近年來,RFID技術在零售業.圖書館服務.供應鏈管理等領域得到廣泛使用.同時,RFID 技術也逐步應用于電力系統用以構筑智慧電網.傳統居民用戶信息采集系統的主站一般設置在供電局,用戶要了解用電信息需采用賬單查詢.上網查詢或電話查詢等方式.這些方式不夠便捷,難以滿足用戶需求且只能查詢用電總額,無法知道各個用電終端的用電情況,出現故障也無法及時排除.與此同時,現代人對于提高家用電器的智能控制能力及家庭安防保障等也提出了更高的要求。
根據我國當前智能電網的發展趨勢,為了有效監控家庭用電終端,維護用電安全,本文構建了一個基于RFID 技術與各種探測傳感器相融合的智能家庭用電信息系統.該系統可解決如下問題:
(1) 完成家庭照明設備的開.關.亮度調節及狀態顯示;
(2) 實現對家庭中所有家用電器的統一控制與管理;
(3) 溫濕度采集傳感器根據家庭內外溫濕度的變化,自動調節窗簾的開合.空調的啟停;
(4) 安裝的煙霧傳感器.煤氣傳感器發現危險信息時,能自動報警并及時給家庭成員發送報警信息;
(5) 分析報告各個用電設備用電狀況,指導用戶合理用電,提醒用戶及時充值。
1、系統整體結構
典型的RFID 系統由標簽(Tag).讀卡器(Reader).中間件(Middleware) 和控制計算機及軟件等稱為應用(Application)的四部分組成.智能家庭用電信息平臺利用標簽獲取用電終端的用電狀況及各探測傳感器的狀態,安裝在房間特定區域的讀卡器根據接收到的標簽數據對家居環境進行監控,通過計算機網絡將接收到的標簽數據經過預處理之后存入系統數據庫中.監控用戶可以使用電腦.智能手機等實時了解用電終端的工作狀況,必要的報警信息還會觸發外設的聲光報警器。
圖1 所示是該平臺的系統拓撲結構.本系統中的標簽分為兩種類型:電能計量標簽與用電設備插頭相連,實時探測用電設備電能消耗,控制用電設備功率大小;環境監測標簽由溫濕度.煙霧及煤氣傳感器等組成,安裝在室內外特定區域,實時監測室內外環境.標簽定時將探測到的數據發送給讀卡器.讀卡器通過天線控制覆蓋接收信號的范圍,接入家庭網絡,將轉發的標簽數據存入系統數據庫中.標簽數據在數據庫中進行合并.去冗余.挖掘特征信息等處理.系統監控用戶通過瀏覽器獲取這些處理過的信息,從而知道用電終端的用電狀況,家庭內外的環境狀況,同時,當家庭安防出現異常情況時,系統會通過郵件推送技術給用戶發送郵件.根據需要,系統還可以方便地進行功能擴展,比如在室內外特定區域安裝攝像機,報警信息觸發外部聲光報警器等。
軟件部分依照瀏覽器/ 服務器(Browser/Server, B/S) 框架結構,使用開源而廣泛使用的LAMP(Linux + Apache + MySQL+ PHP) 作為解決方案包.服務器是后臺控制軟件,提供閱讀器訪問.通信協議解析.標簽數據存儲和數據庫管理等服務;瀏覽器作為人機交互工具,提取數據庫中數據,進行合理引用處理,使得任何網絡終端設備都可以實現對用電終端設備監控;數據庫起到樞紐作用,作為系統核心,連接后臺解析的數據,響應前臺Web 網頁訪問請求。
智能用電信息系統后臺軟件使用JAVA 語言開發,采用基于TCP/IP 協議的套接字(Socket) 技術實現上位機(host) 與讀卡器直接的通信,利用JAVA 語言中JDBC 與系統數據庫交互。