专利名称：基于电力网的插排控制系统及方法
技术领域：
本发明涉及自动控制技术领域，具体涉及一种基于电力网的插排控制系统及方法。
背景技术：
随着信息技术的发展，智能家居进入人们生活，智能插排也进入了人们的生活，拥有电话远程控制智能插排，就能放心享受惬意生活！外出时，您不用为忘记关闭电器电源而烦恼，不用担心家里的鱼缸是否断电，自动浇水机供电是否正常，全家外出旅行时，您不
用担心家中长时间未亮灯而被小偷光顾，在回家前打开电热毯------现在市面上的智能
插排有:智能定时安全插排，无线遥控开关插排，电话远程控制智能型插排等等，但是他们多个插排之间没有通信，每个都要有单独的电话线，成本高，而采用电力载波通信利用电力线组建局域网，不用重新架线，也没有无线通信的电磁辐射，组建网络实现家庭内部每个角落的远程控制实现了低成本， 无辐射的远程多个智能插排控制。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种基于电力网的插排控制系统及方法。本发明的技术方案是:
一种基于电力网的插排控制系统，包括移动终端、GSM无线通信模块、主控单元、从控单元和插排状态检测控制电路；
所述移动终端用于以短信形式下发操作指令给主控单元；
所述GSM无线通信模块用于接收移动终端以短信形式下发的操作指令并传输至主控单兀；GSM为Global System for Mobile Communications的缩写，意为全球移动通信系统；
所述主控单元用于根据短信形式的操作指令确定该指令要控制的从控单元，并经电力线传输至该从控单元；
所述从控单元用于接收经电力线传输的指令并驱动插排状态检测控制电路控制插排开关导通或断开；
所述插排状态检测控制电路用于检测和控制插排开关导通或断开状态。所述移动终端和GSM无线通信模块分别装有SM卡。所述主控单元安装在家庭空间内，从控单元安装在各家用电器所在位置。所述GSM无线通信模块与主控单元相连，主控单元和从控单元分别连接到电力线上，插排状态检测控制电路输入端与主控单元相连，插排状态检测控制电路输出端与插排开关相连。所述主控单元和从控单元均为电力载波通信模块，电力载波通信模块包括控制芯片和电力通信模块；
控制芯片连接电力通信模块，电力通信模块连接到电力线上； GSM无线通信模块连接到主控单元的控制芯片，插排状态检测控制电路的输入端连接至IJ从控单元的控制芯片，插排状态检测控制电路输出端连接到插排的开关电线上。所述电力通信模块包括第一电力猫芯片、第二电力猫芯片、第一电力载波前置电路、第二电力载波前置电路和信号耦合器；控制芯片连接第一电力猫芯片，第一电力猫芯片连接第二电力猫芯片，第二电力猫芯片分别连接第一电力载波前置电路和第二电力载波前置电路，第一电力载波前置电路和第二电力载波前置电路分别连接到信号耦合器，信号耦合器连接到电力线上。所述第一电力载波前置电路用于对第二电力猫芯片的输出信号进行低通滤波。
所述第二电力载波前置电路用于对信号耦合器的反馈信号进行带通滤波。采用所述的基于电力网的插排控制系统进行插排控制的方法，包括以下步骤 步骤1:在移动终端和GSM无线通信模块分别安装SIM卡；
步骤2、在家庭空间内安装一个主控单元，并在家庭空间内的各家用电器位置安装从控单元；
步骤3 :通过移动终端设置GSM无线通信模块的SM卡电话号码并设置密码；
步骤4 :使用者根据要控制的从控单元和定时时间，通过移动终端编辑短信并发送；步骤5 =GSM无线通信模块接收移动终端发送的短信，并将该短信转换为电信号传输至主控单元；
步骤6 :主控单元根据接收到的信号形成控制指令，并与要控制的从控单元通过电力线建立通信，从控单元接收控制指令并定时；
步骤7 :从控单元根据控制指令驱动插排状态检测控制电路控制插排开关导通或断开，在定时时间内保持该导通或断开状态；
步骤8 :通过各从控单元将其连接的插排的状态经电力线传输至主控单元，该插排状态信息经GSM无线通信模块以短信形式发送至移动终端，并通过移动终端显示。有益效果
本发明采用电力载波通信模块作为系统主控单元和从控单元，并通过电力线进行通信，组建局域网，避免了重新架线，节约了成本，且没有无线通信的电磁辐射，通过局域网实现对家庭空间内部的各个电器所使用的插排智能控制，采用电力线进行通信也提高了传输质量和传输速度。
图1是本发明具体实施方式
的基于电力网的插排控制系统结构框 图2是本发明具体实施方式
的GSM无线通信模块结构框 图3是本发明具体实施方式
的GSM无线通信模块电路原理 图4是本发明具体实施方式
的主控单元和从控单元结构及连接示意 图5是本发明具体实施方式
的电力通信模块结构框 图6是本发明具体实施方式
的第一电力载波前置电路原理 图7是本发明具体实施方式
的第二电力载波前置电路原理 图8是本发明具体实施方式
的第一电力猫芯片和第二电力猫芯片外围电路原理 图9是本发明具体实施方式
的电源电路； 图10是本发明具体实施方式
的插排状态检测控制电路原理 图11是本发明具体实施方式
的控制芯片电路 图12是本发明具体实施方式
的控制芯片接口电路 图13是本发明的具体实施方式
的INT5500芯片的电路 图14是本发明的具体实施方式
的INT1200芯片的接口电路图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细说明。如图1所示，本实施方式中，基于电力网的插排控制系统，包括移动终端、GSM无线通信模块、主控单元、从控单元和插排状态检测控制电路；
本实施方式中，采用安卓手机作为移动终端，手机中安装SIM卡，该手机通过GSM无线通信模块与主控单元以短信形式进行通信；
GSM无线通信模块用于实现安卓手机与主控单元之间的通信；
该GSM无线通信模块选用西门子公司的TC35I模块，西门子工业GSM模块TC35I是一个支持中文信息的工业级GSM模块，工作在EGSM900和GSM1800双频段，电源范围为直流
3.3-4. 8V，电流消耗一休眠状态为3. 5mA,发射状态为300mA (平均)，2. 5A峰值；可以传送语音和数字信号，功耗在EGSM900 (4类)和GSM1800 (I类)分别为2W和IW，通过接口连接器和天线连接器分别连接SM卡读卡器和天线。SM电压为3V/1. 8V，TC35i的数据接口(CMOS电平)通过AT命令可双向传输指令和数据，可选波特率为300b/s 115kb/s，自动波特率为1. 2kb/s 115kb/s。它支持 Text 和 PDU 格式的 SMS(Short Message Service短消息)，可通过AT命令或关断信号实现重启和故障恢复。TC35I模块的结构如图2所示，该模块包括天线、天线插座、GSM射频部分、电源ASIC、FLASH、GSM基带处理器和ZIF连接器，其中，电源ASIC分别为GSM射频部分、GSM基带处理器和ZIF连接器供电，GSM基带处理器外接有FLASH，GSM射频部分设有天线插座，天线安装在天线插座上。TC35I模块的电路原理如图3所示，其中SM_CARD为SM卡槽所在位置。TC35I模块通过串口与主控单元进行通信，当JFT为低电平时，TC35I模块开始启动，此时LED6_1开始快速闪烁，当该显示灯闪烁速度变慢，而且闪烁比较有规律的时候，TC35I模块启动完毕，可以正常工作。主控单元和从控单元结构及连接如图4所示，主控单元和从控单元均为电力载波通信模块，电力载波通信模块包括控制芯片和电力通信模块。GSM无线通信模块连接控制芯片，控制芯片连接电力通信模块；主控单元和各从控单元分别连接到电力线上，控制芯片选用STM32F107VC型号的控制芯片。控制芯片电路如图11所示，主要包括时钟电路、STM32与INT5500、INT1200、GSM模块、JTAG的引脚连接。控制芯片接口电路如图12所示。电力通信模块结构如图5所示，电力通信模块包括第一电力猫芯片、第二电力猫芯片、第一电力载波前置电路、第二电力载波前置电路和信号耦合器；电力通信模块中，第一电力猫芯片型号为INT5500,第二电力猫芯片型号为INT1200,信号稱合器米用型号为PS2561-1-V-A的光电耦合器。电力载波通信模块主要使用了 INT5500和INT1200来组合实现将数据无缝的从以太网到电力网中。INT5500电路如图13所示，INT1200接口电路如图14所示。每一个INT5500芯片启动都需要配置一块flash，系统使用的是M25P10。由于实现TCP/IP协议，每一个设备的物理地址都不能相同，必须在flash数据中更改器物理地址，烧写flash通过SPI总线实现，系统中采用stm32fl07作为控制芯片对flash进行烧写。M25P10的存储命令如表I所示，
表I M25P10的存储命令
权利要求
1.一种基于电力网的插排控制系统，其特征在于:包括移动终端、GSM无线通信模块、主控单元、从控单元和插排状态检测控制电路； 所述移动终端用于以短信形式下发操作指令给主控单元； 所述GSM无线通信模块用于接收移动终端以短信形式下发的操作指令并传输至主控单元； 所述主控单元用于根据短信形式的操作指令确定该指令要控制的从控单元，并经电力线传输至该从控单元； 所述从控单元用于接收经电力线传输的指令并驱动插排状态检测控制电路控制插排开关导通或断开； 所述插排状态检测控制电路用于检测和控制插排开关导通或断开状态。
2.根据权利要求1所述的基于电力网的插排控制系统，其特征在于:所述移动终端和GSM无线通信模块分别装有SM卡。
3.根据权利要求1所述的基于电力网的插排控制系统，其特征在于:所述主控单元安装在家庭空间内，从控单元安装在各家用电器所在位置。
4.根据权利要求1所述的基于电力网的插排控制系统，其特征在于:所述GSM无线通信模块与主控单元相连，主控单元和从控单元分别连接到电力线上，插排状态检测控制电路输入端与主控单元相连，插排状态检测控制电路输出端与插排开关相连。
5.根据权利要求1所述的基于电力网的插排控制系统，其特征在于:所述主控单元和从控单元均为电力载波通信模块，电力载波通信模块包括控制芯片和电力通信模块； 控制芯片连接电力通信模块，电力通信模块连接到电力线上； GSM无线通信模块连接到主控单元的控制芯片，插排状态检测控制电路的输入端连接至IJ从控单元的控制芯片，插排状态检测控制电路输出端连接到插排的开关电线上。
6.根据权利要求5所述的基于电力网的插排控制系统，其特征在于:所述电力通信模块包括第一电力猫芯片、第二电力猫芯片、第一电力载波前置电路、第二电力载波前置电路和信号耦合器；控制芯片连接第一电力猫芯片，第一电力猫芯片连接第二电力猫芯片，第二电力猫芯片分别连接第一电力载波前置电路和第二电力载波前置电路，第一电力载波前置电路和第二电力载波前置电路分别连接到信号耦合器，信号耦合器连接到电力线上。
7.根据权利要求6所述的基于电力网的插排控制系统,其特征在于:所述第一电力载波前置电路用于对第二电力猫芯片的输出信号进行低通滤波。
8.根据权利要求6所述的基于电力网的插排控制系统,其特征在于:所述第二电力载波前置电路用于对信号耦合器的反馈信号进行带通滤波。
9.采用权利要求1所述的基于电力网的插排控制系统进行插排控制的方法，包括以下步骤: 步骤1:在移动终端和GSM无线通信模块分别安装SIM卡； 步骤2、在家庭空间内安装一个主控单元，并在家庭空间内的各家用电器位置安装从控单元； 步骤3:通过移动终端设置GSM无线通信模块的SM卡电话号码并设置密码； 步骤4:使用者根据要控制的从控单元和定时时间，通过移动终端编辑短信并发送； 步骤5 =GSM无线通信模块接收移动终端发送的短信，并将该短信转换为电信号传输至主控单元； 步骤6:主控单元根据接收到的信号形成控制指令，并与要控制的从控单元通过电力线建立通信，从控单元接收控制指令并定时； 步骤7:从控单元根据控制指令驱动插排状态检测控制电路控制插排开关导通或断开，在定时时间内保持该导通或断开状态； 步骤8:通过各从控单元将其连接的插排的状态经电力线传输至主控单元，该插排状态信息经GSM无线通信模 块以短信形式发送至移动终端，并通过移动终端显示。
全文摘要
一种基于电力网的插排控制系统及方法，该系统包括移动终端、GSM无线通信模块、主控单元、从控单元和插排状态检测控制电路；移动终端用于以短信形式下发操作指令给主控单元；GSM无线通信模块用于接收移动终端以短信形式下发的操作指令并传输至主控单元；主控单元用于根据短信形式的操作指令确定该指令要控制的从控单元，并经电力线传输至该从控单元；从控单元用于接收经电力线传输的指令并驱动插排状态检测控制电路控制插排开关导通或断开；插排状态检测控制电路用于检测和控制插排开关导通或断开状态。采用电力载波通信模块作为主控单元和从控单元，并通过电力线进行通信，组建局域网，实现对家庭空间内部的各个电器所使用的插排智能控制。
文档编号H04B3/54GK103078406SQ20131000720
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月8日 优先权日2013年1月8日
发明者王骄, 王龙, 杨荣, 檀明亮, 吕日清 申请人:东北大学