CN1556623A

CN1556623A - 基于全电力线的智能小区和智能家居自动化系统及方法

Info

Publication number: CN1556623A
Application number: CNA2003101240288A
Authority: CN
Inventors: 李祥珍; 赵丙镇; 李建岐; 宋倩; 吕英杰; 王丽平; 沈志民; 刘家亮
Original assignee: China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Current assignee: China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Priority date: 2003-12-31
Filing date: 2003-12-31
Publication date: 2004-12-22

Abstract

提供一种基于全电力线的智能小区和智能家居自动化系统，包括：小区管理控制中心，小区电力线接入网络，以及多个家庭数字网络。每个所述家庭数字网络通过现有的小区配电电力线路的一部分将家庭内部各信息通信设备耦接起来；所述小区电力线接入网络通过所述现有的小区配电电力线路的另一部分将所述多个家庭数字网络与所述小区管理控制中心耦接起来，以便完成各家庭数字网络与小区管理控制中心之间的交互通信。从而通过所述小区管理控制中心和小区电力线接入网络，对各所述家庭数字网络中的信息通信设备进行小区范围内的智能化控制和管理。还提供一种实现上述系统的功能的方法。本发明为电力线通信技术和智能家居的结合应用开辟了新的领域。

Description

基于全电力线的智能小区和智能家居自动化系统及方法

技术领域

本发明涉及电力线网络与通信技术的结合应用，更具体地说，本发明涉及同时使用电力线网络和通信与信息技术的智能小区和智能家居自动化系统。

背景技术

随着计算机技术、信息技术的飞速发展和广泛应用，智能控制技术和计算机网络技术取得了巨大的进展，智能化建筑中的各弱电系统在计算机网络平台上建立起来的集成应用，逐渐成为智能楼宇弱电系统技术发展的必然趋势。

20世纪80年代初，随着大量采用电子技术的家用电器的出现，住宅电子化(Home Electronics，HE)应运而生。国外对智能家居的研究较早，已形成X-10、CEBus、LonWorks、Smart House等成熟的网络规范，并设计出简单的家庭自动化网络。欧美、日本、新加坡、韩国有许多提供智能家居产品的专业生产厂商和分销机构，周边产品和配备产品的厂家队伍则更为庞大，一些知名企业如IBM、CISCO、Siemens、Samsung、Microsoft、Sony、Panasonic很早就投身这一领域，产品种类繁多，且各自采用的技术标准也不尽相同，近几年来，一些产品在技术方面已经发展得比较成熟。

鉴于我国的实际国情，国内的智能家居技术是与智能小区同步发展的，它既可以成为智能小区的一部分，也可以采取独立安装的方式来实现对各个家庭的智能家居控制。最初，在1994年，一家新加坡公司在国内销售的名为“万智能”的多媒体电脑，堪称国内第一个智能家电的雏形。随后，到1998年，Microsoft公司推出了轰动一时的“维纳斯”计划，使智能家居在国内取得了概念性的突破，极大地推动了国内信息产业的发展。紧接着，1999年3月，国内的凯思集团正式向外界发布了Hopen嵌入式操作系统，并将Hopen产业化推进策略命名为“女娲计划”。该计划以信息家电为目标，以Hopen为基础平台，联合芯片设计及制造商、电器制造商、软件开发商、信息服务商和信息运营商，共同推进智能家居技术的发展。近年来，国内专业的智能家居厂商的数量也在不断增长，其中有独立开发的，也有引进国外技术而在国内进行生产和集成的。其中出现了不少知名产品，如EnjoinSmart易居家庭自动化系统、引进新加坡技术的Treasureway宝路家庭智能化系统、深圳交大科技研发的住宅网络智能控制数据终端等。

目前国内外智能家居网络产品采用的通信介质主要有三类：无线、双绞线和电力线。从理论上讲，无线方案是其中最诱人的，因为它不需要对家庭作重新布线，且宜于居室中设备的移动。但由于该项技术并不完全成熟，在国外的智能家居中很少见，再加上目前多采用集中式控制，成本也比较高，此外，长期生活在数十MHz到数GHz的较强的电磁场中对人体健康的影响较大，所以，无线方案在行业内推广有一定的困难。

目前应用最多的是采用双绞线作传输介质的全分布式系统，它传输速率较高，性能可靠，成本也比较低。它的主要不足之处是需要另外铺设2-4根双绞线，因此适合应用于新建的家居中，但不适合大量需要智能化改造的已有建筑物。市场上所见到该类产品中，部分是与国外类似产品兼容的(如EIB、CEBus等)；另一部分是一些公司自己开发的，但技术不甚完善且兼容性较差，还需要经过较长时间的应用验证才可推广应用。

目前在智能家居中应用电力线作传输介质的比较少，这主要有几个方面的原因：1)可靠性差。开发商对电力线的传播特性不甚了解，研制或生产的产品抗干扰能力差，不能实现可靠的传输；2)传输速率低。目前市场上使用的电力线载波通信设备的速率较低，最高的不过1200bps，有的只有几十bps，不能满足家庭信息实时化控制的要求；3)不具备家庭内部的组网能力，不能构建家庭内部的局域网，满足不了现在及未来人们对家庭智能网络建设的要求。

从实际需要方面讲，人们拥有智能家居系统是为了享受更舒适便利、更安全的生活。因此，智能家居系统不仅要具有安装灵活、使用方便等特点，还应该提供更多的诸如住户INTERNET接入、自动控制、安防、娱乐、网上购物、远程医疗、远程在线教育等功能，并且应该可以实现小区的分户管理。从建设成本方面讲，智能小区及智能家居系统的普及化发展要求其设计要面向低成本、高性能的目标。对于智能家居系统的安装商来说，更应该考虑系统是否易于安装，是否需要修改用户已有的房屋居住环境，是否需要额外布线，布线的复杂程度如何，布线是否可靠等问题。

从上述描述可知，现有技术中还没有开发出将在住宅小区和各个家庭中已有的电力线网络与信息通信技术的结合在一起，从而实现对整个住宅小区和各个家庭进行综合智能家居和智能小区控制和管理的系统。

发明内容

为了解决现有技术的上述缺陷，本发明提出了采用现有的配电系统电力线网络来充当数据信号传输和宽带接入的媒介，从而可以充分利用无处不在的电力线资源来实现智能家居和智能小区控制。

具体地说，为了解决现有技术中存在的上述问题，根据本发明的第一方面，提供一种基于全电力线的智能小区和智能家居自动化系统，其包括：

小区管理控制中心，小区电力线接入网络，以及多个家庭数字网络。其中，每个所述家庭数字网络通过现有的小区配电电力线路中属于各家庭内部的一部分将家庭内部各信息通信设备耦接起来；所述小区电力线接入网络通过所述现有的小区配电电力线路的另一部分将所述多个家庭数字网络与所述小区管理控制中心耦接起来，以便构成小区内部局域网，并完成各家庭数字网络与小区管理控制中心之间的交互通信。从而，在现有小区配电电力线路的基础上，通过所述小区管理控制中心和小区电力线接入网络，对各所述家庭数字网络中的信息通信设备进行小区范围内的智能化控制和管理。

根据本发明的第二方面，提供一种在以小区为单位的住宅区域中实现基于全电力线的智能小区和智能家居自动化控制的方法，该方法包括以下步骤：基于所述住宅区域现有的配电电力线路构建小区电力线接入网络，以及多个家庭数字网络，其中：通过现有的小区配电电力线路中属于各家庭内部的一部分将家庭内部各信息通信设备耦接起来，以便构成所述多个家庭数字网络；通过现有的小区配电电力线路的另一部分构成所述小区电力线接入网络，以便将所述多个家庭数字网络与小区管理控制中心耦接起来以构成小区内部局域网，从而完成各家庭数字网络与所述小区管理控制中心之间的交互通信。从而，在现有小区配电电力线路的基础上，通过所述小区管理控制中心和小区电力线接入网络，在整个小区范围内对各所述家庭数字网络中的信息通信设备进行智能化控制和管理。

如上所述，本发明立足于电力线通信技术，研究开发出了基于电力线的智能家居自动化系统，并结合电力线高速数据通信系统，构建基于低压配电网的集INTERNET上网、智能家居控制于一体的智能化数字小区，为电力线通信技术和智能家居的应用开辟了新的领域。该系统还可提供小区在线负荷监测和分析功能，为电力、供水、燃气等部门的决策和管理提供可靠依据。

此外，本发明提出的在以小区为单位的住宅区域中实现基于全电力线的智能小区和智能家居自动化控制的方法，为上述智能小区和智能家居自动化系统的切实实现提供了具体执行方案。

附图说明

通过结合下面的附图对具体实施例的详细说明，本发明的目的、特征及其有益效果将变得更加明显。

图1是根据本发明的基于全电力线的智能小区和智能家居自动化系统的一个具体实施例的示意性结构配置图。

具体实施方式

下面将参考图1对发明的基于全电力线的智能小区和智能家居自动化系统进行详细的描述。

如图1所示，本发明所设计的家居智能管理系统建立在小区电力线宽带接入网网络平台上，利用现有的电力线网络对进行数据传输的网络进行组网。鉴于我国家庭居住环境多以小区为单位，所以在本实施例中，所开发的智能小区及智能家居自动化系统主要是由多个家庭数字网络3(图中只示出其中一个，即与第N号住户对应的数字网络)、小区电力线接入网络2、小区控制管理中心控制中心1构成。家庭数字网络3是以家庭控制终端HCT(Home Control Terminal)6为核心的集中控制系统，通过它完成对家庭内部各种传感器、表计及控制器等信息通信设备的数据采集和控制。家庭数字网络3的数据传输充分地利用现有的电力线配置，采用低压电力线载波的通信方式。小区电力线接入网络2是在小区控制管理中心1和各个家庭数字网络3之间进行信息交换的中介通信网络。在本实施例中，小区控制管理中心1是基于以太网的信息平台，采用C/S(客户机/服务器)与B/S(浏览器/服务器)相结合的系统结构，其主要由包含有中心管理服务器、控制工作站(未示出)的小区控制和管理单元10，以及互联网接入网络路由器HUB 13组成，从而完成对整个小区住宅的智能化控制和管理。

图1所示的基于全电力线的智能小区和智能家居自动化系统中存在两个电力线通信网络：一个是电力线宽带接入网络，即小区电力线接入网络2；另一个是室内电力线智能家居通信网络，即家庭数字网络3。小区电力线接入网络2完成小区的宽带接入，实现通过家庭内部的墙壁电源插座进行通过电力线上网的目的，并完成各个家庭数字网络3之间、以及各家庭数字网络3与小区控制管理中心1之间的通信和信息交换。各个家庭数字网络3完成智能家居自动化系统中以家庭为单位的通信和组网功能，为智能家居自动化系统提供通信保障。

小区电力线宽带接入网络2在本发明基于全电力线的智能小区和智能家居自动化系统中扮演住宅接入网络的角色，各家庭数字网络3与小区控制管理中心1以及与外部网络4之间的信息交换都通过该小区电力线宽带接入网络2进行。

下面结合图1详细介绍本发明的基于全电力线的智能小区和智能家居自动化系统的具体实现。图1中以局部放大图的方式示出了本发明的系统在小区的其中一住户(第N号住户)家中实现的情形，其中用粗实线代表电力线，而用细实线代表数据通信线(在该实施例中为以太网线，当然根据实际需要也可以采取其他类型的数据通信线)。如图1所示，在每个住户家中安装一台HCT，每台分配固定的IP地址(图中只示出了在第N号住户家中安装的一台HCT 6)。家庭内部的所有输出型设备，如报警探测器(如烟感报警模块)、求助按钮(如应急按钮)、电子式脉冲表(如电表，水表等)，它们的信号I/O口均接有相同的电力线载波通信设备(PLC)，即“从站”模块(图中未示出)，用于将各输出型设备所输出的脉冲信号转换成可在电力线上传输的载波信号。然后该载波信号通过室内电力线线路传输到内嵌在HCT 6中的电力线载波通信设备(PLC)，即“主站”模块(图中未示出)，这样HCT 6便可采集到来自各输出型设备的上传信号。采用同样连接方式，家中的输入型设备，如警灯警铃等也耦接到HCT 6，并可由HCT 6的外设键盘进行开关控制，也可以通过电话或互联网进行远程控制，从而实现布防、撤防、查询、家用电器控制等操作。

在HCT 6网络接口的输出端口连接小区电力线接入网络2的用户端设备高速PLC 5，其传输速率为14Mbps(也可以为2Mbps或45Mbps等，根据对小区智能控制的要求和小区智能控制网络的网络环境等因素确定其具体的传输速率)。相应地，在小区控制管理中心1中的互联网接入网络路由器HUB 13上也连接一台具有同样传输速率的小区电力线接入网络2的用户端设备高速PLC 8，这样，通过小区电力线接入网络2，即可实现各住户的家庭数字网络3与小区控制管理中心1之间的相互通信，从而构建小区内部局域网。当然，高速PLC 5和高速PCL 8的传输速率也可以不同，只要两者能够配合实现本发明所要求的智能小区和智能家居控制所要求的通信功能即可。

此外，通过互联网接入网络路由器HUB 13，小区控制管理中心1与Internet 4以及其它控制网络(如电力部门的能量管理系统、公用电话网络等，图中未示出)耦接，即可使小区电力线接入网络2和各住户的家庭数字网络3成为社会广域网的一部分，这样，任何人在任何地方或任何时间都可以随意查询自己家庭内外的各种信息，对家庭设备进行控制管理。如图1所示，小区配变开关柜21负责小区电力线路的配置。因为这是属于现有技术中很成熟的技术，故在此不再赘述。小区控制管理单元10对其所配备的控制服务器的性能要求比较高，优选采用工业用计算机作为控制服务器，因为要令其作为中心服务器，运行管理控制软件，数据存放在数据库服务器上，以实现小区对所有住户家中的HCT 6的配置和管理。当然，在某些对小区管理和控制的实时性和精确性要求不很高的场合，也可以选择采用商用甚至高级家用计算机作为所述控制服务器，这样可以降低成本。

在本实施例中，所述从站模块和主站模块采用电力线低速载波通信设备，即低速PLC。作为低速PLC的从站模块应用于各个家庭中数据信息交换量较小、通信速率要求不高的低速信息通信设备，例如，应急按钮(如紧急呼救设备)，煤气烟感报警模块，洗衣机，热水器等家用电器。对于各个家庭中数据信息交换量较大、通信速率要求高的高速信息通信设备，例如，执行上网功能的个人计算机，视频点播，视频监视(如通过摄像机等进行的实时监视)等，其每一个可以通过与所述用户端设备PLC 5不同的另外的高速PLC(图中未示出)耦接到所述小区电力线接入网络2来实现上网等高速通信功能。此外，这些高速PLC也可通过电话、XDSL、CABLE、无线局域网、GSM等方式实现与之对应的各高速信息通信设备的信息交换功能(这些高速通信技术都是现有技术中发展得比较成熟的内容，因此对其具体实现不再赘述)。于是，本发明的基于电力线的智能小区和智能家居控制系统既可以分别地采取电力线低速载波通信组网方式或者电力线高速载波通信组网方式，也可以将这两种组网方式结合起来以实现混合组网方式。

作为上述的主站模块和从站模块的各低速PLC承担系统的模拟量采集、脉冲量采集和开关量采集或网络数据交换任务。在住户室内的温度控制器、水浸控制器等低速信息通信设备中加装采集模块(未示出)和低速PLC(即，从站模块)，两者集成在一起，并在一个单片机(未示出)的控制下进行模拟量采集和转换。然后，由相应的传感器输入的模拟量(例如，电流值4～20mA)经过所述采集模块转换为电平信号，并以数字量0、1通过单片机写入数字帧，再经相应的低速PLC转换为载波信号，然后通过家庭内部的电力线发送给所述主站模块。主站模块采用类似原理，将所接收的载波信号解调出数字帧，解读还原为数字量发给HCT 6。四表(水电气热表)抄送属于脉冲量采集，故由其各自的从站模块采集脉冲量，并将所采集的脉冲量转换为载波信号发送给HCT 6中的主站模块，主站模块还原该脉冲量并上传给HCT 6。其余低速信息通信设备，如门磁、窗磁、应急按钮、家电控制器模块、警铃警灯模块等，无论输入或输出都属开关量采集，所以其工作原理与前两者类似。这样，通过各从站模块以及在HCT 6中内置的用于家庭内部电力线局域网络的低速PLC(即主站模块，图中未示出)，即可以实现家庭内部各低速信息通信设备之间的信息交换，从而可以对各低速信息通信设备进行小区范围内的智能控制和管理。同时，通过HCT 6及电力线接入网络2实现可实现家庭内部各低速信息通信设备与小区控制管理中心1，乃至与外部其他网络4的通信联系，从而，可以对小区内各家庭数字网络3中的低速信息通信设备进行智能化远程监视和自动控制。对于各家庭中的高速信息通信设备，例如，个人计算机，摄像机等，由于其进行信息通信时数据交换量较大，故与其相应的高速PLC采用基于TCP/IP协议的、具有通用网络接口的高速PLC进行数据交换。如上所述，由于这些高速信息通信设备也可通过小区电力线接入网络2与小区控制管理中心1，乃至与各种外部网络4相耦接，因此，可以利用本发明的智能控制系统对其进行小区范围内的以及远程的智能化控制和管理。当然，这些高速信息通信设备也可通过现有技术中已知的电话、XDSL、CABLE、无线局域网、GSM等方式实现其信息交换功能。

本发明的系统中采用的所述低速PLC优选地采用窄带扩频技术来实现可靠的电力线数据传输。其中，由于数据信号占用的带宽较小，因此在所用的频带内，电力线信道完全可以看成近似理想的线性信道，这样就可以避免影响电力线可靠传输的最主要因素之一-信道频率选择性的影响。扩频技术的采用可以减少或消除脉冲干扰、背景噪声的影响，从而实现可靠的数据传输。本领域技术人员应当了解，也可以采用宽带扩频技术来实现可靠的电力线数据传输。此外，本系统中所采用的所述高速PLC优选地采用OFDM(正交频分多址)和信道编码技术，信道MAC层协议采用改进的时分复用协议。利用OFDM技术将总的可用信道划分为若干带宽很窄的子信道，从而将非线性信道划分为具有理想频率响应特性的信道，子信道的传输速率总和即是信道的总传输速率。OFDM技术可以消除信道频率选择性引起的时间色散带来的码间干扰，消除信道多径传输的影响，避免脉冲噪声的影响等。当然，也可以采用其他类似的信道划分技术，例如TDM(时分调制)，CDMA(码分多址)等。此外，利用改进型的信道协议可以将网络所传输数据进行优先级划分，保证实时性数据的传输要求。

在本实施例中，虽然所述高速PLC 5是与所述HCT 6分开配置的，但是，也可以将高速PLC 5集成在所述HCT 6中。此外，在HCT 6中内置的用于家庭内部电力线局域网络通信的主站模块采用低速PLC，其数据传输速率低，无网络接口，用于传输命令或数据包等，完全可以满足各家庭数字网络3内部各信息通信设备之间的通信要求。由于其价格低廉，所以是家庭内部各低速信息通信设备实现信息通信的首选设备。当然，本领域技术人员了解，也可以采用其他类型的电力线载波通信设备来实现家庭内部的数据通信。

在本实施例的系统中，所述低速PLC、高速PLC以及电力线接入网络2分别采用不同的频段。低速PLC的频率范围为10-100KHz，高速PLC的频率范围是300KHz-1.5MHz，电力线接入网络2的频率范围为2MHz-30MHz。

此外，本发明还提供了一种在以小区为单位的住宅区域中实现基于全电力线的智能小区和智能家居自动化控制的方法。该方法基于所述住宅区域现有的配电电力线路构建小区管理控制中心1，小区电力线接入网络2，以及多个家庭数字网络3，通过所述配电电力线路中属于每个家庭内部的一部分构成每个所述家庭数字网络3。小区电力线接入网络2经由现有的小区配电电力线路的另一部分将所述多个家庭数字网络3与所述小区管理控制中心1耦接起来，以便构成小区内部局域网，完成各家庭数字网络3与小区管理控制中心1之间的交互通信；从而在整个小区范围内对各所述家庭数字网络3中的信息通信设备进行智能化控制和管理。还可以使小区管理和控制中心1与各种外部网络4，如Internet耦接，在这种情况下，就能够通过外部网络4对家庭数字网络3内的各信息通信设备进行远程控制和管理。

通过上述的详细描述可以看出，与国内外同类技术相比，本发明具有以下特点：

1)智能家居系统的内部网络和外部网络全部采用电力线作为通信介质。

2)各个家庭数字网络具有灵活性，既可以采用电力线低速通信网络，也可采用电力高速线通信网络，也可混合使用。

3)网络结构可以是总线式的集中结构，也可是基于TCP/IP的网络结构。

4)家庭数字网络和小区控制管理中心之间既可以通过电力线宽带接入系统进行信息交换，实现监视和控制，也可通过电话、XDSL、CABLE、无线局域网、GSM等方式实现信息交换。

5)具有小区监视、安全防卫、三表抄收、上网、远程图像监视、远程医疗、远程教育、家电和室内环境监控以及紧急按钮报警、短信报警、远程报警等功能，并能提供小区用电、用水、用气以及暖气负荷检测和预测分析功能。

智能家居自动化和电力线载波通信是两个蓬勃发展的崭新学科。随着电力线载波通信技术的发展，特别是电力线高速通信技术的发展和成熟，将电力线载波通信技术引入智能家居领域将会对智能家居的发展和普及起到积极的推动作用。本发明正是结合了上述两个学科的最新发展，提供了一种基于低压配电网、全电力线介质的，集Internet访问、表计抄收、家庭环境监控、小区安全布防、家电控制、数字化社区服务于一体的智能小区和智能家居自动化系统，为电力线通信技术和智能小区及家居自动化系统的结合应用提供了一种新的整体解决方案。

在整个系统的设计中，灵活运用了电力线通信技术，创新性地提出了基于全电力线的、结合智能化小区管理系统和智能家居自动化系统的整体解决方案，实现了电力线高速数据通信技术和智能家居系统的集成应用，很好地将电力线载波通信技术和智能家庭控制结合起来，使整套系统功能齐全，形成了更加完善的智能控制体系，从而更广泛地拓展了智能小区及智能家居自动化系统和电力线通信技术的应用。

虽然上面已经结合一个具体实施例对本发明进行了详细描述，但是，正如本领域技术人员所理解的，本发明并不受上述实施例及其各个构成部分的细节的限制。在不背离本发明的基本原理和精神实质的前提下，本领域技术人员还可以对上述实施例做出各种改动和变形。总之，本发明的保护范围只由附后的权利要求述限定。

Claims

1、一种基于全电力线的智能小区和智能家居自动化系统，其包括：

小区管理控制中心(1)，小区电力线接入网络(2)，以及多个家庭数字网络(3)，其中

每个所述家庭数字网络(3)通过现有的小区配电电力线路中属于各家庭内部的一部分将家庭内部各信息通信设备耦接起来；

所述小区电力线接入网络(2)通过所述现有的小区配电电力线路的另一部分将所述多个家庭数字网络(3)与所述小区管理控制中心(1)耦接起来，以便构成小区内部局域网，并完成各家庭数字网络(3)与小区管理控制中心(1)之间的交互通信；

从而，在现有小区配电电力线路的基础上，通过所述小区管理控制中心(1)和小区电力线接入网络(2)，对各所述家庭数字网络(3)中的信息通信设备进行小区范围内的智能化控制和管理。

2、如权利要求1所述的基于全电力线的智能小区和智能家居自动化系统，其中

所述小区管理控制中心(1)同时还与各种外部网络(4)耦接，以便使各所述家庭数字网络(3)同时也可以与所述外部网络进行交互通信，

从而，在现有小区配电电力线路的基础上，通过所述小区管理控制中心(1)和小区电力线接入网络(2)对各所述家庭数字网络(3)中的信息通信设备进行远程智能化控制和管理。

3、如权利要求1或2所述的基于全电力线的智能小区和智能家居自动化系统，其中，所述小区管理控制中心(1)包括：包含有中心控制服务器和控制工作站的小区管理控制单元(10)，以及外部网络接入网络路由器HUB(13)，该小区管理控制中心(1)是基于以太网的信息平台，其采用客户机/服务器C/S与浏览器/服务器B/S相结合的系统结构，从而通过所述小区电力线接入网络(2)对各所述家庭数字网络(3)内的信息通信设备进行小区范围内的控制和管理，或者使各所述家庭数字网络(3)与外部网络耦接，以便对所述家庭数字网络(3)内的信息通信设备进行远程智能化控制和管理。

4、如权利要求3所述的基于全电力线的智能小区和智能家居自动化系统，其中，所述小区电力线接入网络(2)包括：

由所述小区配电电力线路的另一部分构成的所述小区接入网络(2)内用于耦接各家庭数字网络(3)的数据通信传输通路；

在该小区电力线接入网络(2)与每个所述家庭数字网络(3)接口处分别设置的第一用户端设备(5)；

在该小区电力线接入网络(2)与所述外部网络接入网络路由器HUB(13)接口处设置的第二用户端设备(8)，并且所述第一用户端设备(5)和第二用户端设备(8)通过小区配变开关柜(21)耦接在一起，

从而，通过该小区电力线网络(2)实现各家庭数字网络(3)内的信息通信设备与小区控制管理中心(1)之间的相互通信，或者经由外部网络接入网络路由器HUB(13)实现与各外部网络之间相互通信。

5、如权利要求1或2所述的基于全电力线的智能小区和智能家居自动化系统，其中，所述各家庭数字网络(3)内的信息通信设备包括信息传输流量较大的高速信息通信设备和信息传输流量较小的低速信息通信设备，

所述低速信息通信设备形成以家庭控制终端HCT(6)为核心的集中控制系统，通过该集中控制系统完成对家庭内部各种低速信息通信设备的数据采集和控制，并且采用低压电力线载波的通信方式执行与每个所述家庭数字网络(3)之间的数据传输，为每个所述家庭控制终端HCT(6)分配固定的IP地址，从而实现所述小区控制管理中心(1)经由所述小区电力线接入网络(2)，通过所述HCT(6)对与该HCT相应的所述家庭数字网络(3)中的各低速信息通信设备进行的小区范围内的智能控制和管理，或者实现所述外部网络(4)经由所述小区电力线接入网络(2)，通过所述HCT(6)对与该HCT相应的所述家庭数字网络(3)中的各低速信息通信设备进行的远程智能化控制和管理，

所述高速信息通信设备通过不同于所述所述第一用户端设备(5)的第三用户端设备与所述小区接入网络(2)耦接，或者通过电话、XDSL、CABLE、无线局域网、GSM的方式与外部网络耦接，从而实现对所述高速信息通信设备的小区范围内的控制管理或远程控制管理。

6、如权利要求5所述的基于全电力线的智能小区和智能家居自动化系统，其中，所述第一用户端设备(5)、第二用户端设备(8)和第三用户端设备是数据传输速率为14Mbps、2Mbps或45Mbps的电力高速线载波通信设备PLC。

7、如权利要求6所述的基于全电力线的智能小区和智能家居自动化系统，其中，所述低速信息通信设备包括洗衣机，热水器等传统家电设备，所述高速信息通信设备包括个人计算机紧急呼救设备，实时视频监视系统等。

8、如权利要求6所述的基于全电力线的智能小区和智能家居自动化系统，其中，每个所述家庭数字网络(3)内的所有低速信息通信设备的信号I/O口均配置有从站模块，同时所述HCT(6)内部配置有主站模块，该主站模块和各个从站模块通过家庭内部现有的所述配电电力线路耦接，并且所述主站模块和从站模块相互配合工作，用于对所述家庭数字网络(3)内部的各低速信息通信设备完成下列操作中的至少一种：通过各从站模块采集来自相应的低速信息通信设备的物理量并将其转换为载波信号以上传给所述主站模块；通过所述主站模块向各所述从站模块下传来自所述HCT(6)的控制信号，以便对所述低速信息通信设备进行小区范围内的智能控制和管理或者进行远程智能化控制和管理。

9、如权利要求8所述的基于全电力线的智能小区和智能家居自动化系统，其中，每个所述家庭数字网络(3)内部的输入型低速信息通信设备由相应的HCT(6)的外设键盘进行开关控制，或者通过电话或互联网进行远程控制，从而实现布防、撤防、查询、家用电器控制等操作，

10、如权利要求8所述的基于全电力线的智能小区和智能家居自动化系统，其中，

每个所述家庭数字网络(3)内的低速信息通信设备包括采集单元和相应的所述从站模块，所述从站模块是电力线低速载波通信设备PLC，所述采集单元用于采集所述低速信息通信设备所产生的模拟量、脉冲量或开关量，由所述从站模块将所采集的物理量转换成载波信号，然后通过所述该家庭数字网络(3)内现有的配电电力线路将所述载波信号传送到所述主站模块，该主站模块将接收的载波信号转换为数字信号并上传给相应的HCT(6)；

所述的主站模块是电力线低速载波通信设备PLC，其内置在相应的HCT(6)中，用于实现各家庭数字网络(3)内部各低速信息通信设备之间的信息交换；

每个所述家庭数字网络(3)内所述高速信息通信设备所对应的所述第三用户端设备是基于TCP/IP协议的、具有通用网络接口的电力线高速载波通信设备PLC。

11、如权利要求10所述的基于全电力线的智能小区和智能家居自动化系统，其中，所述低速PLC采用窄带扩频技术来实现可靠的电力线数据传输，所述高速PLC采用正交频分多址OFDM、时分调制TDM或码分多址CDMA，以及信道编码技术，且信道MAC层协议采用改进的时分复用协议，从而将待传输数据进行优先级划分，保证实时性数据的传输要求。

12、如权利要求10所述的基于全电力线的智能小区和智能家居自动化系统，其中，所述低速PLC、高速PLC以及小区电力线接入系统(2)分别采用不同的频段，其中，低速PLC的频率范围为10-100KHz，高速PLC的频率范围为300KHz-1.5MHz，小区电力线接入系统(2)的频率范围为2MHz-30MHz。

13、一种在以小区为单位的住宅区域中实现基于全电力线的智能小区和智能家居自动化控制的方法，该方法包括以下步骤：

基于所述住宅区域现有的配电电力线路构建小区电力线接入网络(2)，以及多个家庭数字网络(3)，其中

通过现有的小区配电电力线路中属于各家庭内部的一部分将家庭内部各信息通信设备耦接起来，以便构成所述多个家庭数字网络(3)；

通过现有的小区配电电力线路的另一部分构成所述小区电力线接入网络(2)，以便将所述多个家庭数字网络(3)与小区管理控制中心(1)耦接起来以构成小区内部局域网，从而完成各家庭数字网络(3)与所述小区管理控制中心(1)之间的交互通信；

从而，在现有小区配电电力线路的基础上，通过所述小区管理控制中心(1)和小区电力线接入网络(2)，在整个小区范围内对各所述家庭数字网络(3)中的信息通信设备进行智能化控制和管理。

14、如权利要求13所述的在以小区为单位的住宅区域中实现基于全电力线的智能小区和智能家居自动化控制的方法，其中：

使所述小区管理控制中心(1)与各种外部网络(4)耦接，以便使各所述家庭数字网络(3)同时也可以与所述外部网络(4)进行交互通信，

15、如权利要求13或14所述的在以小区为单位的住宅区域中实现基于全电力线的智能小区和智能家居自动化控制的方法，其中，所述小区管理控制中心(1)包括：

包含有中心控制服务器和控制工作站的小区管理控制单元(10)，以及外部网络接入网络路由器HUB(13)，该小区管理控制中心(1)是基于以太网的信息平台，其采用客户机/服务器C/S与浏览器/服务器B/S相结合的系统结构，从而通过所述小区电力线接入网络(2)对各所述家庭数字网络(3)内的信息通信设备进行小区范围内的控制和管理，或者使各所述家庭数字网络(3)与所述外部网络(4)耦接，以便对各所述家庭数字网络(3)内的信息通信设备进行远程智能化控制和管理。

16、如权利要求15所述的在以小区为单位的住宅区域中实现基于全电力线的智能小区和智能家居自动化控制的方法，其中，通过所述小区配电电力线路的另一部分构成所述小区电力线接入网络(2)内用于耦接各家庭数字网络(3)的数据通信传输通路，其中：

在该小区电力线接入网络(2)与每个所述家庭数字网络(3)接口处分别设置第一用户端设备(5)；

在该小区电力线接入网络(2)与所述外部网络接入网络路由器HUB(13)接口处设置第二用户端设备(8)，并且所述第一用户端设备(5)和第二用户端设备(8)通过小区配变开关柜(21)耦接在一起，

17、如权利要求16所述的在以小区为单位的住宅区域中实现基于全电力线的智能小区和智能家居自动化控制的方法，其中，所述各家庭数字网络(3)内的信息通信设备包括信息传输流量较大的高速信息通信设备和信息传输流量较小的低速信息通信设备，

所述低速信息通信设备形成以家庭控制终端HCT(6)为核心的集中控制系统，通过该集中控制系统完成对家庭内部各种低速信息通信设备的数据采集和控制，并且采用低压电力线载波的通信方式执行与每个所述家庭数字网络(3)之间的数据传输，为每个所述家庭控制终端HCT(6)分配固定的IP地址，从而实现所述小区控制管理中心(1)经由所述小区电力线接入网络(2)，通过所述HCT(6)对与该HCT相应的所述家庭数字网络(3)中的各低速信息通信设备进行的小区范围内的智能控制和管理，或者实现所述外部网络(4)经由所述小区电力线接入网络(2)，通过所述HCT(6)对与该HCT相应的所述家庭数字网络(3)中的各低速信息通信设备进行的远程控制和管理，

18、如权利要求17所述的在以小区为单位的住宅区域中实现基于全电力线的智能小区和智能家居自动化控制的方法，其中，所述第一用户端设备(5)或第二用户端设备(8)和第三用户端设备是数据传输速率为14Mbps、2Mbps或45Mbps的电力高速线载波通信设备PLC。

19、如权利要求18所述的在以小区为单位的住宅区域中实现基于全电力线的智能小区和智能家居自动化控制的方法，其中，每个所述家庭数字网络(3)内的所有低速信息通信设备的信号I/O口均配置有从站模块，同时所述HCT(6)内部配置有主站模块，该主站模块和各个从站模块通过家庭内部现有的所述配电电力线路耦接，并且所述主站模块和从站模块相互配合工作，用于对所述家庭数字网络(3)内部的各低速信息通信设备完成下列操作中的至少一种：通过各从站模块采集来自相应的低速信息通信设备的物理量并将其转换为载波信号以上传给所述主站模块；通过所述主站模块向各所述从站模块下传来自所述HCT(6)的控制信号，以便实现对所述低速信息通信设备进行小区范围内的智能控制和管理或者远程智能化控制和管理。

20、如权利要求19所述的在以小区为单位的住宅区域中实现基于全电力线的智能小区和智能家居自动化控制的方法，其中，

所述第三用户端设备是基于TCP/IP协议的、具有通用网络接口的电力线高速载波通信设备PLC。

21、如权利要求20所述的在以小区为单位的住宅区域中实现基于全电力线的智能小区和智能家居自动化控制的方法，其中，所述低速PLC采用窄带扩频技术来实现可靠的电力线数据传输，所述高速PLC采用正交频分多址OFDM、时分调制TDM或码分多址CDMA，以及信道编码技术，且信道MAC层协议采用改进的时分复用协议，从而将待传输数据进行优先级划分，保证实时性数据的传输要求。

22、如权利要求20所述的在以小区为单位的住宅区域中实现基于全电力线的智能小区和智能家居自动化控制的方法，其中，所述低速PLC、高速PLC以及小区电力线接入系统(2)分别采用不同的频段，其中，低速PLC的频率范围为10-100KHz，高速PLC的频率范围为300KHz-1.5MHz，小区电力线接入系统(2)的频率范围为2MHz-30MHz。