x10智能家居电力载波协议
智能家居通信协议综述
智能家居通信协议综述许奎【摘要】Intelligent home concept stems from United States, dang it plug Shang information technology of wings, people had looks forward to with billions of, and trillion of market blueprint, but today cloud meter, and is big data times of coming, is and no appeared had expected of scene, even and no formed a full of, and effective of industry chain. This paper summarizes the smart home system communication protocols, analyze the bottlenecks for intelligent household industry development and smart home communication protocol development recommendations are given, and strive to provide smart home development was built to make suggestions.%智能家居概念源于美国，当它插上信息技术的翅膀，人们曾期待着千亿、万亿的市场蓝图，但时至今日云计算、大数据时代的到来，却并没有出现曾经预期的景象，甚至并没有形成一个完整的、有效的产业链。
本文试针对智能家居系统的通信协议做出综述，分析造成智能家居行业发展的瓶颈，并给出了智能家居通信协议发展的建议，力求为智能家居的发展建言献策。
HAI智能家居控制系统解决方案
HAI智能家居控制系统解决方案1 Omni智能家居控制系统1985年以来，美国的HAI公司一直至力于智能家居控制系统的研发。
在安防保护，温度控制和灯光自动控制方面提供简捷、可靠、安全的操作。
电力载波协议在灯光和电器控制上的应用，更是简化了工程布线。
20年来，HAI的智能家居控制系统遍及世界各地。
国际化的经销商及其分支机构给用户带来周到的服务和强有力的技术支持。
2004年，HAI推出了完整的系列产品，这些产品都是基于三个完美的操作平台：OmniLT、Omni II和Omni ProII。
每一个操作平台都包括了一个完整的系列产品，具有很高的性价比。
一支力量雄厚的技术支持队伍，随时为客户服务，以优质的服务赢得用户的信赖。
1.1 四大功能l 安防Omni 系列智能家居控制系统的安防功能是无限的，可以无缝兼容安防领域的全部传感器/探测器。
从烟雾探测器、移动探测器到保险箱感应器、红外对射探测器，从防水、防冻到防火、防盗，可接入175组各类传感器/探测器的Omni智能家居控制系统提供全方位的保护。
互联网报警、电话报警、数字接警中心报警等多种报警方式，第一时间将警讯传到固定电话、手机、接警中心，使您和接警中心同时掌握报警出处和类型，迅速作出反应。
防盗报警功能将在警报出现后打开全部灯光和警笛，并闪烁室外灯光，以提示警员、吓退盗贼。
防火报警功能将在警报出现后打开所有通道灯光并调到最佳亮度，以利人员疏散；温控器关闭所有空调的风机盘管，防止火借风势漫燃。
当全家外出度假时，灯光控制功能可以模拟正常居住的灯光效果，防止梁上君子的光临。
遍布各处的摄像机可以随时观察重要部位的安防情况，当有警报发生时，打开相应位置的灯光为摄像机提供照明，并录下当时的情景。
l 灯光随心所欲的灯光效果、即插即用的电源控制，电力载波协议带来的是简单和方便。
无需了解控制的原理，无需了解编程的语言，您所需的仅是一键控制。
夜晚就寝前，不必到处查看，只需一键，就可关闭所有房间的灯光。
X10百度百科
2载波协议X-10协议是以电力线为连接介质对电子设备进行远程控制的通信协议，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。
X-10系统由发送控制盒和多个接受控制组件组成，各组件可设定不同编码以示区别。
使用时，控制盒和组件可插入室内不同的电源插座，家用电器设备就插在这些控制组件上。
通过与控制盒连接的键盘，用户可输入控制命令和组件编码，实现家用电器设备的远程控制。
控制命令由120kHz脉冲串组成，在1ms 时间内，有脉冲表示为“1”，无脉冲则表示为“0”，电源频率过零点同步。
每个X-10数据包包含有标识符、房间编码和单元/功能编码，共22bit。
现已开发出电力线路通信的嵌入式芯片、双向和三向通信组件、具有电脑接口的组建及相应软件等。
通信速率达350kbit/s和2Mbit/s的产品也在开发中。
应用在我国应用X-10产品的例子并不多见，究其原因可能是产品不太适合国内使用。
X-10产品在美国主要是用在旧房子的改造上，而国内则一般是在买新房子或在旧房子装修时才会考虑到这个问题。
如果房子是入墙式装修，要外加X-10功能模块在开关插头上，多少会觉得不太协调。
另外人们采用新技术时，往往又对新技术期望过高，X-10的一些技术限制了人们的使用，例如反映速度慢（60Hz供电系统中，传送一个指令需0.883s）、抗干扰性能差（这是由于信号载波在电力线中传送时造成的，在我国这个问题比较严重）等，这都给X-10在我国的推广应用带来实质性的困难。
但国内有些厂家和代理商也推出了针对中国住宅情况作了改进的X-10配套产品。
在深圳、天津等城市也已经开始销售X-10产品3有关电器“智能家居”（Smart Home）又称智能住宅，它是以住宅为平台，将家中的各种电器设备通过家庭网络连接到一起，再利用先进的计算机、通信及控制技术管理家中的设备。
与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适的家庭生活空间，还提供全方位的信息交互功能，使家庭与外部保持信息交流流畅，帮助人们有效地安排时间。
智能家居系统-智能产品手册
百问百答为更好了解我们公司智能家居产品，以及智能家居整个行业相关知识，推广智能家居生活理念，我们公司整理了智能家居产品常见问题提供给大家，以作了解。
一、智能家居行业知识：1、问：智能家居概念是什么？答：根据最新定义，智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、平安防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关设施集成，构建高效住宅设施与家庭日程事务管理系统，提升家居平安性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能居住环境。
2、问：智能家居起源？答：20世纪80年代初，随着大量采用电子技术家用电器面市，住宅电子化〔HE，Home Electronics〕出现。
80年代中期，将家用电器、通信设备与安保防灾设备各自独立功能综合为一体后，形成了住宅自动化概念〔HA，Home Automation〕。
80年代末，由于通信与信息技术开展，出现了对住宅中各种通信、家电、安保设备通过总线技术进展监视、控制与管理商用系统，这在美国称为Smart Home，也就是现在智能家居原型。
3、问：智能家居采用主要技术？答：综合布线技术、网络通信技术、平安防范技术、自动控制技术、音视频技术。
4、问：智能家居系统包含主要子系统？答：家居布线系统、家庭网络系统、智能家居〔中央〕控制管理系统、家居照明控制系统、家庭安防系统、背景音乐系统、家庭影院与多媒体系统、家庭环境控制系统等八大系统。
其中，智能家居〔中央〕控制管理系统、家居照明控制系统、家庭安防系统是必备系统，家居布线系统、家庭网络系统、背景音乐系统、家庭影院与多媒体系统、家庭环境控制系统为可选系统。
5、问：什么样产品才可称为智能家居系统产品？答：在智能家居系统产品认定上，我们认为，厂商生产智能家居〔智能家居系统产品〕必须是属于必备系统，能实现智能家居主要功能，才可称为智能家居。
因此，智能家居〔中央〕控制管理系统、家居照明控制系统、家庭安防系统都可直接称为智能家居〔智能家居系统产品〕。
基于X-10的智能灯光控制系统设计
２ １ １ 过零 检测电路 ．．
过零 检测电路用来 同步 ｘ １ 一０信号的输 出和采样 。过零
检测的电路 如图 ３ ：
广 亓 Ｐ 一 — ｅｍ Ｕ ｓ ｔ Ｏｔ ｕ ｅ ｒ
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间的插座上 ， 动按键发 出控 制信号 （ 按 比如电灯 的开、 、 关 变 暗、 变亮等）信号通过原 有的 电力线传播 ， 一个房 间的接 ， 另
收开关就可 以接收指令 并做相应动作 。ｘ １ 一０控制 系统 通过 与计算 机 （ Ｃ） 网， 算 机 （ Ｃ） ｘ １ 议 到 Ｒ ２ ２ Ｐ 组 计 Ｐ 和 一０协 Ｓ３、 Ｒ ４ ５的转换器 （ ２ ２ 通信 ， Ｓ８ ＲＳ ３ ） 传输 命令 和数据 。采用 电力
灯光亮度调节 和灯光电源开 、 。 关
１ 灯 光控 制 系统设 计 总体 框 图
灯光控制器单板 由 ＭＣ 控制 部分 、 一０接 口部分 、 Ｕ ｘ１ 无
变压器 电源部分 、 出隔离部分 、 输 参数存 储部 分和可控 硅控
管， 保护 Ｒ ４引脚 不被烧坏 。 Ｂ
２ １２ ２ ｋ ｚ ． ． １ ０ Ｈ 信号发生器
杨泽辉 男 ２ 硕士研 究生 ９岁
维普资讯
第 ３期
杨泽辉 ， ： 于 Ｘ １ 智能灯 光控 制 系统设 计 等 基 ．Ｏ的
３ ３
５ ％的方波 ， ０ 由单片机 内部 的 Ｔ Ｉ ＲＳ Ｃ位控 制信号 的输 出使
能， Ｔ Ｓ 当 ＲＩＣ为 １ 时禁止 信号 输 出， ０时输 出使 能 ， 为 信号 输出后经过 中周耦合到 电力线 上面去 。 ２ １３ １０ Ｈｚ ． ． ２ ｋ 信号检测电路 ２ ０ ５Ｈｚ ２ Ｖ／０ 交流电经过整流 、 电阻分 压输入到 比较器产 Ｉｌ４ｏ Ｎｏ７ Ｖ Ｉ
智能灯光控制实训报告
一、实训背景随着科技的不断发展，智能家居系统逐渐走进了我们的生活。
智能灯光控制系统作为智能家居系统的重要组成部分，能够实现对家庭灯光的智能化管理，提高生活质量。
本实训旨在通过对智能灯光控制系统的学习和实践，了解其工作原理、安装方法及操作流程，为今后从事相关领域工作打下基础。
二、实训目的1. 掌握智能灯光控制系统的工作原理。
2. 熟悉智能灯光控制系统的安装方法。
3. 熟练操作智能灯光控制系统，实现灯光的智能化管理。
4. 培养动手能力和团队协作精神。
三、实训内容1. 智能灯光控制系统原理智能灯光控制系统基于电力线网络，利用电力线载波技术和电力线信息传输X10协议，实现电话远程控制、集中控制、无线遥控、电脑控制、定时控制、网络控制等多种控制方式。
系统具有以下特点：（1）模块化结构设计，简单灵活，安装方便。
（2）控制回路与负载回路分离，确保安全。
（3）设备控制信息独立存储，设备损坏不影响其他设备。
（4）具有软启动功能，防止灯具损坏。
（5）通过软件设置实现开关、调光、就地控制、多点控制、遥控控制、区域控制等功能。
2. 智能灯光控制系统安装（1）准备工具：电钻、螺丝刀、剥线钳、剥线器、测试仪等。
（2）安装步骤：1）根据设计图纸，确定灯光控制系统的布局。
2）在墙壁上开孔，安装插座、开关等设备。
3）将插座、开关等设备与电源线连接。
4）将设备通过4芯低压电缆连接成网络。
5）连接输入设备（触摸屏、面板）。
3. 智能灯光控制系统操作（1）开关控制：通过触摸屏、面板或遥控器实现对灯光的开关控制。
（2）调光控制：通过触摸屏、面板或遥控器实现对灯光亮度的调节。
（3）场景控制：预设多种灯光场景，一键切换。
（4）定时控制：设置定时开关，实现自动控制。
（5）远程控制：通过手机APP、电脑等设备实现远程控制。
四、实训总结通过本次实训，我对智能灯光控制系统有了更加深入的了解。
以下是我对实训过程的总结：1. 智能灯光控制系统具有众多优点，如节能、环保、舒适、方便等。
智能家居的三种组网方式
智能家居的三种组网方式1.集中布线技术：需要重新额外布设弱电控制线来发送控制型号以及接收被控设备的反馈信号，以达到对家电或灯光进行控制的目的。
以前主要应用于楼宇智能化控制，因为是以独立、有线的方式进行信号的收发，所以信号最稳定，比较适合于新建楼宇和小区的大范围的控制，现开始部分应用于别墅智能化，但一般布线比较复杂，造价较高，工期较长，而其只适用新装修用户。
2.无线射频技术：无线射频技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线通信技术。
以无线射频的方式进行控制信号的传输，实现对家电和灯光的控制。
无需重新布线，安装、设置以及调试比较方便。
随射频技术的发展，射频传输的抗干扰能力越来越强，稳定性越来越高，穿透障碍物的性能也越来越好，有逐渐取代传统以有线方式传输控制信号的趋势；同时其无需布线的先天优势，也使无线智能家居系统成为已装修家庭配备智能家居系统的首选。
同时随着Zigbee协议的逐渐推广，采用2.4GHz频率、支持Zigbee协议的无线智能家居系统也有一定程度的应用。
Zigbee技术能更好地解决射频传输稳定性较差、抗干扰能力不强的问题。
同时，由于Zigbee网络可以自动组网，所以控制设备和被控设备间在使用前无需对码，使Zigbee系统的易用性大大增强；同时，其通讯节点可以有路由的能力，传输信号可以在有路由功能的节点间进行接力式的传输，这样大大增大了信号的传输距离，增强了信号穿透障碍的能力。
3.X10电力载波：无需重新布线，主要利用家庭内部现有的电力线转输控制信号从而实现对家电和灯光的控制和管理，安装设置比较简单，很多设备都是即插即用，可以随意按需选配产品，而且可以不断智能化升级，功能相对比较强大而且实用，价格适中，比较适合大众化消费，技术非常成熟，已有25年左右的历史，现在美国已有将近1300万家庭用户，适用于新装修户和已装修户，是比较健康、安全、环保的智能家居技术。
但是，国内X10技术由于受限与国内电网的杂波比较多，使控制信号传输的稳定性得不到保证，以致系统的稳定性相对国外来说比较差。
智能家居布线方式(电力载波、总线、无线)
智能家居布线方式(电力载波、总线、无线)智能家居介绍智能家居是指通过人工智能技术和物联网技术，对家庭各种设备进行集成控制，从而实现家庭自动化、智能化的生活体验。
智能家居系统包括家庭娱乐、照明、安防、环境控制、健康管理、家庭办公等各种场景，并通过手机、平板电脑等多种终端来控制和管理。
智能家居布线方式智能家居布线方式是指将各种设备进行有线或无线的连接和控制，其中最常用的有电力载波、总线、无线三种方式。
电力载波电力载波是指利用家用电线作为信道传输控制信号的一种方式。
具体是在电力公司提供的交流220V前点位置上，插入一块600HZ的载波滤波器，将信号叠加在交流电中传输，通过专门的载波信号接收器，可以控制家庭设备。
电力载波的优点是无需额外的布线，利用原有电线进行传输，节省了布线成本，可以在各个电器之间传输信号，操作方便。
但是电力载波的稳定性不够，如果家中有大功率电器，会造成干扰影响传输效果，另外电力载波的速度比较慢，难以支持高速数据传输。
总线总线是指通过一根线或多根线将控制信号传输到各个设备的一种方式。
总线可以分为三个部分：传输线、控制器和终端设备。
传输线指总线上用来传输数据的通道，控制器是总线上的数据交流中心，负责控制终端设备的通信和活动，终端设备是接收控制器信息的节点，通过终端设备可以对家电等设备进行控制。
总线的优点是速度快、传输稳定，支持大型智能家居系统，可以进行复杂的联动控制。
缺点是需要专业人员进行安装和调试，成本较高，同时可能存在单点故障的风险。
无线无线是指利用无线通信技术进行设备之间的传输和控制。
无线通信方式基本分为三种：红外线、蓝牙和Wi-Fi。
红外线主要用于遥控，不能支持联动，通讯距离和通讯角度都较为受限。
蓝牙通讯距离比较短，只能在同一个房间内进行通讯，但是耗电低，传输速度快，适合用于小型智能家居设备的控制。
Wi-Fi通讯是最常用的无线通讯方式，在家庭内部布线后，可以轻松连接各种智能家居设备。
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x10是一种国际通用的智能家居电力载波协议（即一种通讯“语言”），用这种“语言”的兼容产品可以通过电力线相互“说话”，无需重新布线，被控制的电器可多达256路。
低廉的价格、上千种的产品以及简单的设置方式可以使您迅速进入智能家居时代。
X-10是以50Hz或（60Hz）为载波，再以120KHz的脉冲为调变波（Modulating Wave），发展出来的数位控制技术，并制定出一套控制规格，是以电力线为连接介质对电子设备进行远程控制的通讯协议。
在许多国家已广泛的应用于家庭安全监控、家用电器控制、室内照明控制、背景音乐控制和住宅仪表数字读取等方面。
X-10系统一般由发射模块和接收模块组成，各组件可设定不同的编码（地址码）以示区别。
使用时，控制组件可插入室内不同的电源插座，家庭其他系统内的设备就可以执行控制命令了。
该系统的特点有：安装施工简便，系统调试比较简单；可用于旧房子改造工程，新房子装修工程，已装修房的改装工程；系统稳定、可靠、安全；使用方便，操作简单；具有系统扩展功能；有多种模块面板；产品价位比较底；有执行指令冲突可能。
x10技术——电力载波通讯协议（plc），起初是由一家总部设在苏格兰的pico电子工程公司在20世纪70年代开发并获得专利的。
后来pico的工程师们来到了纽约，并继续致力于x10技术的研究与应用。
他们经过了9次试验，在第10次试验的时候终于有了突破性的进展，所以，x10就成了这一信号技术的代名词，在1978年，他们与著名的bsr音响公司合资成立了以x10命名的家庭自动化公司，在1987年，x10公司买下了bsr公司的股份。
到了1997年12月，x10技术专利权到期，所以现在x10技术是一个开放性的平台，很多制造商都在发x10技术的新产品和新技术。
x-10系统在国外的发展现状：
20世纪80年代初，随着大量采用电子技术的家用电器的面市，住宅电子化开始出现。
80年代中期，将家用电器/通信设备与安全防范设备各自独立的功能综合为一体后，形成了住宅自动化概念。
80年代末，随着通信与信息技术的发展，出现了通过总线技术对住宅中各种通信/家电/安防设备进行监控与管理的商用系统，这在美国被称为smart home，也就是现在智能家居的原型。
在智能家居20余年的发展历程中，x10技术是最耀眼的明星。
到目前为止，在美国已经有很多大公司生产、销售x10产品，如radioshack、stanley、leviton、honeywell等等；仅在美国就已经售出一亿只模块，大约有1000多万家庭使用x10产品，x10控制规格已成为当今美国家庭自动化控制规格的主要领导者。
如今，这一技术在欧洲也已迅速普及并开始进入亚洲。
x-10技术在国内的发展现状：
目前应用x10技术的产品在我国还较少，国内的x10技术才刚刚起步，但国内有些厂家和代理商已经推出了针对中国住宅情况做出改进的x10配套产品，在上海、深圳、天津、广州等大城市已经开始销售x10产品。
目前国内也有多家生产X-10系统的公司。
销售的很多产品价格较高，不易被老百姓所接受。
一旦价格下来后，趋势将是便利化、超市化、diy化。
x-10探秘
20世纪80年代初, 随着大量采用电子技术的家用电器面市，住宅电子化出现。
80年代中期，将家用电器＼通信设备与安全防范设备各自独立的功能综合为一体后，形成了住宅自动化概念。
８０年代末，通信与信息技术的发展，出现了通过总线技术对住宅中各种通信＼家电＼安防设备进行监控与管理的商用系统，这在美国称为SmartHome,也就是现在智能家居的原型．智能家居最初的定义是这样的：＂将家庭中各种与信息相关的通信设备＼家用电器和家庭安防装置，通过家庭总线技术（ＨＢＳ）连接到一个家庭智能系统上，进行集中或异地监视＼控制和家庭事务性管理，并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调．＂ＨＢＳ是智能住宅的基本单元，也是智能住宅的核心．
在智能家居２０余年的发展过程中，Ｘ－１０是最引人注目的．皮可电子公司（Pico Electronics Lcd.)是全球第一家研发出简单型计算机用集成电路的公司。
1976年,该公司已在代号X-1~X-9的几个计划中研发出许多计算机用的集成电路．当时，该公司的研发计划为：在不必另行布新线路的情况下，如何利用即有线路来控制家中的灯饰及电子电器产品，并将该计划命名为Ｘ－１０。
Ｘ－１０计划是全球第一个利用电力线载波来控制灯饰及电子电器产品，并将其商业化的成功模式．皮可电子公司成功地研发出该项技术。
Ｘ－１０是以６０Ｈｚ（或５０Ｈｚ）为载波，以１２０Ｈｚ的脉冲为调变波而研发出的数位控制技术，并制订出一套控制规格。
Ｘ－１０模组于１９７８年由西尔司公司引进美国，无线电器材公司则于１９７９年开始卖该模组系列产品。
今日，Ｘ－１０不仅是一家公司，也是一种利用电力线载波原理的家庭自动化控制协议．美国许多大公司如Radio
Shack，Stanley，Leviton，Honeywell都销售Ｘ－１０的产品。
全美约有６００万家庭在Ｘ－１０产品。
Ｘ－１０公司制造了一系列的家庭自动化产品，如照明开关，遥控器，安防系统，电视机控制界面，电脑控制界面，电话应答机等．许多美国的家庭自动化产品制造商，也采用Ｘ－１０协议来生产其产品，Ｘ－１０控制协议已成为如今美国智能家居产品的主要领导者．
欧美，日本，新加坡，韩国有众多专业的提供智能家居产品的生产厂家和分销机构，周边产品和配备产品的厂家队伍更是庞大，一些知名的企业如ＩＢＭ，ＣＩＳＣＯ，西门子，三星，微软，索尼，松下很早就投身了这一行业，产品种类繁多，各自采用的技术标准也不相同，有些产品如Ｘ－１０应用已相当成熟。
国内智能家居是与智能小区同步发展的，甚至在许多场合两者划上了等号．其实两者无论从系统构成＼产品分类＼市场细分还是集成安装方法方面来讲都是有区别的．一方面是智能小区技术被普遍关注且相应产品大量面市，另一方面是智能家居产品远未成气候，导致了我们很多时候都从智能小区的角度来看智能家居，难以将它作业一个专门的细分市场和产品去对待．数字城市，智能小区，智能家居是智能化系统的三个层面，三者并不是简单的包容关系．数字城市为智能小区和智能家居提供了一个与外界进行信息沟通交流的基本平台，智能小区有效地连接着一个以小区为单位的地域范围内的智能家居并提供相关服务，如小区安防，物业管理及信息服务等．而智能家居是以家为平台，兼备建筑、网络通讯、信息家电、网络家电、自动化和智能化，集系统、结构、服务、管理、控制于一体的高效、舒适、安全、便利、节能、健康、环保的家居环境。
智能家居可以成为智能小区的一部分，也可以独立安装．智能家居的实施其实就是智能化装修。
目前，国内专业智能家居厂家的数量正在迅速增长。
智能家居市场在未来的三五年内会高速增长，新技术＼新产品也会不断出现并投入应用。
就目前的发展趋势分析，预计今后两年内全世界有将近１亿的家庭将构建智能家居。
至２０１０年，５０％以上的新房将具有一定的智能家居功能．自１９９９年开始，我国政府部门就已密切注意到这个动向和趋势，国家信息产业部＼国家科委＼建设部等部委组织有关专家论证和规划在我国如何发展智能家居和住宅小区的计划，开始着手研究和制定有关我国家庭智能化的标准，使我国在智能家居技术领域得以有序和迅速的发展。