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智能家居系统的几种常用通信协议探究,电气工程论文

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  • 2019-05-15
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简介 0概述 智能家居系统中,如果说通信线路是控制主机和各传感器、执行器之间沟通的桥梁,那么通信协议就是桥梁上的交通规则,只有定义1套实用的、高效的交通规则,内部的沟通才会更顺畅。

  0概述    智能家居系统中,如果说通信线路是控制主机和各传感器、执行器之间沟通的桥梁,那么通信协议就是桥梁上的交通规则,只有定义1套实用的、高效的交通规则,内部的沟通才会更顺畅。

    美国的斯坦福研究所于1979年成立了相应的研究会,并提出了家庭总线(HOMEBUS)技术。 美国电子工业协会于1983年组织专门机构制定家庭电气设计标准,于1988年编制了第一个用于家庭住宅的电气设计标准《家庭自动化系统与通讯标准》,也称家庭总线系统标准(HBS),在标准中明确表示,智能住宅必须具有家庭总线系统并且通过总线系统提供各种服务。

    人们对智能家居系统通信协议进行的研究,到目前为止已经取得了一些卓有成效的成果,包括X-10、KNX、LonWorks、Zigbee等。 并且,这些成果在智能家居的发展工程中,扮演了极其重要的作用。

然而,随着时代的发展,人们生活方式的多元化,传统的智能家居系统过分单一的功能已经无法再满足现代生活方式的需求。

    1几种常用的通信协议        X-10协议即国际标准电力载波通讯协议,是以电力线为连接介质,采用载波方式传送信号或者指令,用于对电子设备远程控制,已广泛应用于家庭安全监控、家用电器控制和住宅仪表数字读取等方面,具有扩展容易、功能灵活、无需单独布线等特点。 X-10由发送终端和多个接收终端组成,它们之间通过站地址编码的方式以示区别,使用时将各个终端分别插在插座上即可[1].        CAN简称制器局域网络(ControllerAreaNetwork),由德国BOSCH公司为汽车应用开发,是ISO国际标准化(ISO11898、ISO11519)的串行通信协议[1,2],它的出现不但为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持,并且还具有易开发、成本低等特点。 目前是国际上应用最广的现场总线之一,广泛应用于汽车、计算机控制系统、嵌入式工业控制、智能家居、楼宇自动化和医疗器械等行业中[2].        KNX起源于欧洲,主要用于楼宇和家居的分布式总线控制技术,在的住宅和楼宇控制领域是唯一全球性标准[3,4].KNX是一种与制造商和应用领域相独立的总线系统,将所有的总线设备连接到KNX传输介质上可以进行信息通讯。

KNX采用物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层的五层技术通信模型,物理层支持射频、电力线或双绞线。

KNX采用对等网络技术,网络上的设备理论上都能够实现相互通信,与基于主从结构的总线技术相比,KNX面临更多的互操作层面的问题。 因此,KNX技术定义了很详细的互操作规范,包括互操作模型和数据点类型等,较好地解决了来自不同厂家设备的互操作问题[5].        LonWorks是美国Echelon公司推出的现场总线技术,其核心技术是LonTalk协议和神经元芯片,神经元芯片都内嵌有LonTalk协议的固件,同时神经元芯片还具有通信和控制功能。

LonWorks网络采用分布式结构,实现网络上节点相互通信[6].LonWorks作为一种开放、互操作、全数字的现场总线技术,以实时性好、灵活性好、可靠性高等特点,赢得了相关领域的生产商、研究机构和用户的青睐,得到了极为广泛的应用,在智能家居中占据主导地位。

它可以采用电力线、同轴电缆、双绞线、光纤、红外线、无线电波等传输介质进行通信,并且支持多种传输介质混合使用,采用电力线作为传输介质,不需要单独布线,具有简单、易扩展、易维护等特性[7].        Modbus由Modicon在1979年提出,是一种用于电子控制器上的通用语言,也是全球第一个真正用于工业现场的总线协议,Modbus现已经成为国家标准GB/T19582-2008[8].ModBus网络实际上是一个工业通信系统,由计算机和可编程序控制器通过公用或者专用线路连接而成,其系统结构包括硬件、软件,它可应用于各种数据采集和过程监控。 ModBus网络允许一个主站,所有通信都由主站发出,支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备作为电气通信接口。

Modebus是一种标准、开放、支持多种电气接口的通信协议,并且具有帧格式简单、紧凑、通俗易懂等特点[9].  许奎.智能家居通信协议综述[J].仪器仪表用户,2017(02).相关内容推荐。

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