基于PLC的智能家居远程监控系统实现探究

基于 PLC的智能家居远程监控系统实现探究

佘栋梁

莆田学院 福建省莆田市 351100

摘要：本文首先论述了智能家居远程监控的相关理念，能够实现的功能以及基本的结构组成，介绍了可编程控制器的基本概念及其在智能家居远程控制应用的过程之中所体现出的优点。在此基础上以一种可编程控制器为基础设计了一套智能家居远程监控系统，借助互联网和移动通信技术实现了远程监控的目的。

关键词：智能家居；远程监控；PLC系统

引言

21世纪以来通信技术，互联网技术得到了快速的发展，并以此为基础产生了人工智能技术。现阶段智能化技术已经在生活之中得到广泛的应用，智能家居成为了当前智能化技术应用的热点领域。智能家居这一概念是指以住宅为基本平台，借助综合布线技术、互联网通信技术、自动控制技术等将住宅之中的各类设备纳入到统一的系统之中进而对其实现智能化系统管理，提升人们日常生活的安全性、便利性和舒适性，并最大可能的降低住宅中各种类型的设备对能源的消耗，实现节能降耗，绿色生活的目的。智能家居概念的产生和应用是互联网技术、自动控制技术向家用电器设备领域不断渗透的必然结果，随着智能家居理念的成熟，智能家居远程监控系统成为了当前阶段研究的重点。本文以PLC可编程控制器为核心，充分利用互联网技术和移动通信技术构建了一套智能家居远程监控系统。

一、智能家居远程控制系统基本构成及实现功能概述

（一）智能家居远程控制系统基本构成概述

远程监控系统是指远程终端能够借助通信系统和互联网系统对现场各类设备进行有效的监测和控制，其应用价值在于突破现场环境之中对设备进行监测和控制的诸多不利因素，实现生产资源和社会资源的最优配置。智能家居远程监控系统是指借助手机等远程控制终端通过移动通信网络实现对住宅内环境的实时有效监控及对住宅内各种电器设备运行状态的有效控制。智能家居远程控制系统主要由三个子系统构成：一是控制主机；二是智能家居监控子系统。该系统主要是实现对住宅内部照明、电器设备、窗帘、等设备的监控；三是网络监控系统。

（二）智能家居远程监控系统功能概述

本文设计的智能家居远程监控系统主要包括以下几个方面的功能。一是安防报警功能。本文设计的智能家居远程监控系统接入了温度传感器、烟雾传感器和电子门禁系统以此实现住宅安全状态的实时监控及报警。当住宅之中由于某种原因产生烟雾，或者有非法分子进入住宅内部时，系统能够迅速向远程终端报警以此使住宅的拥有者能够及时的发现住宅之中存在的问题，避免不安全因素导致的重大损失。二是住宅内部环境实时监控。借助在家庭之中安装的各类摄像头和监控器能够对住宅内部和外部的图像信息进行实时采集，再由移动通信网络将相关的视频信号传递给远程终端。住宅主人能够根据住宅之中的视频信息发布相关的指令操作住宅之中的各种电器设备，以此极大的便利生活的舒适性；三是住宅内电气设备的远程控制。智能家居系统将住宅内各种电气设备均接入到自身内部，进而住宅拥有者能够远程接受到各种电气设备的运行信息，并根据相关的信息及时的对电气设备进行操作，实现对住宅内电气设备的远程控制。

二、可编程控制器PLC概述

可编程控制器主要应用于工业控制，其内部包含面向用户的存储器，能够实现数据存储、逻辑运算、顺序结构控制、计数、定时等多种功能。其在应用的过程之中能够接入多种类型的其他设备，具有良好的可扩展性，能够根据现场环境控制的实际需要加设各种功能模块。PLC具有较高的稳定性和可靠性，操作和使用较为简单，便于维护和保养。PLC的一系列优点使其非常适合应用在智能家居远程控制系统之中。本文选择三菱公司生产的FN2N型PLC为基础进行智能家居远程控制系统的设计。该型PLC可以借助输入输出模块扩展输入输出点，最多能够支持256个输入输出点的运行。此外该型PLC具有较强的通信能力，支持串信通信模块和网络通信功能。

三、智能家居远程监控系统实现概述

（一）系统框架

本文设计的智能家居远程监控系统从框架上讲划分为三层：第一层是远程控制终端；其主要包括互联网终端和手机终端；第二层是住宅现场控制主机，其主要是指PLC；第三层是指智能家居子系统；其主要包括借助传感器、摄像头、电子门禁构建的子系统及各类电气设备。系统的基本运行顺序为子系统之中的数据信息借助数据线输入到现场控制主机PLC之中，PLC再借助移动通信网络和互联网将相关的信息传递给终端设备。

智能家居远程监控系统设计的重点和难点在于合理的规划和设计各个智能家居子系统。在本文的设计之中智能家居包含以下几个子系统一是智能照明系统。该系统的主要作用为对住宅之中各种类型的灯具进行有效的控制进而塑造不同的灯光场景和居家氛围，提升居家的舒适性；二是窗帘控制系统。该系统将窗帘及窗户的开关接入到PLC之中，实现了远程对窗帘及窗户的控制，住宅拥有者能够根据天气情况控制窗户及窗帘的启停状况，提升生活的便利性；三是烟雾监控系统。其借助住宅之中安装的烟雾传感器分析家庭之中是否发生火灾等事故，能够有效的防止火灾事故的发生；四是防盗监测系统，其借助在室内安装的人体监控传感器实现对住宅之中进入人员的有效监控；五是各类电气设备的控制。不同电气设备的控制方式存在一定的差异，但是基本控制顺序是一致的，即将电气设备的运行信息传入到PLC之中，再由PLC发送给远程控制终端，住宅拥有者在控制终端上发出相关的指令，控制终端将指令发送给PLC，再由PLC直接控制电气设备改变相关的运行参数。

在构建子系统的过程之中需要在住在内部安装多种类型的传感器和摄像头，并将传感器和摄像头同PLC连接为一个整体。PLC在智能家居远程控制系统之中主要发挥以下几个方面的作用：一是实现住宅内部各种信息的收集；二是对收集到的各种信息进行初步的处理，以满足智能家居控制系统实际的需要；三是进行数据信息的传输，其包括数据的上传和下传；四是对现场设备的直接控制。在构建智能家居环境时需要对现场接入到PLC之中的设备数量进行有效的统计，确保PLC数据输入输出模块点位充足。在此基础上合理的规划每一个点位，明确每一个点位输入输出的信息内容，为此后PLC系统程序的开发及后期维护保养奠定良好的基础。在明确各个点位输入输出的内容之后，依照设定的计划将相关的数据信息接入到PLC之中实现信息数据的有效传输。

（二） 智能家居远程监控模块

智能家居远程监控模块主要有两部分构成:一是以手机移动通信（ GSM） 形式达到远程监控功能。本系统主要应用 GSM 网络中的短消息服务业务（ SBS） 实现智能家居的远程控制和状态管理的目的。PLC 可将家居系统的信息通过短信息的形式发送到用户手机； 与此同时，用户也可通过手机短信息将指令传输到 PLC，PLC 通过短信息内容控制各个智能家居子系统模块，实现远程监控功能。二是以计算机通过 TCP /IP 协议与 PLC 控制器相连，通过计算机应用软件以 web 形式操控 PLC 控制器。在此过程中，用户通过网络系统访问自身家居的 IP 地址，得到家居中采集的各项数据，得出家居中各个子系统的运行情况，输入命令控制 PLC 控制器实现远程访问和监控智能家居系统功能的目的。

参考文献

［1］郭稳涛，何怡刚．智能家居远程监控系统的研究与设计［J］． 计算机测量与控制，2018，09: 2109 － 2112．

［2］张建平．试析可编程序控制器（ PLC） 在电气控制中应用［J］． 信息技术与信息化，2018，08: 60 － 61．

［3］ 庞文明，李勤杰． 可编程序控制器（ PLC） 在现代工业控制中应用［J］． 科技致富向导，2018，14: 194 + 239．

作者简介：佘栋梁（1994年6月），性别：男，民族：汉，籍贯：福建莆田，职务/职称：实验员，学历：大学本科，单位：莆田学院，研究方向：电气。