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PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控智能家居,看如何實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)
本文來(lái)源:www.wb78111.com  發(fā)表日期:2021/3/4

隨著研究的深入,智能家居系統(tǒng)也多樣化了,但由于工作的需要,人們不能一直監(jiān)控自己的家居環(huán)境安全,這就需要一個(gè)遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)監(jiān)控的智能家居系統(tǒng)。針對(duì)這種情況,設(shè)計(jì)了一套以可編程序控制器(PLC)為核心處理器的智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)將PLC與當(dāng)前成熟的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和移動(dòng)電話移動(dòng)通信(GSM)技術(shù)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶家庭環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

遠(yuǎn)程監(jiān)控是指遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)通信系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。其目的是突破區(qū)域和環(huán)境的限制,實(shí)現(xiàn)集中、高水平的監(jiān)測(cè),終實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)資源和社會(huì)資源的優(yōu)化配置。智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要是指以控制器為核心,有效連接和控制家居中的各種傳感器、攝像機(jī)和控制器,通過(guò)遠(yuǎn)程通信技術(shù)和遠(yuǎn)程終端對(duì)家居環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的系統(tǒng)。

智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要包括:控制主機(jī)、智能家居監(jiān)控子系統(tǒng)和遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。

智能家居監(jiān)控子系統(tǒng)包括智能照明系統(tǒng)、家用電器控制系統(tǒng)、智能窗簾控制系統(tǒng)、火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、防盜報(bào)警系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、暖通空調(diào)系統(tǒng)和電動(dòng)門(mén)鎖門(mén)禁系統(tǒng)。消防監(jiān)控系統(tǒng)、電鎖門(mén)禁系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和防盜報(bào)警系統(tǒng)構(gòu)成了智能家居安全監(jiān)控系統(tǒng)。

家居安全報(bào)警:通過(guò)溫濕度傳感器、煙霧傳感器和電子門(mén)禁系統(tǒng),共同實(shí)現(xiàn)家居的安全功能。

當(dāng)家中發(fā)生泄漏,有人入侵時(shí),系統(tǒng)可以通過(guò)遠(yuǎn)程終端快速向安全職能部門(mén)發(fā)送報(bào)警信號(hào),避免嚴(yán)重?fù)p失。

家庭狀況實(shí)時(shí)監(jiān)控:系統(tǒng)通過(guò)家庭視頻監(jiān)視器、攝像機(jī)等設(shè)備采集家庭狀況圖像信息,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或移動(dòng)通信終端網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)遠(yuǎn)程訪問(wèn)家庭控制器,控制相應(yīng)指令,實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

家電遠(yuǎn)程控制:系統(tǒng)通過(guò)家電控制模塊對(duì)家電的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控,對(duì)采集到的信息進(jìn)行分析和處理,并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程發(fā)送用戶指令,對(duì)各種家電進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

PLC是一種專用于自動(dòng)控制的計(jì)算機(jī)。它采用面向用戶的可編程存儲(chǔ)器,用于內(nèi)部程序存儲(chǔ)、順序控制、邏輯運(yùn)算執(zhí)行、定時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算等指令,通過(guò)模擬或數(shù)字輸入輸出控制各種機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程。

早期的多功能工控領(lǐng)域由于其性價(jià)比高、穩(wěn)定性好、應(yīng)用靈活、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),已逐漸應(yīng)用于民用家居和公共場(chǎng)所等領(lǐng)域。

該系統(tǒng)的核心控制器是三菱公司生產(chǎn)的微型可編程控制器。其基本單元為16/32/48/65/80/128點(diǎn),每個(gè)單元通過(guò)I/O擴(kuò)展單元擴(kuò)展到256個(gè)I/O點(diǎn)。

fx2n-32mr-001控制器具有豐富的組件資源、多種串行通信模塊和網(wǎng)絡(luò)通信功能。fx2n-32mr-001控制器的總輸入輸出點(diǎn)數(shù)為32點(diǎn)。

本文設(shè)計(jì)了一種基于PLC的智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的總體框架如圖2所示。

圖2基于PLC的智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)框架該系統(tǒng)主要包括三個(gè)模塊,分別是智能家居監(jiān)控子系統(tǒng)模塊、控制主機(jī)模塊和遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控模塊。

智能家居監(jiān)控子系統(tǒng)模塊包括智能照明、家電控制、窗簾控制、視頻監(jiān)控、電鎖門(mén)禁控制、防盜報(bào)警、空調(diào)控制、煙霧監(jiān)控等。

其中,智能照明主要用于控制家庭中燈具的不同開(kāi)關(guān)組合,實(shí)現(xiàn)各種照明場(chǎng)景和氛圍功能;窗簾控制主要用于控制開(kāi)關(guān)窗指令,實(shí)現(xiàn)防雨或通風(fēng)功能;煙霧監(jiān)測(cè)主要用于讀取煙霧傳感器產(chǎn)生的模擬信號(hào),分析室內(nèi)空氣環(huán)境,預(yù)防火災(zāi)。

防盜監(jiān)控主要是讀取人體傳感器的數(shù)據(jù),分析家中是否有外人進(jìn)入房間,從而實(shí)現(xiàn)預(yù)警功能?照{(diào)控制主要是通過(guò)PLC控制主機(jī)的空調(diào)控制命令,通過(guò)紅外遙控器對(duì)空調(diào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā),對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

視頻監(jiān)控和電鎖門(mén)禁主要是根據(jù)攝像頭采集的圖像信息,分析家庭中老人和兒童的生活狀況、客人的來(lái)訪情況等,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控人員的安全功能。

在這個(gè)模塊中,有許多傳感器、攝像機(jī)和控制器的應(yīng)用。輸出端與PLC的輸入端相連。通過(guò)編寫(xiě)PLC程序,可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)子系統(tǒng)的信息傳輸、分析、命令等控制功能,實(shí)現(xiàn)家庭智能化。

控制主機(jī)采用上述可編程控制器,是智能家居系統(tǒng)的控制核心,負(fù)責(zé)信息的采集、分析、處理和指令控制任務(wù)。遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)模塊主要用于實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶家庭環(huán)境狀況的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能,具體描述如下。

根據(jù)系統(tǒng)框圖,首先將家庭監(jiān)控系統(tǒng)采集的各子系統(tǒng)的信息傳送給控制主機(jī)PLC。然后控制主機(jī)PLC根據(jù)采集到的信息,通過(guò)對(duì)程序的分析和處理,得到家庭中各種環(huán)境的狀態(tài)信息。

在這個(gè)過(guò)程中,用戶可以控制主機(jī),實(shí)現(xiàn)他們想要傳達(dá)給家庭環(huán)境和設(shè)施的指令。

來(lái)自主機(jī)的信息可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或移動(dòng)通信(GSM)遠(yuǎn)程傳輸給用戶。用戶可以通過(guò)遠(yuǎn)程終端實(shí)時(shí)獲取家中的信息,并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向家中的控制主機(jī)發(fā)出指令,從而達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。

智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊主要由兩部分組成:一是以手機(jī)移動(dòng)通信(GSM)的形式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。

該系統(tǒng)主要利用GSM網(wǎng)絡(luò)中的短消息業(yè)務(wù)(SBS)實(shí)現(xiàn)智能家居的遠(yuǎn)程控制和狀態(tài)管理。GSM短消息模塊采用西門(mén)子TC35i短消息模塊,與PLC相連

數(shù)據(jù)傳輸采用異步傳輸串行通信方式。PLC可以將家庭系統(tǒng)的信息以短信的形式發(fā)送到用戶的手機(jī)上,同時(shí)用戶也可以通過(guò)短信向PLC發(fā)送命令。PLC可以通過(guò)短信內(nèi)容控制各個(gè)智能家居子系統(tǒng)模塊,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。

其次,計(jì)算機(jī)通過(guò)TCP/IP協(xié)議與PLC控制器連接,PLC控制器通過(guò)計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件通過(guò)web進(jìn)行控制。

在此過(guò)程中,用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)訪問(wèn)自己家的IP地址,獲取家中采集的數(shù)據(jù),獲取家中各子系統(tǒng)的運(yùn)行情況,輸入控制PLC控制器的命令,實(shí)現(xiàn)對(duì)智能家居系統(tǒng)功能的遠(yuǎn)程訪問(wèn)和監(jiān)控。

本文設(shè)計(jì)的智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)充分應(yīng)用了當(dāng)前成熟的PLC技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)和手機(jī)通信技術(shù)。結(jié)合家庭各子系統(tǒng)項(xiàng)目,實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)家庭各種應(yīng)用功能的遠(yuǎn)程控制,實(shí)現(xiàn)家庭智能化、遠(yuǎn)程化、多樣化的監(jiān)控管理。

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的TCP/IP協(xié)議和移動(dòng)通信中的短消息業(yè)務(wù)是成熟穩(wěn)定的業(yè)務(wù)協(xié)議;谶@兩種技術(shù),用戶可以靈活、方便、可靠、穩(wěn)定、集中、快速地對(duì)家居環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控和管理,營(yíng)造一個(gè)舒適、安全的居住環(huán)境。本文只給出了智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的框架,描述了系統(tǒng)各模塊的功能和連接方式,沒(méi)有設(shè)計(jì)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)軟件,這是本文的不足,也是下一步的研究方向。

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