一种基于物联网技术的智慧家庭能源中心的设计与应用.pdf

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1、《自动化与仪器仪表》2016年第ll期(总第205期)一种基于物联网技术的智慧家庭能源中心的设计与应用李天杰1，姚程2，曹筱欧2，魏智博2(1．北京国电通网络技术有限公司北京，100070)(2．国网天津市电力公司滨海供电分公司天津滨海，300450)摘要：针对智能家居中出现的智能能源使用的需求，文中基于以ARM920T为核心的s3c2440的微处理器设计并实现了智慧家庭能源中心，通过智能插座、电表、水表等控制节点有机互联，建立以家庭网关为核心的智能管理平台，依托物联网技术，实现城市居民能源使用智能化。系统经实际测试，证明所设计系统可满足智慧家庭能源管理需求。关键

2、词：物联网；智慧家庭；ARM920T；能源中心中图分类号：11P311文献标识码：BDOI编码：10．14016／j．cnki．1001—9227．2016．11．24lAbstract：withthedevelopmentofmodemcommunication，Intemetofthingsandsensortechnology，inordertosatisfytherequirementofsmanhomeenergymanaging，asystembasedonIntemetofthingsisdesignedinthispaper，realizin射he

3、inteUigenturbanresidents’energyuse．Afterthetestofthesvstem，wecanmakesurethatoursystemcanmeettheneedsofsmarthomeenergymanagement．Keywords：Intemetofthings；systemdesign；ARM；energymanagement0引言随着物联网被列为“十二五”规划，传感器、射频识别等技术飞速发展，“智慧家庭”成为近年来备受关注的焦点。面向“智慧家庭”的一体化、智能化智能家居系统逐渐进入到人们的现实生活中。智能家居系统在设计

4、中将各种家居设备有机互联、智能管理¨。1。在“智慧家庭”中，家庭能源的有效管理也是现如今研究的热点。作为常用的家庭能源，电能、水、天然气等能源的应用渗透到了人们日常生活的各个领域，21世纪以来，随着全球能源需求量的不断增长，也对家庭能源提出了新的要求H。。。智慧家庭能源中心通过智能插座、电表、水表等控制节点，建立以家庭网关为核心的智能管理平台，依托物联网技术，实现城市居民能源使用智能化，达到节能减排、智能家居等目的旧一。本文基于物联网技术实现智慧家庭能源中心管理系统的设计。本系统以居民用电为依托，将智能开关、智能插座、水表、电表、各种传感器、多媒体连接，结合自动控

5、制技术将住宅及周边设施相互关联，构建起高效的智慧家庭能源中心，可有效的简便居民能源管理，简化生活方式，提高生活效率。在本能源中心的实现中，本文采用了传感器技术、信号处理技术，基本思路是通过传感器节点对家庭内电力数据进行采集并实时处理，实现智能开关、智能仪表、插座的有效控制，通过实际测试，证明可有效进行智慧家庭能源管理。1系统设计在进行本智慧家庭能源中心时，根据硬件技术的发展，针对面向居民住宅的能源使用情况进行系统功能需求分析，系统组成如图l所示口’7]。实现的思路是：本系统通过传感器对家庭各设备能源使用情况进行监视，并将获得的数据信息通过Zigbee、IrDA、R

6、F等技术网络传送至中央网关完成各种信息的处理。收稿日期：2016—05—23作者简介：李天杰(1973一)，男，黑龙江哈尔滨人，工程师，主要研究方向为智能用电、智能家居、居民侧需求响应等相关工作和研究。m孙U图l系统功能模块本系统由家庭网关、PC、手机、传感器、能源仪表等硬件组成，链接各硬件的链路包括zigBee、IrDr、以太网网线和RF技术。本系统的运行机理为：家庭网关通过Pc机的控制，通过IrDA、z培Bee线路或RF技术来读取水表、电表、燃气表等仪表的示数，家庭网关可将该数据传输到互联网上，用户可以通过Pc机或者手机GPRS通讯模块查询仪表读数，监督家庭能

7、源使用状况。PC机还可在处理示数后对Pc端发送停水提醒、电费、燃费欠费提醒等。在本系统中，家庭网关是家庭内部能源计量仪表与外部PC机的链接中转，其保证了整个系统通信的有序进行。因此家庭网关的设计是整个系统的设计核心。在进行家庭网关的设计时首先要保证其可支持系统涉及的所有通信协议，可以存储和处理数据；此外其还需要完成不同通讯协议间的转换。综上所述，家庭网关是系统内的数据处理和网关转换中心。2系统实现2．1硬件实现综合上述的系统功能，系统应由以太网、GPRs、存储、显示、RF、电源、IrDA、zigBee、电源、中央处理器等9个模块构成。系统硬件框架如图2所示。ARM

8、9系列微处