1、毕业论文文献综述 通信工程 智能家庭控制网络研究综述 摘要： 随着高科技和信息技术的广泛应用，智能家居系统已经能够为人们提供更加轻松、有序、高效的现代生活环境。本文通过工业网络控制的例子，如西门子工业网络控制，实时工业网络控制，嵌入式网络控制，家庭控制网络联网技术，多总线混合分布式网络控制技术等，应用于智能家居系统的设计与实现。 关键词： 智能家居，网络控制，无线控制 一、 工业网络控制 随着科学技术的发展，计算机技术的发展以及工业控制技术的发展，现代化的网络控制系统已越来越多地被应用于工业领域。以下介绍几种工业 网络控制技术。 1.1 西门子工业网络控制 西门子工业网络控制实验室是上海工程技
2、术大学与西门子集团于 2006 年联合建立的工业网络实验示范中心。该中心以 PROFIBUS 总线为主干，结合以太网和其他总线技术构成了工业控制网络。该网络系统符合现代企业控制要求，包含了一系列的典型网络。整个网络可以分为以下几个子系统 :(1)S7-400 冗余子系统。（ 2） S7-300 多网络系统（ 3）上位监控系统 1 1.2 实时工业网络控制 实时工业网络控制系统以计算机为基础，一般分为信息采集和信息处理两大部分，信息采集包括对整个生产线 实时参数以及各个电机的数据进行统计，同时负责安全监控，而信心管理系统包括对实时数据进行处理，执行自动调整和报警维护的功能 2。如下图 1 所示。
3、 实时网络控制系统 系统配置 信息采集 信息处理 基础设置 用户设置 用户安全 安全监控 电机数据 生产参数 视频监控 质量统计 数据分析 自动报警 自动编程 命令输出 图 1 实时网络控制系统的功能 1.3 嵌入式网络控制 随着嵌入式技术的发展，采用体积小、功耗低、配置灵魂的嵌入式网络节点替换计算机的功能，实现控制信息的网络传播。一方面，作为控制系统中一个通用的嵌入式网络节点，方便地实现网络连接是其最主要的功能，另外再加上基本的 A/D 及 D/A 转换用于控制信息的采集与输出。另一方面，要利用强大 MATLAB 算法功能，通过网络去控制对象。 3 1.4 家庭控制网络联网技术 家庭网络是由
4、家庭局域网、智能家居等概念发展而来的，是集话音、数据、多媒体、视频、控制和管理为一体的综合业务平台。家庭控制网络的相关技术大部分并不是针对家庭控制网络的需要开发的，而是借用成熟的可用技术，并针对性地进行改进得到的，如将多种工业现场总线技术引入到家庭控制网络中来。家庭控制网络中的联网技术，按其引入家庭网络的技术源头可以分为总线技术、以太网技术和无线网络技术。 4 1.5ACL 技术在网络控制中的应用 ACL（访问控制列表）是一个命令集，通过编号或命名组织在一起，用来过滤进入或离开接口的流量，是应用在路由器和三层交换机接口的指令列表，这些指令列表用来判断哪些数据包可以接受、哪些数据包需要拒绝。 A
5、CL 本质上是通过名称或数字组织在一起的语句。 ACL 的功能有以下几点： （ 1）：可以保证合法用户访问的同时，拒绝非法用户的访问。 （ 2）：可以对数据流量进行控制。 （ 3）：可以限制网络流量、提高网络性能。 （ 4）：可以用作息的过滤。 5 1.6 多总线混合分布式网络控制系统 多 总线组成的混合分布式网络控制系统，既包含了传统通用串行数据总线（如 RS442/RS485 等）和 DCS（ Distributed Control System）专用总线，也包含了现代流行的现场总线和以太网技术，这种网络结构是目前国内外占主导地位的工业控制网络，无论在经济性、实时性和开放性等方面都具有很多
6、特点。 6 二、 智能家居系统 智能家居系统是指以现代住宅为平台，采用先进的电子传感技术和信息传输技术的开放性、智能化集成家居系统，它利用网络通讯技术将与家居生活有关的各种子系统有机会地结合在一起，通过统 筹规划，实现对住宅情况远程监控和实时管理，为用户提供全方位的多功能服务。 7 2.1 以太网技术在智能家居中的应用 随着网络技术的发展及嵌入式技术在工业控制领域的应用。利用嵌入式软、硬件在单片机系统上实现以太网技术即嵌入式以太网成为可能。智能电器进一步实现信息化就是使智能电器在现场级实现 Ethernet/Intranet 功能，其技术核心是实现 TCP/IP 协议，即把 TCP/IP 协议
7、嵌入到智能电器 ROM中，使得信号的收发都以 TCP/IP 方式进行，进一步发展智能电器的信息化功能。 8 2.2 基于 HBS 协议的智能 家庭控制网络 家庭总线系统（ Home-Bus-System, HBS） ,是由日系企业：日立、松下、东芝等联合提出的概念，由日本电子工业联合会 /无线工程电子协会 HBS 标准委员会制定。 HBS 以双绞线或同轴电缆为通讯介质，控制通道最多可以有 64 个节点，家用电器经 HBS 总线互联，组成一个完整的家庭网络。协议主要用于电器开关量以及简单模拟量的控制，采用专用总线，具有抗干扰强，安全性高等优点。HBS 协议对国际标准化组织（ ISO）提出的开放系
8、统互连（ OSI）七层模型作了精简，引用了其中 1,2,7层，由三层结构组成，分为物 理层、数据链路层和应用层。 9 2.3 智能家居控制系统中无线技术应用 智能家居无线控制技术简介： （ 1）：红外（ IrDA）技术，它是一种点对点的数据传输协议，是传统的设备之间连接线缆的替代 （ 2）：家庭射频技术，它是无绳电话技术（数字式增强型无绳电话或者简称 DECT： Digital Enhanced Telephone)和无线局域网（ WLAN）技术相互融合发展的产物。 （ 3）：蓝牙（ Bluetooth）技术，是由蓝牙 SIG(Special Interest Group)联合制定的近距离无线
9、通信技术标准。 （ 4）： Wi-Fi(802.11g)技术，是一种帮助用户访问电子邮件、 Web 和流式媒体的赋能技术。 （ 5）： ZigBee 技术，是基于 IEEE 802.15.4 无线标准开发的一种短距离、低传输速率、低功耗、低复杂度、低成本以及高可靠性的双向无线通讯技术。 10 三、 基于工业现场总线技术的远程热水时控系统 现场总线技术已存在了将近 20 年的时间，并在多个领域得到广泛的应用，其中就包括在智能家居领域的应用。如今，应用到家庭网络的现场总线技术众多，如 LonWorks 总线、控制器局域网（ CAN）总线和欧洲安装总线（ EIB）等。 我们采用 Lapmap 的软总
10、线搭建基于远程网络的热水时控系统，其中管理者运用软件中介来监控生产现场， 采用 WAGO 现场总线系统组件现场控制网络，布设热水器模拟等硬件系统，实现现场网络与远程控制终端的网络互联，接着我们要配置和运行 Labmap 平台，测试数字量读取和设置，平台可以运行之后，我们利用 C#编程语言开发应用软件，在远端实现对硬件的控制，并结合具体应用进行描述，采用数据库技术记录数据，如温度，时长，并对这些数据进行分析，综合。 四、 总结 智能家居是利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、 依照人体工程学原理，融合个性需求，将与家居生活有关的各个子系统如安防、灯光控制、窗帘控制、煤气阀控制、信息家
11、电、场景联动、地板采暖等有机地结合在一起，通过网络化综合智能控制和管理，实现 “以人为本 ”的全新家居生活体验 。智能家居是 IT 技术、网络技术、控制技术向传统家电产业渗透发展的必然结果。通过对各种无线传感器网络系统的优缺点的比较，采用 ZigBee 技术所架构的无线智能家居系统网络由于低成本、低功耗、较远的覆盖范围及它在全球范围内的通用，将使其成为智能家居系统的一大发展趋势，可以预见，在未来的几年之内， ZigBee 智能家居将以各种各样的方式走向我们，成为我们工作生活中不可缺少的一部分。 13 参考文献： 1余朝刚等，西门子工业网络控制实验系统研究 J,制造业自动化，第 29 卷， 20
12、07（ 07） . 2王晓虹，基于实时网络控制的工业自动化系统 J，自动化与仪器仪表， 2010,（ 02） . 3雷必成等，嵌入式网络控制仿真平台的研究 J，计算机工程与应用， 2007,43（ 19）： 127-129. 4汪成义，家庭控制网络联网技术及标准浅析 J，光通信研究，第 4 期， 2009,8. 5任志刚， ACL 技 术在网络控制及网络安全中的应用 J，福建电脑， 2010,26（ 4） . 6杨清宇等，多总线混合分布式网络控制系统研究 J，小型微型计算机系统， 2007,5. 7黄涛等，基于红外通信的智能家居系统，中国自控网， http:/， 2007,1. 8候春光等，以
13、太网技术在智能电器产品中的应用 J，低压电器， 2008,11. 9马艳峥 ,基于 HBS 协议的智能家庭控制网络技术 J，现代电子技术， 2009,9. 10马鑫等，智能家居控制系统中的无线技术应用于设计， 2007,8. 11G. Ferrari, P. Medagliani, S. Di Piazza, and M. Martalo, “Wireless Sensor Networks: Performance Analysis in Indoor Scenarios“. EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking,
14、 Volume 2007, Article ID 81864, 14 pages. 12Yu-Ping Tsou, Jun-Wei Hsieh, Cheng-Ting Lin, Chun-Yu Chen, “Building a Remote Supervisory Control Network System for Smart Home Applications“. IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics, Volume 3, Oct. 2006, pp.1826 - 1830. 13郭刚，智能家居系统的发展方向研究 J，现代科技， 2010， 4.
