CN106033641A - 电力线载波实现的多功能智能控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力线载波实现的多功能智能控制系统及其控制方法，电力线载波实现的多功能智能控制系统包括集中器、云端服务器、移动终端、多个节点，集中器、云端服务器、移动终端依次连接，多个节点与集中器连接。本发明随时可以查看和控制电器的状态。

Description

电力线载波实现的多功能智能控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种控制系统及其控制方法，特别是涉及一种电力线载波实现的多功能智能控制系统及其控制方法。

背景技术

目前智能家居的方案越来越多，有线方案具有布线复杂、成本高、方便性差等难以克服的缺点，未来应该主要以无线方案为主，而无线上主要有利用WIFI、ZIGBEE、蓝牙等实现，这些技术各有不足的地方，主要是功耗高，成本高，穿透性差，需要考虑建筑结构，易受干扰等。

日常生活中，经常有用户忘记关掉电器的情况，或者出门之后家里小孩打开了电视或其他电器而家长浑然不知，导致出现安全隐患。而在办公楼里面，员工忘记关掉电源的情况也是时有发生，造成了电力资源的极大浪费。用户希望能随时掌控家中的情况，以及在出现异常情况时能第一时间收到提示等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电力线载波实现的多功能智能控制系统及其控制方法，其随时可以查看和控制电器的状态。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种电力线载波实现的多功能智能控制系统，其特征在于，其包括集中器、云端服务器、移动终端、多个节点，集中器、云端服务器、移动终端依次连接，多个节点与集中器连接。

优选地，所述移动终端为手机或平板电脑。

本发明还提供一种电力线载波实现的多功能智能控制系统的控制方法，其特征在于，其包括以下步骤：移动终端下发命令，云端服务器收到之后，转发给集中器，集中器查询节点是否注册，如果节点已注册，则下发对应的电力线命令，否则丢弃电力线命令；节点收到命令之后，进行对应的动作，然后发送反馈给集中器，集中器再转发给云端服务器，由云端服务器发给移动终端。

优选地，所述每条电力线命令都有一个包头和一个包尾。

优选地，所述集中器包括：

用户命令检测模块：作用是随时检测串口接收到的用户命令；

系统处理超时检测模块：为了防止系统死机，接收和发送，以及电力线命令的操作均有超时处理，避免进入不响应的异常状态；

电力线数据采集模块：作用就是对电力线传输的数据进行采集处理，转换成正确的数据；

异常检查和处理模块：对每条电力线命令进行校验和合法性检查，防止响应错误的命令；

电力线通信协议模块：正确解析电力线命令，提取数据包中的数据和命令字段。

本发明的积极进步效果在于：本发明在通信上直接利用现有的200V电力线，无需重新布线，无需考虑穿透性和建筑结构的问题，只要有电线，就可以进行数据传输，而且成本远低于WIFI等无线模块。系统内的云端服务器可以让用户只要能上网，就随时可以查看和控制电器的状态。本系统应用广泛，可以用在电器上实现智能控制，也可以用在电表上实现远程抄表，还可以用在安防上。用户在使用上很方便，无需进行过多配置，节点具有自动上电接入网络的功能，节点上电后会自动发送上电报告给集中器，集中器收到之后发送反馈，然后更新节点状态信息，并发给用户手机APP。系统内控制命令字可扩展，最多可以支持255种命令字，方便用户进行二次开发，足以支持用户在各种场合下的应用。

附图说明

图1为本发明电力线载波实现的多功能智能控制系统的原理框图。

图2为本发明中节点工作时的流程图。

图3为本发明中集中器的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明电力线载波实现的多功能智能控制系统包括集中器、云端服务器、移动终端、多个节点，集中器、云端服务器、移动终端依次连接，多个节点与集中器连接。移动终端为手机或平板电脑。

本发明电力线载波实现的多功能智能控制系统的控制方法包括以下步骤：移动终端下发命令，云端服务器收到之后，转发给集中器，集中器查询节点是否注册，如果节点已注册，则下发对应的电力线命令，否则丢弃电力线命令；节点收到命令之后，进行对应的动作，然后发送反馈给集中器，集中器再转发给云端服务器，由云端服务器发给移动终端。

节点在一些事件或者用户动作发生的时候会主动上报数据或事件给集中器，以便集中器和APP端及时更新节点的信息，避免用户产生误操作。上报的具体表现为两种方式：一，用户打开节点电源，节点会上报上电消息给集中器；二，节点的继电器状态由人为控制发生了改变，会上报继电器状态消息给集中器

如果是节点上报，那么节点直接发送数据给集中器，集中器收到之后，发送反馈给节点，然后将节点上报的数据转发给云端服务器，云端服务器再发给移动终端。

线路上没有数据的时候是一系列的随机噪声，为了防止这种噪声对通信造成的影响，每条电力线命令前面增加了六个字节的前导数据，正常情况下，PLC节点处于线路检测状态，一旦检测到连续三个前导数据，则认为有数据传送，进入接收状态。

每条电力线命令都有一个包头和一个包尾，包尾前面有1字节的CRC（Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验码）校验值，收到数据之后会进行CRC（Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验码）检查，对错误数据不予处理，发送方在规定的时间内没有收到反馈，会自动重发，重发的超时次数为三次。

节点可以通过硬件接口接入到各种电器上实现不同的功能。

如图2所示，节点的工作流程如下：

步骤一，节点上电，发送上电报告给集中器；

步骤二，收到了集中器回复的ACK，开始进行电力线数据检测，如果没收到集中器回复的ACK，会间隔一定时间再次发送，最多发送三次；如果超过三次没收到集中器回复的ACK，则执行步骤一，如果在三次内收到集中器回复的ACK，则执行步骤三；

步骤三，线路检测到连续三个前导数据，认为线路上有数据，则执行步骤四进入接收过程，否则退回到步骤二；

步骤四，接收数据；

步骤五，对接收到的数据做合法性判断以及CRC（Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验码）检测；

步骤六，若数据合法且CRC无误，执行命令对应的操作，发送反馈给集中器，否则丢弃数据，重新回到步骤二。

如图3所示，除用户命令检测模块为集中器独有之外，其他的子模块均为集中器和节点所包含，各个子模块的作用和原理如下：

电力线数据探测模块：探测线路上的前导字节，如果发现有连续的三个前导字节值，则认为线路上有数据，系统进入接收过程。

用户命令检测模块：此模块为集中器独有，作用是随时检测串口接收到的用户命令。

系统处理超时检测模块：为了防止系统死机，接收和发送，以及电力线命令的操作均有超时处理，避免进入不响应的异常状态。

电力线数据采集模块：电力线的数据不能直接接收，需要进行一定的采样和计算才能得到正确的数据，本模块的作用就是对电力线传输的数据进行采集处理，转换成正确的数据。

异常检查和处理模块：对每条电力线命令进行校验和合法性检查，防止响应错误的命令。

电力线通信协议模块：正确解析电力线命令，提取数据包中的数据和命令字段。

本系统支持随时查看和控制电器的状态，当用户要查看或控制电器状态时，APP发出命令，经过服务器转发，被集中器收到，集中器发出对应的电力线命令到用户要查看或控制的节点，节点收到之后，会回复当前的状态信息给集中器，集中器再将数据发给服务器，服务器发送到APP。

本发明在通信上为了防止线路噪声干扰，每条命令都有六字节的前导，无论是节点还是集中器，只有收到连续三个字节前导才认为有数据过来，进入接收状态。每条命令都有反馈机制，如果没有收到另一方的反馈，那么会重发三次，三次都没有反馈，则认为命令失败。另外，每条命令和反馈都有crc校验，具有出错自动重传功能。每条命令在协议上都是一对一的，但是命令在线路上是广播的，节点收到之后判断不是发给自己的命令，会自动丢弃掉。如果节点发送的时候发现线路上有前导字节在传送，则自动回避一段随机时间避免碰撞。本系统具有抗噪声能力强，使用方便，成本低，直接利用现有的220V电力线等特点。

本领域的技术人员可以对本发明进行各种改型和改变。因此，本发明覆盖了落入所附的权利要求书及其等同物的范围内的各种改型和改变。

Claims (5)

1.一种电力线载波实现的多功能智能控制系统，其特征在于，其包括集中器、云端服务器、移动终端、多个节点，集中器、云端服务器、移动终端依次连接，多个节点与集中器连接。

2.如权利要求1所述的电力线载波实现的多功能智能控制系统，其特征在于，所述移动终端为手机或平板电脑。

3.一种电力线载波实现的多功能智能控制系统的控制方法，其特征在于，其包括以下步骤：移动终端下发命令，云端服务器收到之后，转发给集中器，集中器查询节点是否注册，如果节点已注册，则下发对应的电力线命令，否则丢弃电力线命令；节点收到命令之后，进行对应的动作，然后发送反馈给集中器，集中器再转发给云端服务器，由云端服务器发给移动终端。

4.如权利要求1所述的电力线载波实现的多功能智能控制系统的控制方法，其特征在于，所述每条电力线命令都有一个包头和一个包尾。

5.如权利要求1所述的电力线载波实现的多功能智能控制系统的控制方法，其特征在于，所述集中器包括：

用户命令检测模块：作用是随时检测串口接收到的用户命令；

系统处理超时检测模块：为了防止系统死机，接收和发送，以及电力线命令的操作均有超时处理，避免进入不响应的异常状态；

电力线数据采集模块：作用就是对电力线传输的数据进行采集处理，转换成正确的数据；

异常检查和处理模块：对每条电力线命令进行校验和合法性检查，防止响应错误的命令；

电力线通信协议模块：正确解析电力线命令，提取数据包中的数据和命令字段。