一種基於無線傳感器網絡的智能家居系統的製作方法
2023-05-14 00:13:56
本實用新型涉及一種智能家居系統，特別涉及一種基於無線傳感器網絡的智能家居系統。
背景技術：
隨著計算機技術、網絡技術、控制技術及人工智慧等的飛躍發展，智能化社會已成為新世紀的發展趨勢。在此之下，智能家居也隨之迅猛發展起來。智能家居概念起源於20世紀80年代初的美國，稱之為SmartHome。其經歷了4代的發展：第一代是通過同軸線及兩芯線完成家庭組網，進而實現燈光、窗簾及少量的安防控制等；第二代是通過總線及IP技術組網，能夠完成可視對講及安防的業務；第三代是集中化的智能控制系統，由中控機完成安防、計量等方面的功能；第四代則基於物聯網技術可根據用戶需求實現個性化的功能。
與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統的居住功能，同時能夠提供信息交互功能，使得人們能夠在外部查看家居信息和控制家居的相關設備，便於人們有效安排時間，使得家居生活更加安全、舒適。系統包含網際網路、智能家電、控制器、家居網絡及網關。而智能家居的網絡與網關是智能家電設備間、網際網路及用戶之間能夠信息交互的關鍵環節，是開發和設計階段的重要內容和難點。智能家居最終目標是讓家居環境更舒適、更安全、更環保、更便捷。物聯網的出現使得現在的智能家居系統功能更加豐富、更加多樣化和個性化。其系統功能主要集中在智能照明控制、智能家電控制、視頻聊天及智能安防等。每個家庭可根據需求進行功能的設計、擴展或裁減。
如何將物聯網和智能家居有機的結合起來，通過物聯網技術方便智能家居的配備和使用，是本實用新型要實現的主要目標。
技術實現要素：
本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的。
一種基於無線傳感器網絡的智能家居系統，該系統包括：智能家居終端、中央處理單元、控制檢測單元、環境檢測單元、智能家居終端監測單元、通信單元、電源單元、220電網接入單元，其特徵在於：
環境檢測單元包括：用於檢測空氣品質的PM2.5檢測傳感器；用於檢測空氣透亮程度的能見度檢測傳感器；
智能家居終端監測單元包括：用於檢測智能家居終端的用電量的電量檢測單元；用於檢測智能家居終端開啟的時長的時間檢測單元；
控制檢測單元包括：用於對智能家居終端的運行狀態進行調整的運行狀態控制單元；用於對智能家居終端功率的用電量的信息進行採集的採集單元；根據控制監測單元對智能家居終端的功率的用電量信息進行分析和預警的報警單元。
進一步的，還包括：將智能家居終端運行的情況或者預警信息傳送到大屏幕或者移動終端上的信息發布單元。
進一步的，智能家居終端與智能家居終端相互連接，組成智能家居物聯網；智能家居終端到智能家居終端的通信採用電力線載波通信(PLC)。
進一步的，為智能家居系統配置光伏發電設備，鋪設在屋頂和外立面。
進一步的，為智能家居系統配置小型風力發電設備，安裝在一層開闊的院子。
進一步的，智能家居終端為電視、空調、冰箱、門、網關、音視頻設備、照明系統、窗簾、電飯煲、監控設備、報警器中的一種或幾種。
本實用新型的優點在於：將計算機技術、數位化技術及信息技術應用於傳統家電，使家電具備智能化和信息網絡功能。與傳統家電相比，除了具備傳統家電功能外，還具有遠程控制、遠程維護及防盜報警的功能。另外把家庭本地存儲的量測數據，能效計算所需的計算資源全部上移至智能家居伺服器，實現能效數據、計算資源及能效管理的「雲化」。這樣不僅能簡化家庭終端的設計，減少其製造成本，有利於大量推廣和實施。而且容易產生「聚集效應」，智能家居伺服器聚集了大量具有類似負荷容量、負荷特性的用戶，通過分析大量用戶的用電量、負荷特徵等數據，可以更好地為用戶提供節能指導。
附圖說明
通過閱讀下文優選實施方式的詳細描述，各種其他的優點和益處對於本領域普通技術人員將變得清楚明了。附圖僅用於示出優選實施方式的目的，而並不認為是對本實用新型的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：
附圖1示出了根據本實用新型實施方式的基於無線傳感器網絡的智能家居系統。
附圖2示出了根據本實用新型實施方式的基於物聯網的智能家居設備的電量分析流程圖。
具體實施方式
下面將參照附圖更詳細地描述本公開的示例性實施方式。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施方式，然而應當理解，可以以各種形式實現本公開而不應被這裡闡述的實施方式所限制。相反，提供這些實施方式是為了能夠更透徹地理解本公開，並且能夠將本公開的範圍完整的傳達給本領域的技術人員。
本實用新型提出了一種基於無線傳感器網絡的智能家居系統，該系統包括：智能家居終端、中央處理單元、控制檢測單元、環境檢測單元、智能家居終端監測單元、通信單元、電源單元、220電網接入單元。環境檢測單元包括：PM2.5檢測傳感器，用於檢測空氣品質；能見度檢測傳感器、用於檢測空氣透亮程度；智能家居終端監測單元包括：電量檢測單元，用於檢測智能家居終端的用電量；時間檢測單元，用於檢測智能家居終端開啟的時長；控制檢測單元包括：運行狀態控制單元，用於對智能家居終端的運行狀態進行調整；採集單元，用於對智能家居終端的信息進行採集，包括智能家居終端的功率、用電量等信息進行採集；報警單元，根據控制監測單元對智能家居終端的功率、用電量等信息進行分析，如果觸發報警條件，則發出預警信號。
根據本實用新型的一個方面，基於無線傳感器網絡的智能家居系統，進一步包括：通信單元，可以通過多種通信方式與控制中心進行信息交互。
根據本實用新型的一個方面，基於無線傳感器網絡的智能家居系統，進一步包括信息發布單元，可以將智能家居終端運行的情況或者預警信息傳送到大屏幕，或者通過微博、微信等社交應用，將信息發送到主人的手機上。
根據本實用新型的一個方面，基於無線傳感器網絡的智能家居系統中，智能家居終端與智能家居終端相互連接，組成智能家居物聯網；智能家居終端到智能家居終端的通信方案採用電力線載波通信(PLC)的方式。
根據本實用新型的一個方面，基於無線傳感器網絡的智能家居系統中，為智能家居系統配置光伏發電設備，鋪設在屋頂和外立面。
根據本實用新型的一個方面，基於無線傳感器網絡的智能家居系統中，為智能家居系統配置小型風力發電設備，安裝在在一層開闊的院子。
根據本實用新型的一個方面，基於無線傳感器網絡的智能家居系統，進一步包括智能家居管理終端，還用於對智能家居終端用電量進行計算，並上傳到智能家居伺服器。
根據本實用新型的一個方面，基於無線傳感器網絡的智能家居系統中，智能家居終端包括但不限於：電視、空調、冰箱、門、網關、音視頻設備、照明系統、窗簾、電飯煲、監控設備、報警器。
根據本實用新型的實施方式，提出一種智能家居配置系統，採用3種網絡部署，分別是外部網際網路、家居內部網際網路及家居控制子網。外部網際網路配置為外部寬帶接入，其提供家居與外部信息交互的通道，主要接入形式有電話線、無線通信、有線電視同軸線及專用線。家居內部網際網路配置為解決家居內部各設備或系統間的信息交互和相互間的控制與協調，主要實現形式有電話線、無線通信、紅外線、電力線通信及專用線。家居控制子網配置為家居和各設備直接連接與控制，實現方式為通過控制器以無線、電力線和控制線的連接方式進行。
智能家電將計算機技術、數位化技術及信息技術應用於傳統家電，使家電具備智能化和信息網絡功能。與傳統家電相比，除了具備傳統家電功能外，還具有遠程控制、遠程維護及防盜報警的功能。智能家電在嵌入式技術及人工智慧技術的大力推動下得到了蓬勃發展，但由於智能家電為新興事物及不同廠商的湧入，出現了不同標準的接口，使得智能家電的開放性和兼容性很差，以至於智能家居系統開發與設計的多樣性受到限制，同時不利於成本節約。
隨著雲、無線網絡及各智能終端的出現與發展，我們提出了「雲+端」的智能家居模式，即採用一個位於網際網路中的基於雲計算技術的專用功能的服務平臺，此服務平臺提供了大眾需要的各種生活服務功能，如天氣參數，也可在此服務平臺設置或開發個性化服務，智能終端通過註冊的方式連接到此服務雲上，進而實現智能家居管理的雲端化。同時，智慧型手機的推出，可使得此模式呈現出掌上化的特性。
服務雲是面向網際網路基於雲計算技術構建的數據及應用服務中心。其主要任務是實現大規模數據的存儲、管理及移動終端(智慧型手機或Pad)的可靠介入及並發訪問，家聯網雲平臺為各註冊用戶提供智能家居傳送的參數數據，例如空氣品質的監測和控制。家居終端內置嵌入式自動化採集和控制系統，除了具備本地設備接入功能及相關管理功能外，還需具備與服務雲的對接功能。
智慧型手機作為移動終端安裝對應於雲服務的行動應用程式，用戶可隨時隨地利用移動網際網路進行智能家電的遠程監測、控制和管理。
「雲+端」智能家居系統的關鍵技術是端到雲端的通信策略及數據交互方式。為了實現智能家居，其通信方式除了具備雙向、實時和高速的特點外，在系統的互操作上也應是開放及標準化的。這種模式已經出現，但由於網絡產品的多樣性及廠家的不同導致在系統的互操作上並沒有實現完全的開放和標準化。
根據本實用新型的實施方式，基於無線傳感器網絡的智能家居系統採用一個位於網際網路中的基於雲計算技術構建的智能家居控制中心，加上數以億計的智能家居管理終端及智能移動終端構成，這些海量的終端通過主動註冊的方法接入到能源服務雲上，實現家庭能效管理的雲端化。本系統中包含智能家居伺服器、智能家居管理終端和掌上智能家居管家三個組成部分。
智能家居伺服器是面向網際網路基於雲計算技術構建的數據及應用服務中心，它用於實現大規模智能家居管理終端及移動終端的可靠接入及並發訪問，並存儲用戶能效數據。智能家居伺服器包含用戶管理、終端接入前置服務、終端在離線狀態管理以及和電力公司數據交換等功能。
智能家居管理終端(或智能家居網關)內置嵌入式自動化控制系統，它用於實現對本地設備接入，家庭微電網的控制管理的功能外，還用於實現與智能家居伺服器的對接。其包含設備用電信息量測及可視化建模、分布式電源實時監測及控制、需求側智能家居使用計劃設置、家電控制、能效分析及節能建議等功能。
掌上智能家居管家是安裝在移動終端(智慧型手機或Pad)上的行動應用程式，是用戶身邊最貼心、最便捷的智能家居管理助手。掌上智能家居管家利用移動網際網路實現遠程智能家居的管理，包含遠程設備狀態查看、遠程分布式電源實時監測及控制、遠程能源使用計劃執行、遠程家電控制、遠程報警等功能。
根據本實用新型的實施方式，智能家居終端到雲端通信方案可以採用Socket接口，其是一種網絡上跨平臺的應用程式進程間通信機制，利用Socket可以構造任意跨作業系統、跨網絡協議的分布式處理系統。Socket依賴客戶機/伺服器(C/S)模型實現網絡進程間通信，客戶機和伺服器分別是2個應用程式進程，客戶機向伺服器發出服務請求，伺服器作出響應。終端(家庭終端和移動終端)設計為Socket的客戶機，當客戶機啟動後將通過註冊和認證流程主動連接到雲伺服器，註冊成功後，該連接將作為長連接狀態一直保持，當其中任何一方需要推送數據時可以直接使用該連接。
智能家居終端到終端的通信方案可以採用電力線載波通信PLC通信方式。
「雲+端」智能家居系統使智能家居系統終端將主動註冊到智能家居管理門戶上，簡化了整個系統由於大量的家居管理終端接入帶來的管理困難。電力消費者可以使用其提供的在線服務，遠程管理家庭電器的用電，或對發電設備出力進行調整。該模式把家庭能效管理推向了更加廣泛的移動網際網路，用戶可隨時隨地參與電網調節，同時通過智能移動終端(智慧型手機)實現能效管理的「掌上」化。方便人們隨時關注實時的能源消費，從而達到節能的目的。另外把家庭本地存儲的量測數據，能效計算所需的計算資源全部上移至智能家居伺服器，實現能效數據、計算資源及能效管理的「雲化」。這樣不僅能簡化家庭終端的設計，減少其製造成本，有利於大量推廣和實施。而且容易產生「聚集效應」，智能家居伺服器聚集了大量具有類似負荷容量、負荷特性的用戶，通過分析大量用戶的用電量、負荷特徵等數據，可以更好地為用戶提供節能指導。
根據本實用新型的實施方式，對基於物聯網的智能家居配備的過程如下：
智能家居終端開機時，向伺服器發出入網請求；
伺服器接收到智能家居終端的入網請求後，向智能家居終端發送驗證要求；
智能家居終端接收到驗證要求後，向伺服器發送Y＝F(Ad，Kn)的驗證信息；其中F為加密函數，Ad為物理地址，Kn為伺服器預先分配給智能家居終端的密鑰；
伺服器收到驗證信息後，分離信息中的物理地址和密鑰；
如果驗證成功，則允許智能家居終端加入網絡；
如果驗證失敗，則拒絕智能家居終端加入網絡。
伺服器預先存儲有所轄範圍內路燈的物理地址Ad信息和密鑰Kn信息,以便在接收到智能路燈終端的驗證信息後，實時驗證。
根據本實用新型的一種實施方式，對智能家居終端用電量進行計算，並上傳到智能家居伺服器。智能家居終端用電量計算方式可以採用後面描述的智能家居終端用電量計算方法。
根據本實用新型的實施方式，提出一種基於物聯網的智能家居系統，包括：通過電力線相互連接的智能家居終端控制器；通信單元，用於將智能家居終端控制器與鄰近的智能家居終端控制器、集中控制器、監控中心相連；集中控制器，用於對所屬區域內的智能家居終端進行控制，通過智能家居互聯協議實現對具有RS485接口電能表的採集和通過電力線載波通信(PLC)對智能家居終端進行遠程監控。
集中控制器包括如下功能模塊:數據記錄、報警處理和發送。它負責控制網絡的運行，將監控中心的命令下達給智能家居終端控制器，將智能家居終端控制器及智能家居終端運行信息反饋至監控中心。
終端控制器是遠端用於控制智能家居終端部分的核心。一方面它需要控制智能家居終端驅動電源的輸入部分，另一方面它需要接收來自監控中心的控制指令，如打開、關閉、調整運行狀態和查詢等。例如，當終端控制器接收集中控制器器的調整運行狀態命令後，將其轉化成為可識別的PWM信號，從而調整智能家居終端的運行狀態，實現運行狀態的變化。
同時可以採集智能家居終端的輸出信號，進行故障判斷，當智能家居終端發生故障時，將此故障信息上報到集中控制器。終端控制器實現的主要功能有:控制智能家居終端開關、運行狀態調整、功率採集、電流採集、電壓採集、溫度採集、以及功率因數採集等。
監控中心作為智能家居系統的控制心臟，用於對全部的智能家居系統自動控制和管理。監控中心包括監控工作站、總控伺服器、印表機、UPS、通信設備、以及大屏幕等組成。同時，系統具有網絡接口，只要接入伺服器，管理工作站等，系統就可以很方便地組建為智能家居終端所形成的區域網，通過網絡實現智能家居終端監控數據和圖像信息共享。
監控中心包括如下模塊:用戶管理、角色管理、報警信息、設備管理、日誌信息、統計分析、參數設置、任務管理、電錶查詢等。
系統的通信方式採用4G、3G、GPRS與PLC通信相結合。監控中心與集中控制器之間採用GPRS、4G、3G或internet互聯通信，集中控制器與智能家居終端控制器、智能家居終端控制器與智能家居終端控制器、智能家居終端與智能家居終端之間的通信採用PLC方式。其中電力線載波通信(PLC)技術利用智能家居終端中設置的數據機對信號進行調製，形成特定頻率的載波信號，然後把調製好的信號發送到現有的電力線上，利用現有的電力線網絡進行通信。
根據本實用新型的實施方式，提出一種基於無線傳感器網絡的智能家居系統，該系統包括：智能家居終端、中央處理單元、控制檢測單元、環境檢測單元、智能家居終端監測單元、通信單元、信息發布單元、電源單元、220電網接入單元。其中，環境檢測單元包括：PM2.5檢測傳感器，用於檢測空氣品質；能見度檢測傳感器、用於檢測空氣透亮程度。智能家居終端監測單元包括：電量檢測單元，用於檢測智能家居終端的用電量；時間檢測單元，用於檢測智能家居終端開啟的時長。控制檢測單元包括：運行狀態控制單元，用於對智能家居終端的運行狀態進行調整；採集單元，用於對智能家居終端的信息進行採集，包括智能家居終端的功率、用電量等信息進行採集；報警單元，根據控制監測單元對智能家居終端的功率、用電量等信息進行分析，如果觸發報警條件，則發出預警信號。通信單元，根據處理單元的控制，可以通過多種通信方式與控制中心進行信息交互。信息發布單元，可以將智能家居終端運行的情況或者預警信息傳送到大屏幕，或者通過社交APP傳遞給主人，比如，通過微博、微信等社交應用，將信息發送到主人的手機上。電源單元，用於為智能家居系統的各個終端供電。220電網接入單元，用於將市電接通到智能家居系統的各個部分。
根據本實用新型的實施方式，基於無線傳感器網絡的智能家居系統中的電源單元的包括：
家庭微電網交流供電單元，用於將家庭安裝的太陽能電池、儲能裝置等通過逆變裝置接至交流母線，交流母線再通過公共接點斷路器控制，實現家庭微網的併網和離網運行，從而為整個家庭的交流負荷提供持續交流電力。
家庭微電網直流供電單元，用於將家庭安裝的太陽能電池、儲能裝置等通過DC/DC變流裝置接至直流母線，外接電源通過AC/DC接入家庭的直流母線上。家庭負荷以直流負荷為主，剩下的交流負荷則通過逆變裝置接至直流母線，從而為整個家庭的交流負荷提供持續交流電力。
家庭微電網交/直流混合供電單元，用於在家庭中安裝兩種類型母線：直流母線負責接入易控的直流發電及用電單元，交流母線接入外接電源通道及易控的交流發電機及交流用電單元，通過交直流混合的新型供電模式，將光伏、風機等各種適用於家庭的分布式電源接入，從而直接給交流負荷和直流負荷供電。
光伏發電設備，鋪設在屋頂和外立面。
小型風力發電設備，安裝在在一層開闊的院子。
通過光伏發電設備和小型風力發電設備，利用冷、熱、電聯供設備實現家庭夏天供冷、冬天供熱，提供高效用能模式。此外，家庭還可配置適當容量的儲能設備，既滿足家庭儲能和電網調峰，以及故障後重要負荷的持續供電等需要，又能夠提高清潔能源消費的比重。
智能家居微電網控制中心，用於監測家庭微網中電壓、頻率、諧波等信息，並調節控制相應的智能家居終端設備，保證家庭用電的電能質量；同時對間歇式的分布式發電出力進行平滑控制，為用戶提供可靠優質的電能，實現分布電源的友好接入。
智能家居系統中包括智能計量單元，通過智能電錶，將雙向通信、動態電價、負荷監控等功能融入電網服務，實現電能計量智能化，傳統抄表系統(AMR)向高級量測體系(AMI)的發展。在智能電錶內集成了戶內網關功能，以對戶內用電設備進行控制，豐富用戶用電管理功能。通過具有雙向計量功能的智能電錶掌握單個用電設備用電信息的詳細信息。通過先進傳感技術、通信技術、嵌入式計算技術在智能電網領域的應用，將電能計量智能化實現，通過網絡計算來實現。在新型計量中，智能電錶的測控和計算兩個基本功能被分離，測控功能保留在用電節點處，通過控制檢測單元中的採集端的各個傳感器實現。而電能計算功能則集中上移到智能家居系統的監控中心或者中央處理單元。控制檢測單元中的採集端的各個傳感器將本地採樣的電壓電流序列發送到網絡，進行集中計算和處理，生成各智能家居終端的計量數據。通過這種本地採樣、遠程計算的電能計量方式實現了網絡電能計量，簡稱網絡計量。
智能計量單元包括量測單元、網絡單元和計算單元。
量測單元由分布在電網的所有量測終端組成，包括用戶節點處的量測終端以及電視、空調等設備節點處的量測終端。量測終端的主要功能是電流電壓的高頻採集和傳輸，並接收計算層控制指令。量測終端可以多種形式出現，既可以是獨立的裝置，也可以是封裝在空開、插座、開關或用電設備中的智能單元。例如，上述智能家居終端中，可以是控制檢測單元中採集單元，具體通過對應的傳感器實現。
網絡單元由高速、高可靠性的通信網絡構成。量測終端的電流電壓時空序列經網絡上傳到計算單元，電能計算結果再經網絡返回各量測終端。計算單元接收網絡層傳輸過來的電流電壓時空序列，按照不同需求靈活計算各節點電能數據，還可以對線路損耗、電能質量等變量進行全局分析，監測電網中異常或事故設備，對電網進行更加有力、高效的監控。
計算單元由電能計量軟體與相關硬體裝置構成，可根據應用場合不同而位於不同層次，具有不同的物理存在形式。例如，在家庭網絡計量系統中，可位於智能家居終端節點處的量測終端上，其表現形式可以為一個具備量測、計算、通信功能的智能空開，用於實現戶內各設備節點量測數據的計算和處理；在樓宇/小區網絡計量系統中，可以是一臺或者多臺計算機；在更大範圍的網絡計量系統中，可以是多臺伺服器組成的海量數據中心。
基於本實用新型提出的基於無線傳感器網絡的智能家居系統，可以組建智慧家庭的四大智能感知系統：智能照明系統、智能安防系統、智能環境監測系統。
也可通過GPS定位，為處於距離該智能家居終端預定範圍的用戶發送信息，通過微博、微信等手機應用，將信息直接推送到用戶手機上，或者為範圍內預定了智能交通信息的用戶推送相關信息。
在智能家居終端上接入亮度傳感器和紅外感應器，可以根據光線情況和環境亮度情況，自動判斷某個房間是否需要照明，並能通過調光單元對智能照明燈亮度進行自動調節，也可自動關閉和啟動照明等。另外，當需要照明但智能照明燈無法提供照明時，將自動向智能家居控制系統的控制中心或供電部門報警，以便維護人員及時對智能照明燈進行維護。基於攝像頭和紅外感應器，可以實時監測預定範圍內的人員和設備情況，並能將視頻資料實時上傳給智能家居系統的控制中心，從而組建一個覆蓋整個家庭的智能安防系統。視頻資料上傳到智能家居系統控制中心後，還可採用雲存儲技術將視頻資料進行長期保存。也可通過GPS定位，向主人的手機或者智能終端發送信息，通過微博、微信等手機應用，將信息直接推送到用戶手機上。
在智能家居終端上接入PM2.5檢測傳感器、噪聲檢測傳感器、空氣汙染檢測器、溼度傳感器、煙霧感應器等系列傳感器，可以有效監測家庭環境情況，並將相關信息上傳給智能家居系統控制中心，從而組建一個覆蓋整個家庭的環境監測系統。例如，城市居民普遍要求測量家裡的空氣汙染指數，可以將檢測空氣PM2.5等傳感器安裝在智能家居終端上，方便地監測家裡的空氣品質。
智能電網在對可再生能源和分布式能源的接入和管理方面具有顯著的提升，帶動了整個行業發展模式的改變，特別是分布式發電在家庭微電網中的應用，為智能家居帶來了全新的內涵，改變了傳統的智能家居成本高昂、功能簡單、實用性不強、難以推廣的缺陷。隨著智能電網的發展，智能家庭作為能源使用的末端單元也納入到智能電網的體系內，在智能社區和家庭中安裝分布式能源，並利用微電網技術來進行柔性控制。交直流供電技術、能源管理接口技術以及單元化可插拔部件使得微電網的能源控制更安全、更簡單，家庭微電網走向了實用化階段。藉助覆蓋更大範圍的通信網絡，高級量測體系(AMI)可以獲取整個配用電網絡中大部分量測數據。而得益於智能家庭傳感控制技術及通信技術的發展，AMI可以進一步獲取終端用電戶的詳細用電信息，包括用戶內部的設備運行信息、電網故障信息、用電量信息、電能質量信息、儲能信息、分布式能源信息、環境信息等，實現了智能電網的「配用電廣域情景知曉」，促成了「網絡計量」技術的產生和發展，引發了傳統計量模式的變革。網絡計量技術的應用實現了包括用戶戶內設備的精確計量。
智能電網對用戶內部用電行為的高效引導能有效地避免電網的高峰負荷，使電網運行更安全更有效率；電網與家庭的雙向互動可以引導用戶主動參與智能電網的建設和管理，為用戶提供更好的服務，引導著傳統的家庭能源消費觀念產生重大變革。電能的消費者變成電能生產和消費的結合體；電能的使用由被動變為主動；能源管理從本地轉向遠程、離線轉向在線。
根據本實用新型的實施方式，將智慧型手機與移動網際網路接入智能家居終端後，對智能家居終端用電量進行計算，以對智能家居各終端進行配置,包含以下步驟；
步驟S1、獲取各個智能家居終端的功率值；
步驟S2、計算功率的平均值熵；
步驟S3、計算功率的實際值熵；
步驟S4、電量消耗及結果分析；
步驟S5、如果用電量不正常，則發出預警信號；
步驟S6、如果用電量正常，則分別對智能家居終端進行配置。
步驟S1的包括下列步驟：
步驟S11、控制監測單元通過採集端獲取各個智能家居終端的功率值；
步驟S12、將各個智能家居終端的功率值ni按照每64位元組的內容存儲至一個64*1024的二維特徵向量中；
步驟S2的包括下列步驟：
步驟S21、利用統計學方法模擬10000次長度為64位元組的在0-1024之間偽隨機數生成序列；
步驟S22、將每次的序列根據公式(1)：
其中
來計算H(u)，N為字節長度64，m為256，ni表示0-1024之間字符i對應的存儲在二維特徵向量中的功率值，此方法即為利用最大極限似然性估計得到的估值熵
H(u)；
步驟S3的包括下列步驟；
步驟S31、統計步驟S12中64*1024的二維特徵向量中每個0～1024字符的個數；
步驟S32、利用公式(3)
來計算此次事件的估值熵H，其中ni為字符i對應的存儲在二維特徵向量中的功率值數；
步驟S4的包括下列步驟：
步驟S41、將步驟S2中每次產生估值熵的方差σ計算出來，公式(4)如下：
σ＝((H1(P)-Hu(p))2+...(Hk(P)-Hu(p))2)/k(4)
其中HK(P)表示第K次計算的估值熵，Hu(p)表示所有估值的平均熵；
步驟S42、看每次在S3中計算的實際值熵是否在平均值熵的三倍置信區間內，是則表示用電量處於供電正常範圍，反之則，用電量不正常。
也可根據上述方法對智能家居終端的電壓、電流、溫度、功率因數等參數進行測量，並對測量結果進行分析，根據分析結果，進行預警信息的報告。
根據本實用新型的一個實施例，如果分析結果顯示用電量不正常，則智能家居終端通過智能家居終端中設置的通信單元向相鄰的智能家居終端發出預警信號。其中的通信單元可以是3G通信單元、4G通信單元、或者智能家居網際網路中的電力線載波通信PLC單元。
根據本實用新型的一個實施例，如果分析結果顯示用電量不正常，則智能家居終端通過智能家居終端中設置的通信單元向預定的智能家居終端發出預警信號。其中的通信單元採用智能家居網際網路中的電力線載波通信PLC單元，電力線載波通信單元具有尋址目的智能家居終端的通信能力。
根據本實用新型的一個實施例，如果分析結果顯示用電量不正常，則智能家居終端通過智能家居終端中設置的通信單元向智能家居系統的監控管理系統發出預警信號。其中的通信單元可以是3G通信單元、4G通信單元、或者智能家居網際網路中的電力線載波通信PLC單元，電力線載波通信單元可以直接尋址目的智能家居終端。
熵值的計算是實用新型的核心步驟，主要理論依據在於香農在資訊理論中提出的信息熵的計算。
根據本實用新型的實施方式，智能家居系統的監控管理系統可由3部分組成，即監控中心、集中控制器和終端控制器。
監控中心作為智能家居系統的控制心臟，擔負著全部智能家居終端的自動控制和管理任務。監控中心硬體由監控工作站、總控伺服器、印表機、UPS、通信設備、以及大屏幕等組成。同時，系統具有網絡接口，只要接入伺服器，管理工作站等，系統就可以很方便地組建為智能家居終端管理所形成的區域網，通過網絡實現智能家居終端的監控數據和圖像信息共享。
監控中心包括如下單元:用戶管理、角色管理、報警信息、設備管理、日誌信息、統計分析、參數設置、任務管理、電錶查詢等。
集中控制器是智能家居系統中電能信息採集和遠程控制的關鍵設備。通過智能家居終端互聯協議實現對具有RS485接口電能表的採集和通過電力線載波通信(PLC)對智能家居終端進行遠程監控。
集中控制器包括如下功能單元:智能家居終端數據記錄、報警處理和發送。它負責控制網絡的運行，將監控中心的命令下達給節點控制器，將控制器及線路信息反饋給監控中心。
集中控制器主要由以下硬體部分組成:電力線載波通信單元、處理器單元、4G/3G單元、串行通信單元、電源單元開關量輸入檢測電路、迴路輸出控制部分、RTC時鐘電路、模擬量輸入檢測電路、LCD顯示以及按鍵部分。
終端控制器是遠端用於控制智能家居部分的核心。一方面它需要控制智能家居終端的輸入控制部分，另一方面它需要接收來自監控中心的控制指令，如打開、關閉、調整運行狀態和查詢等。例如，當終端控制器接收集中控制器的調整運行狀態命令後，將其轉化成為智能家居終端可識別的PWM信號，從而調整了智能家居終端的狀態，實現運行狀態的變化。
同時可以採集智能家居終端的輸出信號，進行故障判斷，當發生故障時，將此故障信息上報到集中控制器。終端控制器實現的主要功能有:控制智能家居終端開關、調節運行狀態、功率採集、電流採集、電壓採集、溫度採集、以及功率因數採集等。
系統的通信方式採用4G、3G、GPRS與電力線載波通信PLC通信相結合。監控中心與集中控制器之間採用4G、3G、或GPRS通信，集中控制器與智能家居終端控制器的通信是PLC方式。其中電力線載波通信(PLC)技術利用智能家居終端中設置的數據機對信號進行調製，形成特定頻率的載波信號，然後把調製好的信號發送到現有的電力線上，利用現有的電力線網絡進行通信的技術。
監控中心通過集中控制器向智能家居終端發送控制信息，並可以接收智能家居終端返回的狀態信息，進行分析、處理。集中控制器接收監控中心發送的控制信息，通過電力線載波PLC傳送到智能家居終端端，並將智能家居終端端數據返回監控中心。接收控制中心發來的控制信息，對智能家居終端進行相應的控制動作，並將智能家居終端運行的實時數據返回。
根據本實用新型的實施方式，電力線載波通信專注於使得能夠經由現有電力線網絡(例如，家庭和建築物中的電力線)進行寬帶通信。連接到電力線網絡的電力線通信(PLC)設備可採用合適的電力線通信標準來與連接到電力線網絡上的其他PLC設備進行通信。連接到電力線網絡的不同類的PLC設備(例如，HomePlug設備與G.HN設備)之間的幹擾在這些PLC設備同時嘗試經由電力線網絡進行通信時可被引入。一般而言，連接到電力線網絡的HomePlug設備使用由HomePlug電力線聯盟定義的標準與其他HomePlug設備交換信息。類似地，連接到電力線網絡的G.HN設備使用所定義的G.HN標準與其他G.HN設備交換信息。然而，G.HN設備不能夠與HomePlug設備通信、不能檢測HomePlug設備、不與HomePlug設備後向兼容。因此，在G.HN設備的通信期間，HomePlug設備可能嘗試發起通信。類似地，在HomePlug設備的通信期間G.HN設備可能嘗試發起通信。這會導致HomePlug設備與G.HN設備之間的幹擾，損壞通信並影響電力線網絡中PLC設備的性能。
為了解決上述不兼容的問題，電力線網絡包括電力線插口104、106、和108，電力線插口104、106、和108使得電力線設備能夠連接到電力線網絡。一個或多個PLC設備可經由這些電力線插口連接到電力線網絡。例如，HomePlug設備經由電力線插口104連接到電力線網絡102，G.HN設備經由電力線插口106連接到電力線網絡，並且雙模G.HN設備經由電力線插口108連接到電力線網絡。HomePlug設備可實現HomePlug1.0電力線通信標準、HomePlugAV電力線通信標準、或者HomePlug電力線通信標準的其他合適版本。HomePlug設備可使用由HomePlug電力線聯盟定義的任何合適的通信標準(在包括電力線網絡102的電力線介質上)與其他HomePlug設備交換信息。G.HN設備可根據G.HN通信標準在電力線介質上與其他G.HN設備交換信息。雙模G.HN設備包括收發機、操作模式配置單元、和處理單元。處理單元包括分組生成單元和信道接入單元。分組生成單元可包括基於連接到電力線網絡的PLC設備的類(或類型)(即，是否是G.HN設備和/或HomePlug設備)來選擇恰適報頭的功能性。處理單元可進一步在所選擇的報頭中封裝要傳送的數據且可從收到分組提取/處理數據。雙模G.HN設備可被配置成使得能夠檢測HomePlug設備和與HomePlug設備後向兼容。換言之，雙模G.HN設備是能實現與G.HN設備和不兼容的HomePlug設備兩者通信的兼容性機制的G.HN設備。
電力線通信(PLC)設備通常根據「HomePlugAV」標準來操作，並且取決於該標準的版本，使用寬頻帶(例如，從1.8MHz到30MHz，或者最高達86MHz)進行PLC信號傳輸。然而，該PLC信號可能干擾在與該PLC設備相同的頻率範圍中操作的其他通信設備和應用(例如，射頻標識(RFID)應用)。為了在由其他通信應用使用的交疊通信頻帶中避免來自PLC信號傳輸的幹擾，PLC頻帶的某些副載波(或連貫副載波群)可被排除(或被陷波)而不傳送PLC信號。當前，PLC信號中在傳輸期間被排除的副載波可基於PLC標準(例如，HomePlugAV標準)來預定。(根據PLC標準)不允許PLC設備通信的這些預定副載波在本文被稱為「靜態陷波副載波」。例如，對於PLC信號傳輸，通常要求當前HomePlugAV1.1設備在PLC頻帶的10個副載波(「陷波副載波」或「陷波」)中將功率譜密度降低至少30dB。由於陷波副載波的頻率特性，通常在陷波副載波的任一邊緣上採用附加保護頻帶以滿足陷波要求。相應地，毗鄰於陷波副載波的一個或多個副載波(「毗鄰副載波」)可能不可供用於傳輸(例如，由於保護頻帶)，由此減少了可供用於傳輸的副載波(例如，頻率資源)的數量並降低了PLC設備的總吞吐量。此外，對於被調度成被傳送的PLC信號，可能難以在頻域和時域中對所傳送的OFDM碼元進行定形，而同時維持保護頻帶(在頻域中)和保護區間(在時域中)、使碼間幹擾(ISI)最小化、並達到陷波要求。例如，頻域中的高效陷波導致時域中的ISI。然而，採用保護區間來減少時域ISI會減少可供用於傳輸的可用時域資源量。現有PLC設備通常採用帶交疊的時域加窗函數，其中PLC信號的每個OFDM碼元乘以針對必需陷波來優化的加窗函數。然而，這是靜態解決方案並且可能隨著陷波要求改變(例如，隨著陷波數量和深度增加)而導致容量損失和性能降級。此外，簡單地將PLC設備配置成在靜態陷波副載波中不傳送通常是不足夠的。這是因為PLC信號的傳輸也可能導致來自毗鄰副載波的帶外輻射，其可能干擾其他通信應用。
根據本實用新型的實施方式，智能家居終端中設置的PLC設備可以是傳統網絡設備，其包括一個網絡接口並且僅執行用於在電力線網絡上交換通信的功能性。PLC設備也可以是混合網絡設備的一部分，其中該混合網絡設備的至少一個網絡接口實現電力線通信功能性，而其他網絡接口實現其他合適的有線或無線通信協議(例如，乙太網通信協議、無線區域網(WLAN)通信協議，諸如IEEE802.11通信協議等)。在一些實施例中，PLC設備可以是HomePlugAV設備。注意，儘管將網絡設備描繪為PLC設備，但各實施例並不被如此限制。在其他實施例中，網絡設備可實現其他合適類型的通信技術(例如，乙太網、WLAN等)。PLC設備包括自適應濾波器組、濾波器適配單元、以及通信介質感測單元。自適應濾波器組包括N個濾波器元件1、2…8。通信介質感測單元耦合至濾波器適配單元，該濾波器適配單元進而耦合至自適應濾波器組。濾波器適配單元包括性能分析單元、係數確定單元、以及自適應濾波器頻帶控制器。具體地，在一個實施例中，濾波器適配單元(例如，性能分析單元)可從通信介質感測單元接收與一個或多個副載波相關聯的性能測量並且可分析接收到的性能測量以確定是否使PLC頻帶的一個或多個副載波陷波。係數確定單元可至少部分地基於接收到的性能測量來確定一個或多個濾波器元件的濾波器係數。自適應濾波器頻帶控制器可提供控制信號18、20…22以分別控制/更新濾波器元件1、2…8的濾波器係數(並相應地控制/更新濾波器特性)。自適應濾波器組接收輸入PLC信號並生成輸出經濾波PLC信號以供後續處理和傳輸。注意，在一些實施例中，自適應濾波器組可在合適的預處理操作(例如，預放大等)之後接收輸入PLC信號。此外，輸出PLC信號在電力線網絡上傳送之前可被進一步處理(例如，後放大、調製、數模轉換等)。如以下將進一步描述的，自適應濾波器組、濾波器適配單元、和通信介質感測單元可協同操作以適配於由PLC設備檢測到的化的狀況/性能，從而達成PLC頻帶中的高效陷波。
PLC通信單元包括自適應濾波器組、濾波器適配單元、以及通信介質感測單元。濾波器適配單元包括性能分析單元、係數確定單元、以及自適應濾波器頻帶控制器。通信介質感測單元可確定與PLC頻帶中的副載波相關聯的性能測量。基於這些性能測量，性能分析單元可確定電子設備的傳輸是否將幹擾在交疊通信頻帶上操作的另一通信設備(並影響其性能)。濾波器適配單元(例如，性能分析單元)可標識其上電子設備的傳輸將幹擾其他通信設備的一個或多個副載波群並且可確定要動態地使所標識的一個或多個副載波群陷波。相應地，濾波器適配單元(例如，自適應濾波器頻帶控制器)可啟用/激活自適應濾波器組中被配置成使該一個或多個所標識副載波群陷波的濾波器元件。此外，基於(毗鄰於陷波副載波群的)毗鄰副載波的性能測量以及電子設備在PLC頻帶中的總體性能，濾波器適配單元(例如，係數計算單元)還可改變被啟用的濾波器元件的濾波器係數，以針對毗鄰副載波的性能和電子設備的總體性能來優化(毗鄰副載波中的)保護頻帶的寬度。
根據本實用新型的實施方式，相互連接的任意兩個智能家居終端中的PLC通信設備之間可以直接互相通信。首先，確定發送方PLC設備與接收方PLC設備之間的每個通信信道的性能測量。例如，(發送方PLC設備的)信道性能估計單元可以確定發送方PLC設備與接收方PLC設備之間的每個通信信道的性能測量。發送方PLC設備和接收方PLC設備之間的每一個通信信道可以是發送方PLC設備的網絡耦合和接收方PLC設備的網絡耦合的組合。在一個實施例中，在發送方PLC設備和接收方PLC設備之間可以有四個通信信道：1)由LN網絡耦合1和LN網絡耦合2的組合形成的信道，2)由LN網絡耦合2和LG網絡耦合8的組合形成的信道，3)由LG網絡耦合4和LN網絡耦合6的組合形成的信道，以及4)由LG網絡耦合4和LG網絡耦合8的組合形成的信道。性能測量可以包括信噪比(SNR)、信號強度、信號與幹擾和噪聲比(SINR)、衰減水平、和/或其他合適的性能測量。
發送方PLC設備可以確定是否要向接收方PLC設備傳送耦合切換通知。為此，發送方PLC設備可以確定用主接收機耦合形成的通信信道的性能測量是否在(用替換接收機耦合形成的)優選通信信道的性能測量的預定閾值內。例如，除了優選通信信道之外，發送方PLC設備還可以標識用接收方PLC設備的主接收機耦合和發送方PLC設備的任何網絡耦合形成的最佳性能通信信道。發送方PLC設備可以將(用替換接收機耦合形成的)優選通信信道的性能測量與用主接收機耦合形成的最佳性能通信信道的性能測量進行比較。例如，如果在優選通信信道上達成的SNR(或吞吐量)在用主接收機耦合形成的最佳性能通信信道的SNR(或吞吐量)的預定閾值或預定百分比(例如，5％)內，則發送方PLC設備可以確定不傳送耦合切換通知。取而代之的是，發送方PLC設備可以通過提示接收方PLC設備切換至替換接收機耦合來推斷未達成顯著的性能增益並且可以向接收方PLC設備的主接收機耦合傳送通信。
根據本實用新型的實施方式，智能家居終端中的通信單元為PLC設備。PLC設備可從主機設備(例如，計算機、膝上型計算機等)、或者從耦合至遠程PLC設備的網絡設備接收輸入。例如，至該PLC設備的輸入可以經由同軸電纜乙太網(EoC)、電力線載波(BPL)等。該PLC設備中的通信單元包括分組處理單元和耦合單元。該PLC設備可基於一種或多種PLC規範(例如，HomePlugAV、HomePlugAV2、HomePlugGreenPHY等)。分組處理單元和耦合單元允許PLC設備實現電力線通信技術並且各實例中的每個實例可執行標準自立PLC設備的操作。耦合單元跟蹤該多個實例、與這多個實例中的每個實例相關聯的通信網絡、以及相應各個通信網絡中的PLC設備。例如，對於各通信網絡中的每個通信網絡，耦合單元廣播具有相應通信網絡的網絡標識符的發現信標(例如，發現消息)。網絡ID是通信網絡的唯一性標識符。在一些實現中，網絡ID可以基於與通信網絡相關聯的NMK。例如，網絡ID可以基於與通信網絡相關聯的NMK以及還基於該通信網絡的安全性級別信息。在一個特定的非限定性示例中，網絡ID可以是52位NMK與2位安全性級別指示符的組合或級聯。一旦接收到對通信網絡的發現信標作出的響應(例如，響應消息)，耦合單元就確定相應通信網絡中的PLC設備。在一種實現中，耦合單元使用實例ID(例如，媒體接入控制(MAC)地址、或不同於終端裝備標識符的實例ID號等)來跟蹤該多個實例。該多個實例中的每個實例被相應通信網絡中除該PLC設備以外的其他PLC設備藉由終端裝備標識符來識別。耦合單元還維護映射表(例如，實例ID到網絡ID映射表)來確定與各實例中的每個實例相關聯的通信網絡。在一些實現中，耦合單元可利用不同的數據結構(例如，關係資料庫、電子數據表等)來維護關於與各實例相關聯的通信網絡的信息。PLC處理單元使用恰適的實例來執行用於處理電力線通信的操作。例如，PLC處理單元使用恰適的網絡ID(對應於實例ID)來構造電力線數據幀以供向目的地PLC設備傳送網絡分組。類似地，一旦接收到電力線數據幀，PLC處理單元就確定恰適的實例以用於處理該電力線數據幀。耦合單元和PLC處理單元可包括用於實現電力線通信技術的一個或多個組件以及程序指令。PLC設備所能實現的實例數目取決於其能力(例如，處理速度、電力線幀轉換、硬體和軟體能力等)。
PLC處理單元基於目的智能家居終端設備的地址來確定該目的智能家居終端設備的通信網絡。PLC處理單元可與耦合單元交互以接收關於目的智能家居終端設備的通信網絡的信息。在一些實現中，PLC處理單元可根據PLC設備的網絡信息表來確定與目的智能家居終端設備相關聯的網絡ID。例如，PLC處理單元可確定與關聯於目的智能家居終端設備的地址的網絡信息表相關聯的網絡ID。PLC設備可促成連接至該PLC設備的智能家居終端設備與連接至通信網絡中的PLC設備的一個或多個智能家居終端設備之間、以及該智能家居終端設備與連接至通信網絡中的PLC設備的一個或多個智能家居終端設備之間的同時通信。
根據本實用新型的實施方式，PLC單元可以是可與網絡設備(例如，電力線通信設備)對接的單獨插件模塊。網絡設備包括物理連接單元、模擬前端單元和RX帶通濾波器。PLC單元包括變壓器耦合單元、零線、火線和地線。在一實現中，變壓器耦合單元包括PLC分集耦合模塊，PLC分集耦合模塊包括單變壓器耦合單元。在另一實現中，變壓器耦合單元包括PLC分集耦合模塊中的雙變壓器耦合單元。出於簡化的目的，PLC分集耦合模塊並未包括所有組件(例如，電容器、電阻器等)並且未描繪高壓和低壓繞組。PLC分集耦合模塊中的變壓器耦合單元接收要從模擬前端單元發送的通信信號並且將該通信信號耦合至火線/零線信道和火線/地線信道。變壓器耦合單元將在火線/零線信道和火線/地線信道上接收的通信信號耦合至RX帶通濾波器。
根據本實用新型的實施方式，一旦接收到來自PLC設備(例如，HomePlug設備、G.HN設備、雙模G.HN設備等)的PLC分組，雙模G.HN設備就可取決於傳送該PLC分組的PLC設備來處理所接收到的PLC分組。雙模G.HN設備的處理單元可實現各種技術來處理所接收到的PLC分組。在一個實現中，基於電力線網絡是否包括混合環境(例如，基於電力線網絡是否包括HomePlug設備和G.HN設備兩者)，處理單元可確定如何處理所接收到的PLC分組。在另一個實現中，處理單元可基於接收到PLC分組的時間區間來確定如何處理所接收到的PLC分組。例如，如果處理單元確定PLC分組是在混合通信時間期間接收到的，則處理單元可確定所接收到的PLC分組很可能包括兼容性分組報頭中的一者。在另一個實現中，處理單元可包括分析所接收到的PLC分組的報頭和動態確定如何處理所接收到的PLC分組的功能性。例如，處理單元可基於對所接收到的PLC分組的報頭的分析來確定G.HN設備使用G.HN分組報頭傳送了該PLC分組。因此，處理單元可根據G.HN處理技術來處理PLC分組。此外，注意到在一些實現中，操作模式配置單元可分析所接收到的PLC分組以確定傳送方電力線設備是G.HN設備還是HomePlug設備。如果確定HomePlug設備傳送了該PLC分組，則操作模式配置單元可指導處理單元的HomePlug處理單元處理所接收到的PLC分組。替換地，如果確定G.HN設備傳送了該PLC分組，則操作模式配置單元可指導處理單元的G.HN處理單元處理所接收到的PLC分組。
根據本實用新型的實施方式，基於雲計算的智能家居系統包括：伺服器、主通信節點、傳感器與控制節點等組成；傳感器包括溫溼度傳感器和光傳感器等，用於室內環境監測；控制節點的控制對象主要由音視頻設備、照明系統、窗簾、空調、冰箱、電飯煲、監控設備、報警器等組成。主通信節點與控制節點之間通過無線網絡或PLC通信單元連接；為了保證智能家居物聯網的安全性實現，要求網絡中各節點通過密鑰認證入網，並通過SM4密碼算法以加密方式發送控制指令，當系統出現非法節點或異常狀況時，報警節點將實時做出報警反應。
智能家居網際網路的安全，需要建立相應的安全框架實現數據保密、訪問控制、客戶端隱私保護等功能以抵抗複雜攻擊。是針對智能家居網際網路安全目標，設計專用的安全算法和機制，保證智能家居網際網路能夠抵禦惡意攻擊，保障家居網絡運行的安全性和穩定性。
根據本實用新型的實施方式，智能家居網際網路屬於特定應用背景的傳感網絡，只有通過授權的安全智能家居節點才被允許加入網絡，安全智能家居節點入網前的安全認證是確保整個系統安全的第一步，其關鍵在於安全智能家居節點身份的安全性驗證。根據安全智能家居節點物理地址具有唯一性的特點，首先在伺服器中存儲經過密鑰Kn加密的物理地址。安全智能家居節點在入網請求時，系統自動對安全智能家居節點物理地址進行分析，並驗證節點發送的密鑰。
根據本實用新型的實施方式，提出一種智能家居系統的控制器,為每一個智能家居終端設置運行參數。監控中心自動執行群控開關,也可全天候控制任一智能終端執行開關,可隨意設置半夜運行模式(省電模式),可對一年中的各類節假日進行開關運行設置。
每個智能終端的電壓、電流、電度數、功率因數和功率等參數通過無線信道發送回監控中心,監控中心主機對這些數據加以分析、處理後,以直觀的圖形或表格形式提供給主人,為決策提供準確的依據。
位於智能家居終端管理中心的電腦，可作為管理中心與智能家居各個終端通過智能家居網際網路組成網絡系統,形成一個控制、統計、查詢、決策系統。必要時可以由主人直接通過自己的手機對智能終端進行控制和查詢。
當智能終端處出現停電、交流接觸器損毀甚至電纜被盜等故障時,均在監控中心或主人手機上實時發出聲光告警信號,並在顯示器上顯示故障位置(某智能家居終端的某一支線)、故障的狀況與類型,如情況緊急還可直接撥通主人的手機，提供語音報警。管理人員根據對運行狀態的統計分析,及時診斷故障的地點及類型,並可對可能發生故障的狀態進行預測。
監控中心的顯示器選用大屏幕顯示器,除了操作界面與測控參數外,還可以現場模擬顯示全部智能家居終端狀況以及各智能終端處的測控參數與狀態,可局部放大顯示。
智能家居終端設計有備用電池,以確保交流供電中斷後,系統仍能正常運行,智能家居終端的數據保存在EEPROM中,永不丟失,24小時內保障同監控中心的通訊。監控中心配備UPS不間斷電源,保證主機的正常運行和與智能家居終端的通訊聯繫。
監控中心可以設定自己的系統命令密碼,在本系統中,只有符合密碼的命令被接收執行,不符合密碼的命令一律拋棄。這樣可以提高系統的穩定性,以防被其他無關人員的幹擾。
根據本實用新型的一個方面，智能家居終端以微處理器為核心,採用微信號處理技術,通過傳感器進行全隔離採樣,完成現場電流、電壓及功率、功率因數等數據的採集；並根據控制中心調度端的命令,完成數據的傳送和對各路智能家居終端的控制；當現場發生故障時可以一邊發出本地聲光告警,一邊把告警信息傳送到監控中心,保證系統安全正常運行；當與調度端通信中斷時,可根據存儲的開關時間和運行狀態自動獨立運行,絕對保證智能家居終端運行的可靠性。
通過智能家居終端的控制，依次完成如下步驟:
①與控制系統同時控制所有智能家居終端的開關；
②給所有智能家居終端校時或設置開關時間；
③接收所有智能家居終端發來的自動運行信息；
④在手機上進行操作,顯示當前所有智能家居終端的狀態:開、關、運行或故障；
⑤接收並顯示所有智能家居終端發來的告警信息,如非法開關、非法入侵、電纜故障、停電等；
⑥顯示某個智能家居終端的狀態信息:電壓、電流和用電度數等；
根據本實用新型的實施方式，智能家居系統控制中心通過智能家居網際網路與智能家居終端控制器通信。智能家居系統控制中心是整個網絡的核心，實現以下功能：①根據需要採集的信息，發送相應的控制指令，啟動智能家居終端上相應的傳感器並使其進入工作狀態；②控制中心接收位於智能家居網際網路末梢的智能家居終端上各種傳感器上傳的各類數據，實時顯示整個網絡的運行和監控情況；③控制中心將接收到的各項數據進行綜合分析，得出智能家居終端、安防控制等的最佳方案，並將控制指令發送至智能家居終端或者主人的手機。
智能家居終端與智能家居系統控制中心之間可採用電力載波通信(PLC)技術，從而最大程度地精簡組網方案。在智能家居終端上添加PLC通信單元，並利用智能家居終端供電網絡，即可實現對現有電力線網絡的最大利用，而不需要另外鋪設網絡線路。
智能家居終端控制器由數據機、乙太網接口電路以及PLC通信單元組成，作為網絡中的重要節點，其功能主要是進行數據的轉發，使得通過電力線網絡接受的數據經過智能家居網際網路傳送到控制中心，同時還負責將控制中心傳輸的控制信號轉發至智能家居終端控制器。
當電力線有電波信號發送過來時，PLC通信單元接受該信號，並進行相應處理，轉換為數位訊號，然後通過MII接口，將信號發送至智能家居網際網路接口電路。智能家居網際網路接口電路可以將PLC通信單元傳遞的信號轉換為在智能家居網際網路上通信的信號，這樣數據機則可以識別該信號，最後數據機將信號發送到智能家居網際網路，從而智能家居終端控制器與控制中心實現了數據交換。組網方式還可以使用包括3G、4G在內的其他無線通信方式。基於中國現有的3G、4G無線通信網絡，可以組建更加靈活的覆蓋整個城市的智慧城市智能家居系統。
本實用新型中的智能家居終端包括但不限於：電視、空調、冰箱、門、網關、音視頻設備、照明系統、窗簾、電飯煲、監控設備、報警器等。
以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。因此，本實用新型的保護範圍應所述以權利要求的保護範圍為準。