CN105182943A - 基于Android和电力载波智能楼宇监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于Android和电力载波的智能楼宇监控系统。本发明以电力线为媒介传递数据包，由控制端、集中器及多个终端三大部分组成；所述控制端有PC控制端、手机控制端，PC控制端与集中器通过串口线连接传输数据，手机控制端与集中器通过GSM网络连接传输数据，集中器与下级终端通过电力线连接传递数据。本发明克服了低压电力线载波通信噪声干扰强、信号衰减大、随机性和时变性等缺陷。本发明将电力载波有线通信与GSM无线通信相结合，扬长避短，充分发挥各自优势，扩大通信范围且减少干扰，利用PC端进行监控，实现智能楼宇内部动态点监测、防盗报警、温度监控等多方面，区域性的智能楼宇监控网，进而发展成广域智能楼宇监控网。

Description

基于Android和电力载波智能楼宇监控系统

技术领域

本发明属于电子技术领域，特别涉及基于Android和电力载波智能楼宇监控系统。

背景技术

随着科技的提高和信息技术的迅速发展，人们的生活水平有了明显的改善，对家居、办公楼、工厂等智能性管理的要求也越来越高，而智能手机和移动互联网的出现，更加极大地加速了这一趋势。现代通信方式主要分为两大类：有线通信方式和无线通信方式。在有线通信方面，传统的有线通信采用拉网线的方式，此方式需要搭建专门的通信渠道，因此需要大量的人力和资源，如果网线拉入室内还需要开墙凿洞，容易破坏建筑原本的结构。在无线通信方面，目前无线WiFi已成为当前通信领域的主流，通过手机控制端使用无线WiFi实现智能楼宇的远程监控已经不是一件新奇的事情，然而无线WiFi信号易受障碍物影响，对环境敏感，安全性低，数据包容易被窃听，信号覆盖面有限，且最终也避免不了布线的过程，也同样或多或少破坏建筑物，浪费人力和资源。因此，如何减少布线的麻烦和资源的浪费，扩大信号覆盖面且不影响通信的质量，是通信领域上一个值得研究且有价值的的研究点。

电力载波技术并不是一项新技术，已有几十年的发展历史，电力线载波通信在国外被称为“未被挖掘的金山”。“无新线”(NoNewWires)是低压电力载波通信系统最大的一项优势，电力线载波通信的出现，很好的解决了重建通信渠道、重新布线这一问题。采用电力载波通信不仅可以不用布线，大大减少成本，保证了建筑物不受破坏，而且我国的电力网已经相对健全，成为我国发展电力载波通信的一大优势，其通信范围理论上甚至可到达偏远地区。然而，由于我国的电力基础设施在初建时是作为电力传输的专用渠道，并为考虑到未来会作为通信网络，低压电力线载波通信存在着固有缺陷，特别是电力线信道环境极其恶劣。低压电力线载波通信缺点主要有噪声干扰强、信号衰减大、随机性和时变性等。因此，要实现稳定可靠的电力载波通信，解决噪声干扰，提高通信可靠性是当前电力线载波通信技术面临的一大难题，而减少干扰的方法主要从两方面入手，一方面即物理层调制解调方式，另一方面即网络层通信协议和算法。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述缺陷，研制基于Android和电力载波的智能楼宇监控系统。

本发明的技术方案是：

基于Android和电力载波的智能楼宇监控系统，其主要技术特征在于以电力线为媒介传递数据包，由控制端、集中器及多个终端三大部分组成；所述控制端有PC控制端、手机控制端，PC控制端与集中器通过串口线连接传输数据，手机控制端与集中器通过GSM网络连接传输数据，集中器与下级终端通过电力线连接传递数据。

所述集中器以ATmega128A为主芯片，内含GSM模块和电力载波模块，含有两个串口，串口0用于集中器与PC控制端、手机控制端通信，通过电子切换开关来切换PC控制端和手机控制端，串口1用于接入电力载波模块与下级终端连接。

所述终端以ATmega16A为主芯片，内含电力载波模块、延时继电器和温度传感器，直接与电器设备连接。

本发明的另一技术方案是：

基于Android和电力载波的智能楼宇监控方法，其特征在于步骤为：

(1)集中器自动发送”Ready！！！”给手机控制端；

(2)当集中器串口接收到数据包，则开始判断数据包的来源：如果判断是串口0收到的数据包则为PC控制端或手机控制端传来的数据包，再次判断数据包是否来自PC控制端，若是，则处理并根据数据包内容通过电力线传至下级相应终端，若不是，则判断出数据包来自于手机控制端，则经过新消息的内容获取和信息匹配之后，根据数据包内容通过电力线传至下级相应终端；如果判断是串口1收到的数据包则为下级终端传来的数据包，再次判断该数据包是否传送至PC控制端，若是，则通过串口线向PC控制端传送数据包，若不是，则通过GSM网络向手机控制端传送数据包。集中器再次处于等待接收指令中，此为一个循环。

(3)如果判断是串口1收到的数据包则为下级终端传来的数据包，再次判断该数据包是否传送至PC控制端，若是，则通过串口线向PC控制端传送数据包，若不是，则通过GSM网络向手机控制端传送数据包。集中器再次处于等待指令中，此为一个循环。

所述的集中器端关于PC控制端方式的程序详细流程是集中器判断到串口0接收到来自于PC控制端的数据包，主控制器处理数据包，处理完成后将处理后的数据包通过电力线传送至相应的下级终端，然后等待下级终端传回回应数据包，判断规定时间内串口1是否接收到数据包，若收到，则将下级终端传回的数据包传给PC控制端，若没收到，则PC控制端重新下达指令。

所述的集中器端关于手机控制端方式的程序详细流程是集中器判断到串口0接收到来自于手机控制端的数据包，主控制器处理数据包，对数据包进行内容提取和信息匹配，如果匹配不成功则继续等待命令，如果匹配成功，则将处理过的数据包通过电力线传送至相应的下级终端，然后等待下级终端传回回应数据包，判断规定时间内串口1是否接收到数据包，若收到，则将下级终端传回的数据包传给手机控制端，若没收到，则手机控制端重新下达指令。

本发明的优点和有益效果在于：

本发明在基于电力载波的基础上结合GSM无线通信，将电力载波有线通信与GSM无线通信相结合，扬长避短，充分发挥各自优势。一方面，采用电力载波通信可以利用我国现有的较为完善的电力网，避免重新布线的麻烦，无需破坏建筑结构，大大降低成本。另一方面，由于电力线上干扰甚多，加上其它外界干扰，如果长距离使用电力线传送数据包必然产生很大误差。GSM通信稳定、网络覆盖面广、不限用户数量且为用户节省了高昂的组网费和维护费，是当前通信系统里比较成熟、完善、应用最广泛的移动通讯系统。因此，在长距离情况下，电力载波通信结合GSM无线通信，利用其覆盖面广且通信稳定的特性，可以扩大通信范围且减少干扰，而在短距离情况下，也可利用PC端进行监控。本发明可用于智能楼宇的电器工作状态控制、智能楼宇内部动态点监测、防盗报警、温度监控等多方面，即插即用，可以实现区域性的智能楼宇监控网，进而发展成广域智能楼宇监控网，具有很大的市场前景和价值。

本发明解决了目前传统有线通信方式需重新布线，大大浪费资源且破坏建筑物这一缺陷和无线WiFi信号易受障碍物影响，对环境敏感，安全性低，数据包容易被窃听，信号覆盖面有限，且最终避免不了布线的过程，也同样或多或少破坏建筑物，浪费人力和资源等缺陷，提出了基于Android和电力载波的智能楼宇监控系统。

附图说明

图1——本发明的系统构成示意图。

图2——本发明的集中器运行程序整体流程示意图。

图3——本发明的集中器内部关于PC控制端部分流程示意图。

图4——本发明的集中器内部关于手机控制端部分流程示意图。

具体实施方式

本发明的技术思路是：

以电力线作为数据包传输的媒介，利用电力载波传输数据包，避免了重新布线的麻烦又能保护建筑物，结合GSM无线通信，配上手机控制端，既能扩大通信范围又能减少室外电力线通信的距离以减小电力线上干扰，从而实现较为稳定的电力载波智能楼宇监控。

下面具体说明本发明。

如图1所示是本发明系统整体构建图。本发明主要以电力线为媒介传递数据包，主要由三大部分组成：控制端、集中器及多个终端。其中，为了方便用户使用，更加完善本系统，因此，本系统的控制端设有两个：PC控制端和手机控制端，在短距离情况下，可以使用PC控制端控制楼宇，能够节约费用，在长距离情况下可以使用手机控制端，使用手机控制端最大的好处就是无需管理员实时站岗也能随时随地监控楼宇。当使用PC控制端时，只需将PC机与集中器通过串口线连接传输数据包，通过操作PC机上操作界面来控制集中器；当使用手机控制端时，手机与集中器通过GSM网络连接传输数据包，因此只需手机能发送接收短信即可，通过操作手机控制端的APP来控制集中器。集中器与下级终端通过电力线连接传递数据包，当集中器接收到PC控制端命令或手机控制端命令后，经处理，再通过电力线传送给指定下级终端。集中器以ATmega128A为主芯片，内含GSM模块和电力载波模块，含有两个串口，串口0用于集中器与两个控制端通信，通过电子切换开关来切换控制端，串口1用于接入电力载波模块。终端以ATmega16A为主芯片，内含电力载波模块、延时继电器和温度传感器等，直接与电器设备连接。

如图2所示是集中器部分的程序整体流程。首先，为了更客观地知道集中器与手机是否连接成功，因此设置了集中器在初始化过程中自动发送”Ready！！！”给手机控制端，当用户手机收到”Ready！！！”，即可知道手机与集中器连接成功。连接成功后，集中器处于等待命令中，当集中器串口接收到数据包，则首先判断数据包的来源，判断是来自于控制端的？还是来自于下级终端的？即判断数据包是串口0接收到的还是串口1接收到的？如果判断是串口0收到的数据包，则为控制端传来的数据包，再次判断数据包来自于哪一个控制端，如果是来自于PC控制端，则处理并根据数据包内容通过电力线传至下级相应终端，若不是，则判断出数据包来自于手机控制端，则经过新消息的内容获取和信息匹配之后，根据数据包内容通过电力线传至下级相应终端；如果判断是串口1收到的数据包，则为下级终端传来的数据包，再次判断该数据包是否传送至哪一个控制端，若是PC控制端，则通过串口线向PC控制端传送数据包，若不是，则表明该数据包的目的地为手机控制端，则通过GSM网络向手机控制端传送数据包。集中器再次处于等待接收指令中，此为一个循环。

如图3所示是集中器端关于PC控制端程序详细流程。初始化完成后，集中器一直处于监听状态，等待PC控制端命令。当PC控制端下发一个命令时，串口0处接收到来自于PC控制端的数据包，集中器主控制器则开始处理数据包，处理完成后将处理后的数据包通过电力载波模块发射到电力线上去，通过电力线传送至相应的下级终端，然后集中器继续处于监听状态，等待下级终端传回回应数据包，并规定等待回应时间，判断规定时间内串口1是否接收到下级终端传来的数据包，若收到，则将下级终端传回的数据包传给PC控制端，若没收到，则PC控制端重新下达指令。

如图4所示是集中器端关于手机控制端程序详细流程。在初始化过程中手机与集中器自动建立连接，初始化完成后，集中器一直处于监听状态，等待手机控制端命令。当手机控制端下发一个命令时，串口0处接收到来自于手机控制端的数据包，集中器主控制器开始处理数据包，对数据包进行内容提取和信息匹配，如果信息匹配不成功则继续等待命令，如果信息匹配成功，则将处理过的数据包通过电力线传送至相应的下级终端，然后等待下级终端传回回应数据包，并规定等待回应时间，判断规定时间内串口1是否接收到数据包，若收到，则将下级终端传回的数据包传给手机控制端，若没收到，则手机控制端重新下达指令。

Claims (6)

1.基于Android和电力载波智能楼宇监控系统，其特征在于以电力线为媒介传递数据包，由控制端、集中器及多个终端三大部分组成；所述控制端有PC控制端、手机控制端，PC控制端与集中器通过串口线连接传输数据，手机控制端与集中器通过GSM网络连接传输数据，集中器与下级终端通过电力线连接传递数据。

2.根据权利要求1所述的基于Android和电力载波智能楼宇监控系统，其特征在于所述集中器以ATmega128A为主芯片，内含GSM模块和电力载波模块，含有两个串口，串口0用于集中器与PC控制端、手机控制端通信，通过电子切换开关来切换PC控制端与手机控制端，串口1用于接入电力载波模块与下级终端连接。

3.根据权利要求1所述的基于Android和电力载波智能楼宇监控系统，其特征在于所述终端以ATmega16A为主芯片，内含电力载波模块、延时继电器和温度传感器，直接与电器设备连接。

4.基于Android和电力载波智能楼宇监控方法，其特征在于步骤为：

(1)集中器自动发送”Ready！！！”给手机控制端；

(2)当集中器串口接收到数据包，则开始判断数据包的来源：如果判断是串口0收到的数据包则为PC控制端或手机控制端传来的数据包，再次判断数据包是否来自PC控制端，若是，则处理并根据数据包内容通过电力线传至下级相应终端，若不是，则判断出数据包来自于手机控制端，则经过新消息的内容获取和信息匹配之后，根据数据包内容通过电力线传至下级相应终端；如果判断是串口1收到的数据包则为下级终端传来的数据包，再次判断该数据包是否传送至PC控制端，若是，则通过串口线向PC控制端传送数据包，若不是，则通过GSM网络向手机控制端传送数据包，集中器再次处于等待接收指令中，此为一个循环；

(3)如果判断是串口1收到的数据包则为下级终端传来的数据包，再次判断该数据包是否传送至PC控制端，若是，则通过串口线向PC控制端传送数据包，若不是，则通过GSM网络向手机控制端传送数据包，集中器再次处于等待指令中，此为一个循环。

5.根据权利要求4所述的基于Android和电力载波智能楼宇监控方法，其特征在于集中器判断到串口0接收到来自于PC控制端的数据包，主控制器处理数据包，处理完成后将处理后的数据包通过电力线传送至相应的下级终端，然后等待下级终端传回回应数据包，判断规定时间内串口1是否接收到数据包，若收到，则将下级终端传回的数据包传给PC控制端，若没收到，则PC控制端重新下达指令。

6.根据权利要求4所述的基于Android和电力载波智能楼宇监控方法，其特征在于集中器判断到串口0接收到来自于手机控制端的数据包，主控制器处理数据包，对数据包进行内容提取和信息匹配，如果匹配不成功则继续等待命令，如果匹配成功，则将处理过的数据包通过电力线传送至相应的下级终端，然后等待下级终端传回回应数据包，判断规定时间内串口1是否接收到数据包，若收到，则将下级终端传回的数据包传给手机控制端，若没收到，则手机控制端重新下达指令。