guān)插排，電話遠(yuǎn)程控制智能型插排等等，但是他們多個插排之間沒有通信，每個都要有單獨的電話線，成本高，而采用電力載波通信利用電力線組建局域網(wǎng)，不用重新架線，也沒有無線通信的電磁輻射，組建網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)家庭內(nèi)部每個角落的遠(yuǎn)程控制實現(xiàn)了低成本， 無輻射的遠(yuǎn)程多個智能插排控制。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于電力網(wǎng)的插排控制系統(tǒng)及方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種基于電力網(wǎng)的插排控制系統(tǒng)，包括移動終端、GSM無線通信模塊、主控單元、從控單元和插排狀態(tài)檢測控制電路；
所述移動終端用于以短信形式下發(fā)操作指令給主控單元；
所述GSM無線通信模塊用于接收移動終端以短信形式下發(fā)的操作指令并傳輸至主控單兀；GSM為Global System for Mobile Communications的縮寫，意為全球移動通信系統(tǒng)；
所述主控單元用于根據(jù)短信形式的操作指令確定該指令要控制的從控單元，并經(jīng)電力線傳輸至該從控單元；
所述從控單元用于接收經(jīng)電力線傳輸?shù)闹噶畈Ⅱ?qū)動插排狀態(tài)檢測控制電路控制插排開關(guān)導(dǎo)通或斷開；
所述插排狀態(tài)檢測控制電路用于檢測和控制插排開關(guān)導(dǎo)通或斷開狀態(tài)。所述移動終端和GSM無線通信模塊分別裝有SM卡。所述主控單元安裝在家庭空間內(nèi)，從控單元安裝在各家用電器所在位置。所述GSM無線通信模塊與主控單元相連，主控單元和從控單元分別連接到電力線上，插排狀態(tài)檢測控制電路輸入端與主控單元相連，插排狀態(tài)檢測控制電路輸出端與插排開關(guān)相連。所述主控單元和從控單元均為電力載波通信模塊，電力載波通信模塊包括控制芯片和電力通信模塊；
控制芯片連接電力通信模塊，電力通信模塊連接到電力線上； GSM無線通信模塊連接到主控單元的控制芯片，插排狀態(tài)檢測控制電路的輸入端連接至IJ從控單元的控制芯片，插排狀態(tài)檢測控制電路輸出端連接到插排的開關(guān)電線上。所述電力通信模塊包括第一電力貓芯片、第二電力貓芯片、第一電力載波前置電路、第二電力載波前置電路和信號耦合器；控制芯片連接第一電力貓芯片，第一電力貓芯片連接第二電力貓芯片，第二電力貓芯片分別連接第一電力載波前置電路和第二電力載波前置電路，第一電力載波前置電路和第二電力載波前置電路分別連接到信號耦合器，信號耦合器連接到電力線上。所述第一電力載波前置電路用于對第二電力貓芯片的輸出信號進(jìn)行低通濾波。
所述第二電力載波前置電路用于對信號耦合器的反饋信號進(jìn)行帶通濾波。采用所述的基于電力網(wǎng)的插排控制系統(tǒng)進(jìn)行插排控制的方法，包括以下步驟 步驟1:在移動終端和GSM無線通信模塊分別安裝SIM卡；
步驟2、在家庭空間內(nèi)安裝一個主控單元，并在家庭空間內(nèi)的各家用電器位置安裝從控單元；
步驟3 :通過移動終端設(shè)置GSM無線通信模塊的SM卡電話號碼并設(shè)置密碼；
步驟4 :使用者根據(jù)要控制的從控單元和定時時間，通過移動終端編輯短信并發(fā)送；步驟5 =GSM無線通信模塊接收移動終端發(fā)送的短信，并將該短信轉(zhuǎn)換為電信號傳輸至主控單元；
步驟6 :主控單元根據(jù)接收到的信號形成控制指令，并與要控制的從控單元通過電力線建立通信，從控單元接收控制指令并定時；
步驟7 :從控單元根據(jù)控制指令驅(qū)動插排狀態(tài)檢測控制電路控制插排開關(guān)導(dǎo)通或斷開，在定時時間內(nèi)保持該導(dǎo)通或斷開狀態(tài)；
步驟8 :通過各從控單元將其連接的插排的狀態(tài)經(jīng)電力線傳輸至主控單元，該插排狀態(tài)信息經(jīng)GSM無線通信模塊以短信形式發(fā)送至移動終端，并通過移動終端顯示。有益效果
本發(fā)明采用電力載波通信模塊作為系統(tǒng)主控單元和從控單元，并通過電力線進(jìn)行通信，組建局域網(wǎng)，避免了重新架線，節(jié)約了成本，且沒有無線通信的電磁輻射，通過局域網(wǎng)實現(xiàn)對家庭空間內(nèi)部的各個電器所使用的插排智能控制，采用電力線進(jìn)行通信也提高了傳輸質(zhì)量和傳輸速度。


圖1是本發(fā)明具體實施方式
的基于電力網(wǎng)的插排控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框 圖2是本發(fā)明具體實施方式
的GSM無線通信模塊結(jié)構(gòu)框 圖3是本發(fā)明具體實施方式
的GSM無線通信模塊電路原理 圖4是本發(fā)明具體實施方式
的主控單元和從控單元結(jié)構(gòu)及連接示意 圖5是本發(fā)明具體實施方式
的電力通信模塊結(jié)構(gòu)框 圖6是本發(fā)明具體實施方式
的第一電力載波前置電路原理 圖7是本發(fā)明具體實施方式
的第二電力載波前置電路原理 圖8是本發(fā)明具體實施方式
的第一電力貓芯片和第二電力貓芯片外圍電路原理 圖9是本發(fā)明具體實施方式
的電源電路； 圖10是本發(fā)明具體實施方式
的插排狀態(tài)檢測控制電路原理 圖11是本發(fā)明具體實施方式
的控制芯片電路 圖12是本發(fā)明具體實施方式
的控制芯片接口電路 圖13是本發(fā)明的具體實施方式
的INT5500芯片的電路 圖14是本發(fā)明的具體實施方式
的INT1200芯片的接口電路圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細(xì)說明。如圖1所示，本實施方式中，基于電力網(wǎng)的插排控制系統(tǒng)，包括移動終端、GSM無線通信模塊、主控單元、從控單元和插排狀態(tài)檢測控制電路；
本實施方式中，采用安卓手機(jī)作為移動終端，手機(jī)中安裝SIM卡，該手機(jī)通過GSM無線通信模塊與主控單元以短信形式進(jìn)行通信；
GSM無線通信模塊用于實現(xiàn)安卓手機(jī)與主控單元之間的通信；
該GSM無線通信模塊選用西門子公司的TC35I模塊，西門子工業(yè)GSM模塊TC35I是一個支持中文信息的工業(yè)級GSM模塊，工作在EGSM900和GSM1800雙頻段，電源范圍為直流
3.3-4. 8V，電流消耗一休眠狀態(tài)為3. 5mA,發(fā)射狀態(tài)為300mA (平均)，2. 5A峰值；可以傳送語音和數(shù)字信號，功耗在EGSM900 (4類)和GSM1800 (I類)分別為2W和IW，通過接口連接器和天線連接器分別連接SM卡讀卡器和天線。SM電壓為3V/1. 8V，TC35i的數(shù)據(jù)接口(CMOS電平)通過AT命令可雙向傳輸指令和數(shù)據(jù)，可選波特率為300b/s 115kb/s，自動波特率為1. 2kb/s 115kb/s。它支持 Text 和 PDU 格式的 SMS(Short Message Service短消息)，可通過AT命令或關(guān)斷信號實現(xiàn)重啟和故障恢復(fù)。TC35I模塊的結(jié)構(gòu)如圖2所示，該模塊包括天線、天線插座、GSM射頻部分、電源ASIC、FLASH、GSM基帶處理器和ZIF連接器，其中，電源ASIC分別為GSM射頻部分、GSM基帶處理器和ZIF連接器供電，GSM基帶處理器外接有FLASH，GSM射頻部分設(shè)有天線插座，天線安裝在天線插座上。TC35I模塊的電路原理如圖3所示，其中SM_CARD為SM卡槽所在位置。TC35I模塊通過串口與主控單元進(jìn)行通信，當(dāng)JFT為低電平時，TC35I模塊開始啟動，此時LED6_1開始快速閃爍，當(dāng)該顯示燈閃爍速度變慢，而且閃爍比較有規(guī)律的時候，TC35I模塊啟動完畢，可以正常工作。主控單元和從控單元結(jié)構(gòu)及連接如圖4所示，主控單元和從控單元均為電力載波通信模塊，電力載波通信模塊包括控制芯片和電力通信模塊。GSM無線通信模塊連接控制芯片，控制芯片連接電力通信模塊；主控單元和各從控單元分別連接到電力線上，控制芯片選用STM32F107VC型號的控制芯片。控制芯片電路如圖11所示，主要包括時鐘電路、STM32與INT5500、INT1200、GSM模塊、JTAG的引腳連接。控制芯片接口電路如圖12所示。電力通信模塊結(jié)構(gòu)如圖5所示，電力通信模塊包括第一電力貓芯片、第二電力貓芯片、第一電力載波前置電路、第二電力載波前置電路和信號耦合器；電力通信模塊中，第一電力貓芯片型號為INT5500,第二電力貓芯片型號為INT1200,信號稱合器米用型號為PS2561-1-V-A的光電耦合器。電力載波通信模塊主要使用了 INT5500和INT1200來組合實現(xiàn)將數(shù)據(jù)無縫的從以太網(wǎng)到電力網(wǎng)中。INT5500電路如圖13所示，INT1200接口電路如圖14所示。每一個INT5500芯片啟動都需要配置一塊flash，系統(tǒng)使用的是M25P10。由于實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議，每一個設(shè)備的物理地址都不能相同，必須在flash數(shù)據(jù)中更改器物理地址，燒寫flash通過SPI總線實現(xiàn)，系統(tǒng)中采用stm32fl07作為控制芯片對flash進(jìn)行燒寫。M25P10的存儲命令如表I所示，
表I M25P10的存儲命令
權(quán)利要求
1.一種基于電力網(wǎng)的插排控制系統(tǒng)，其特征在于:包括移動終端、GSM無線通信模塊、主控單元、從控單元和插排狀態(tài)檢測控制電路； 所述移動終端用于以短信形式下發(fā)操作指令給主控單元； 所述GSM無線通信模塊用于接收移動終端以短信形式下發(fā)的操作指令并傳輸至主控單元； 所述主控單元用于根據(jù)短信形式的操作指令確定該指令要控制的從控單元，并經(jīng)電力線傳輸至該從控單元； 所述從控單元用于接收經(jīng)電力線傳輸?shù)闹噶畈Ⅱ?qū)動插排狀態(tài)檢測控制電路控制插排開關(guān)導(dǎo)通或斷開； 所述插排狀態(tài)檢測控制電路用于檢測和控制插排開關(guān)導(dǎo)通或斷開狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電力網(wǎng)的插排控制系統(tǒng)，其特征在于:所述移動終端和GSM無線通信模塊分別裝有SM卡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電力網(wǎng)的插排控制系統(tǒng)，其特征在于:所述主控單元安裝在家庭空間內(nèi)，從控單元安裝在各家用電器所在位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電力網(wǎng)的插排控制系統(tǒng)，其特征在于:所述GSM無線通信模塊與主控單元相連，主控單元和從控單元分別連接到電力線上，插排狀態(tài)檢測控制電路輸入端與主控單元相連，插排狀態(tài)檢測控制電路輸出端與插排開關(guān)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電力網(wǎng)的插排控制系統(tǒng)，其特征在于:所述主控單元和從控單元均為電力載波通信模塊，電力載波通信模塊包括控制芯片和電力通信模塊； 控制芯片連接電力通信模塊，電力通信模塊連接到電力線上； GSM無線通信模塊連接到主控單元的控制芯片，插排狀態(tài)檢測控制電路的輸入端連接至IJ從控單元的控制芯片，插排狀態(tài)檢測控制電路輸出端連接到插排的開關(guān)電線上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于電力網(wǎng)的插排控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電力通信模塊包括第一電力貓芯片、第二電力貓芯片、第一電力載波前置電路、第二電力載波前置電路和信號耦合器；控制芯片連接第一電力貓芯片，第一電力貓芯片連接第二電力貓芯片，第二電力貓芯片分別連接第一電力載波前置電路和第二電力載波前置電路，第一電力載波前置電路和第二電力載波前置電路分別連接到信號耦合器，信號耦合器連接到電力線上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于電力網(wǎng)的插排控制系統(tǒng),其特征在于:所述第一電力載波前置電路用于對第二電力貓芯片的輸出信號進(jìn)行低通濾波。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于電力網(wǎng)的插排控制系統(tǒng),其特征在于:所述第二電力載波前置電路用于對信號耦合器的反饋信號進(jìn)行帶通濾波。
9.采用權(quán)利要求1所述的基于電力網(wǎng)的插排控制系統(tǒng)進(jìn)行插排控制的方法，包括以下步驟: 步驟1:在移動終端和GSM無線通信模塊分別安裝SIM卡； 步驟2、在家庭空間內(nèi)安裝一個主控單元，并在家庭空間內(nèi)的各家用電器位置安裝從控單元； 步驟3:通過移動終端設(shè)置GSM無線通信模塊的SM卡電話號碼并設(shè)置密碼； 步驟4:使用者根據(jù)要控制的從控單元和定時時間，通過移動終端編輯短信并發(fā)送； 步驟5 =GSM無線通信模塊接收移動終端發(fā)送的短信，并將該短信轉(zhuǎn)換為電信號傳輸至主控單元； 步驟6:主控單元根據(jù)接收到的信號形成控制指令，并與要控制的從控單元通過電力線建立通信，從控單元接收控制指令并定時； 步驟7:從控單元根據(jù)控制指令驅(qū)動插排狀態(tài)檢測控制電路控制插排開關(guān)導(dǎo)通或斷開，在定時時間內(nèi)保持該導(dǎo)通或斷開狀態(tài)； 步驟8:通過各從控單元將其連接的插排的狀態(tài)經(jīng)電力線傳輸至主控單元，該插排狀態(tài)信息經(jīng)GSM無線通信模 塊以短信形式發(fā)送至移動終端，并通過移動終端顯示。
全文摘要
一種基于電力網(wǎng)的插排控制系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括移動終端、GSM無線通信模塊、主控單元、從控單元和插排狀態(tài)檢測控制電路；移動終端用于以短信形式下發(fā)操作指令給主控單元；GSM無線通信模塊用于接收移動終端以短信形式下發(fā)的操作指令并傳輸至主控單元；主控單元用于根據(jù)短信形式的操作指令確定該指令要控制的從控單元，并經(jīng)電力線傳輸至該從控單元；從控單元用于接收經(jīng)電力線傳輸?shù)闹噶畈Ⅱ?qū)動插排狀態(tài)檢測控制電路控制插排開關(guān)導(dǎo)通或斷開；插排狀態(tài)檢測控制電路用于檢測和控制插排開關(guān)導(dǎo)通或斷開狀態(tài)。采用電力載波通信模塊作為主控單元和從控單元，并通過電力線進(jìn)行通信，組建局域網(wǎng)，實現(xiàn)對家庭空間內(nèi)部的各個電器所使用的插排智能控制。
文檔編號H04B3/54GK103078406SQ20131000720
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月8日
發(fā)明者王驕, 王龍, 楊榮, 檀明亮, 呂日清 申請人:東北大學(xué)