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1、精选优质文档-倾情为你奉上家庭用电的信息采集和系统控制1 选题的背景 1.1人性化、高效的智能家居智能家居(Smart Home)的概念最早出现于美国，它一般指将家庭中各种与信息相关的通讯设备、家用电器和家庭保安装置，通过传输技术连接到一个家居智能化系统上，以实现监视、控制和家庭事务性管理，并保持这些家居设施与住宅环境的和谐与协调。智能家居系统作为一个完整的系统，其结构和功能是相当复杂的，整系统的建设需要涉及许多方面，但无论如何复杂，其基本思路在于，通过网络把各种家居设备连接起来，实现各种家居设备的双向交流，从这个层上讲，智能家居包含3类设备:智能家电、总线连接器和家居控制器。智能家电是指将先
2、进的控制技术、网络技术以及通信技术应用于传统家电，使家电具备智能化和信息网络化功能。与传统家电相比，智能家电不仅具有使人类生活更为舒适、安全、有效、方便的传统功能，还由原来被动静止的物体转变为具有主动智慧的工具，提供全方位的信息交互功能，优化人们的生活方式，增强家居生活的安全性。无论是新型家电还是传统家电，其整体技术都在不断提高。家电的进步，关键是采用了先进控制技术，从而使家电从一种机械式的用具变成一种具有智能的设备，智能家电体现了家电最新技术的全貌。毋庸置疑，现在整个社会正在向数字化、信息化、网络化的方向发展，智能家电是家电产品发展的必然趋势。家电在跨过了机电控制、电子控制、程序控制和智能控
3、制的技术台阶后，必然发展成为通过网络获取知识、交换信息、协同工作的新一代智能家电。无论是在国际上，还是在国内这股潮流都已经得到了充分的验证。目前市场上的少部分高端智能家电都已经具有蓝牙信号接收、传输接口，能够主动将自身状态信息送入控制器，同时在控制器发出命令后能够自动执行动作。这就为智能家电控制器的开发提供了良好的基础。智能家电系列产品包括：空调、热水器、洗衣机、洗碗机、灯光、背景音乐、电动窗帘等。1.2智能电网根据国家电网公司2010年6月发布的智能电网关键设备（系统）研制规划，20092010年国家电网需要完成以下任务：研制标准化的智能家庭网关；实现家电的网络化通信；实现家电的信息化通行等
4、。20102011研制智能家电的控制器以及家庭能源管理系统(HEMS)。智能电网技术就是通过数字化信息网络系统,将能源资源开发、输送、存储、转换、输电、配电、供电、售电、用电等电气设备连接在一起, 实现节能、环保、高效、可靠、稳定的现代化电网的建设。智能电网技术的关键是选取具有前瞻性、先导性及探索性的重大技术作为智能电网技术研究的基础, 它涵盖了从发电、输电、变电、配电及用电的全部环节, 具体包括智能用电技术、微网技术、智能变电站技术、智能馈线自动化技术、智能配电终端、电动汽车技术、智能调度技术、通信技术及智能电网信息技术等方面随着我国智能电网建设的展开，智能用电作为智能电网的重要环节也越来越
5、多的得到重视，智能家居是智能用电的重要组成部分，已被列入研究计划。家居控制系统作为智能家居系统的重要组成部分，无疑是其中的重要技术手段和今后社会的基础信息结点。开发智能家居相关产品不仅能够满足人们生活的需要，对整个社会信息化进程的推动作用也不可忽略。2本课题研究领域国内外的研究动态及发展趋势2.1智能家居控制器的国内外动态2.2智能家居控制器的发展趋势2.3 目前智能家居中存在的问题与课题的提出3本课题拟研究内容及研究目标3.1本课题需要解决的问题电压、电流、频率、初相采集信息的通讯方式电器“身份”识别信息处理模块载波器将信息上网、下网3.2本课题研究的内容（能力有限，不能全部解决）信息的通讯
6、方式载波器将信息上网、下网3.2本课题的研究目标家庭用电的信息采集和系统控制1、 利用电力线载波，在家庭内完成信息采集2、 不同电器的信息使用TDM进行运输3、 家庭设置电力终端，同时与电脑、手机形成通讯结果提供给用户；并数据压缩传输到小区级数据汇总中心4、 可以提供精密抄表，使用户明确电器实际用电情况5、 小区范围变压站收集各个用户信息，进行压缩，重新通过光纤、电力载波 双路把信息提供给电力公司6、 电力公司、用户可以对电器进行精密用电控制，调节用电需求（用户收到通知）4本课题的创新之处本设计主要在于，对电器电源线进行改造（套用新型接头），内置载波器及相关测量工具以及控制工具。（1）小范围使
7、用电力线载波，弥补其受限于一个变压器之内的缺陷（2）结合光纤、Bluetooth、Wifi等多种通讯方式，信息安全性更有保障（3）人性化注意客户对了解用电详情的需要，并提供自主控制的可能（4）记录各用电器的详细信息，方便电力公司对市场用电详情的统计（5）满足国家节能减排的需要，方便电力公司向客户推荐合理用电控制方案（决定权仍属于客户）（6）用电高峰期能进行一定控制5 本课题拟采取的研究方案，技术路线及可行性分析电压、电流、频率、初相采集信息的通讯方式电器“身份”识别信息处理模块载波器将信息上网、下网5.1数据收集 使用用模数转换器ADC(Analog to Digital Converter)
8、 来采集电压直接用ADC来测量。电流通过电阻转换为电压，再由ADC测量。频率通过计数器或者定时器测量。5.2数字电力载波机（DPLC，Digital Power Line Carrier）5.2.1 时分复用（TDM，Time Division Multiplexing）模块 各信号频率上混叠在一起，但在时域上分开。（以两个为例）对M1,M2通过按相同的周期采样，是两个采样之间有一定时间空隙，分别属于各个信号 (难点：时间同步要求高 TDM标准 1.PDH准同步数字系列 2.SDH同步数字序列PCM基群帧结构 标准1.A律压扩特性PCM3032路30路为传输、2路为同步和信令【2.律压扩特性
9、PCM24路】A律：抽样f=8000Hz ，每帧间隔为125S32路时隙，Ts0用于同步，Ts16用于传送信令。每路含8位码，一帧256比特，传输速率为8000（30+2）X8=2.048Mb/s)进行数字复接：支路比特流合为高等级比特流，但每帧时间125s，故路数增多，单位比特用时少，难度高5.2.2 数字调制模块 数字信号通过QAM（正交幅度调制）、TCM（网格编码调制）、或MCM（多载波调制）【新型高效调制技术】5.2.3 高频设备模块5.2.4 接受设备与发送设备对称，由高频设别、解调设备、去复用设备将各用电器的用电参数、电器信息通过TDM（时分复用）形成高频电流5.3家庭电力终端家庭
10、电力终端能从电路上接受各个用电器发出的信号，并进行还原。同时，通过Internet上传至数据库、通过GPRSBluetooth与用户手机等移动终端连接，同时提供直接的显示功能。终端含有控制系统。允许进行合理的操作。分直接操作和远程控制。远程控制系统分为电话控制系统和网络控制系统。通过远程控制系统与电力终端连接。电话控制系统集成了电话控制功能，用户可以通过手机、座机拨打家中的电话，激活电话控制功能，即可随时随地的控制家里的各种设备。远程网络遥控系统集成了控制技术，当你身在办公室、飞驰的列车上时你同样可以通过互联网远程监控家里的设备。5.4电力变压站作为信息中转站由于电力载波难以通过变压器，变压站对信息再次解调，压缩。重新通过载波器、光纤把信息送入高压电网。这时可以借助OPGW，利用光纤的优势。5.5调度中心、信息中心进行数据分析和决断6 本课题在研究过程中可能遇到的问题及解决的初步设想（1）由于本人能力有限，时间紧，工作量大，只是设计了一个大概的框架，接下来需要查阅相关的文献资料更深入的学习，设计各个细节。（2）需要了解通信基本知识，学习电力载波基本方法，确定相关通讯结构9 参考文献1孙元章.走进电世界专心-专注-专业