本文關(guān)鍵詞：基于PLC的智能家居系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究及實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：隨著電子信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器組網(wǎng)等技術(shù)的迅猛發(fā)展,人民的生活水平不斷提高,互聯(lián)網(wǎng)對人們衣食住行等方面的影響越來越大。目前,傳統(tǒng)的家電設(shè)備己無法滿足人們對家居生活智能化、人性化、舒適化等一系列的要求。因此如何便捷地通過互聯(lián)網(wǎng)對家電設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制并形成一套完整的智能家居系統(tǒng)成為近幾年的研究熱點(diǎn)。組建智能家居網(wǎng)絡(luò)的媒介多種多樣,可將其分為兩大類：無線方式和有線方式。無線方式主要包括藍(lán)牙、紅外線及ZigBee等,但是隨著生活中各種無線設(shè)備的普及,人們?nèi)找骊P(guān)注無線輻射對身體造成的潛在影響。因此,以電力線、電話線、同軸電纜等為代表的有線方式會有更大的發(fā)展空間,尤其是電力載波通信有著無需再次布線、成本低、適合舊有房子的智能化改造等優(yōu)點(diǎn)。針對現(xiàn)有智能家居中組網(wǎng)方式的優(yōu)缺點(diǎn),提出了基于WiFi和低壓電力載波通信的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,解決了以往的電力載波通信系統(tǒng)不易于連入互聯(lián)網(wǎng)以及不易于在手持終端上實(shí)現(xiàn)集中控制的問題。由于電力線的設(shè)計(jì)初衷是傳輸電能,并不是專門的信號傳輸介質(zhì)。針對將其作為信號傳輸通道時(shí),阻抗特性難定,噪聲干擾強(qiáng),信號衰減嚴(yán)重及多徑干擾等特點(diǎn),分析了低壓電力線的相關(guān)特性并建立了實(shí)用的信道模型,模型涵蓋了電力線信道上眾多的信道特征,有利于加深對電力線信道的理解,為以下章節(jié)調(diào)制解調(diào)技術(shù)的研究、仿真設(shè)計(jì)參數(shù)的選取打下了基礎(chǔ)。然后針對可用于電力載波系統(tǒng)中的傳統(tǒng)調(diào)制技術(shù)、擴(kuò)頻通信以及正交頻分復(fù)用等技術(shù),進(jìn)行了仿真設(shè)計(jì)和參數(shù)對比,研究表明：OFDM技術(shù)是在低壓電力配電網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)高速數(shù)字傳輸?shù)睦硐脒x擇。針對電力線信道中符號間干擾、多徑效應(yīng)等問題,在電力載波芯片HT8560C原有調(diào)制機(jī)理的基礎(chǔ)上,結(jié)合OFDM系統(tǒng)調(diào)制與解調(diào)原理,重點(diǎn)研究了理想同步情況下,加循環(huán)前綴前后和不同的信噪比對OFDM系統(tǒng)性能的影響,研究表明：加入循環(huán)前綴雖然會損失一定的功率并影響信息的傳輸速率,但可以消除符號間干擾,并能顯著提高對多徑干擾的抵抗能力。而且隨著輸入信噪比的增加,系統(tǒng)的誤碼率降低,性能得到提升。最后,利用實(shí)習(xí)公司資源,基于電力載波芯片HT8560C在硬件方面設(shè)計(jì)了智能AP、智能開關(guān)等終端模塊,軟件方面編寫了硬件驅(qū)動軟件、上位機(jī)客戶端軟件及基于ANDROID的客戶端軟件等,最終形成了一套完整的基于WiFi和低壓電力載波的智能家居系統(tǒng)并對系統(tǒng)的通信距離、抗干擾性及整體的通信效果進(jìn)行了測試,測試結(jié)果表明：該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對家庭設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制,并且在實(shí)時(shí)性、可靠性及通信距離等方面可以滿足智能家居的要求。
【關(guān)鍵詞】：智能家居 低壓電力載波通信 調(diào)制技術(shù) 正交頻分復(fù)用技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP273;TU855
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 智能家居系統(tǒng)概述9
• 1.2 智能家居的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.3 智能家居傳輸媒介及電力載波通信介紹11-14
• 1.3.1 智能家居傳輸媒介及組網(wǎng)方式11-13
• 1.3.2 電力載波通信的發(fā)展及應(yīng)用13-14
• 1.4 論文主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排14-16
• 第二章 智能家居設(shè)計(jì)中PLC通信信道模型的建立16-26
• 2.1 低壓電力載波通信的基本原理16-17
• 2.2 低壓電力載波通信信道特點(diǎn)17-22
• 2.2.1 低壓電力線上阻抗特性分析17-18
• 2.2.2 低壓電力線上噪聲特性分析18-19
• 2.2.3 低壓電力線上信道衰減特性分析19-21
• 2.2.4 信道模型的建立21-22
• 2.3 電力載波通信調(diào)制技術(shù)22-25
• 2.3.1 傳統(tǒng)電力載波通信理論22-23
• 2.3.2 擴(kuò)頻載波通信技術(shù)23-24
• 2.3.3 正交頻分復(fù)用技術(shù)24-25
• 2.3.4 幾種調(diào)制技術(shù)的比較與選擇25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第三章 OFDM技術(shù)在電力載波通信中的應(yīng)用研究26-42
• 3.1 OFDM技術(shù)的應(yīng)用及載波芯片的選擇26-28
• 3.1.1 OFDM技術(shù)的應(yīng)用26
• 3.1.2 電力載波芯片的選擇26-28
• 3.2 OFDM技術(shù)原理及關(guān)鍵技術(shù)28-33
• 3.2.1 基于IFFT/FFT的OFDM系統(tǒng)模型28-30
• 3.2.2 OFDM信號的頻譜特性30-31
• 3.2.3 OFDM系統(tǒng)的調(diào)制與解調(diào)31-33
• 3.3 循環(huán)前綴及信噪比對系統(tǒng)性能的影響分析33-41
• 3.3.1 循環(huán)前綴對系統(tǒng)性能的影響33-35
• 3.3.2 信噪比對系統(tǒng)性能的影響35-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第四章 基于PLC的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)42-70
• 4.1 智能家居系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)42-44
• 4.1.1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)原則42
• 4.1.2 系統(tǒng)預(yù)實(shí)現(xiàn)的主要功能42
• 4.1.3 系統(tǒng)的組網(wǎng)方式42-44
• 4.2 系統(tǒng)的關(guān)鍵硬件及電路設(shè)計(jì)44-54
• 4.2.1 電力載波通信終端的設(shè)計(jì)44-51
• 4.2.2 AP模塊的設(shè)計(jì)51-52
• 4.2.3 電力載波終端模塊的應(yīng)用52-54
• 4.3 硬件驅(qū)動軟件的設(shè)計(jì)54-56
• 4.3.1 應(yīng)用層功能概述54-55
• 4.3.2 載波處理流程55
• 4.3.3 載波芯片中動態(tài)路由算法55-56
• 4.4 智能家居控制協(xié)議的設(shè)計(jì)56-57
• 4.4.1 通用協(xié)議56-57
• 4.4.2 控制燈協(xié)議的例舉57
• 4.5 基于Android的控制終端軟件的設(shè)計(jì)57-65
• 4.5.1 終端控制軟件結(jié)構(gòu)圖58
• 4.5.2 賬號管理模塊設(shè)計(jì)58-60
• 4.5.3 設(shè)備管理模塊設(shè)計(jì)60-63
• 4.5.4 AP模塊管理設(shè)計(jì)63-65
• 4.6 系統(tǒng)展示與測試65-69
• 4.6.1 系統(tǒng)的硬件測試65-67
• 4.6.2 系統(tǒng)的軟件測試67-68
• 4.6.3 系統(tǒng)的展示與結(jié)果分析68-69
• 4.7 本章小結(jié)69-70
• 第五章 總結(jié)與展望70-72
• 參考文獻(xiàn)72-75
• 致謝75-77
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄77-79

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