基于RFID技术的智能家庭用电信息系统构建

　　近年来，RFID 技术在零售业.图书馆服务.供应链管理等领域得到广泛使用.同时，RFID 技术也逐步应用于电力系统用以构筑智慧电网.传统居民用户信息采集系统的主站一般设置在供电局，用户要了解用电信息需采用账单查询.上网查询或电话查询等方式.这些方式不够便捷，难以满足用户需求且只能查询用电总额，无法知道各个用电终端的用电情况，出现故障也无法及时排除.与此同时，现代人对于提高家用电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。

　　根据我国当前智能电网的发展趋势，为了有效监控家庭用电终端，维护用电安全，本文构建了一个基于RFID 技术与各种探测传感器相融合的智能家庭用电信息系统.该系统可解决如下问题：

　　(1) 完成家庭照明设备的开.关.亮度调节及状态显示;

　　(2) 实现对家庭中所有家用电器的统一控制与管理;

　　(3) 温湿度采集传感器根据家庭内外温湿度的变化，自动调节窗帘的开合.空调的启停;

　　(4) 安装的烟雾传感器.煤气传感器发现危险信息时，能自动报警并及时给家庭成员发送报警信息;

　　(5) 分析报告各个用电设备用电状况，指导用户合理用电，提醒用户及时充值。

　　1、系统整体结构

　　典型的RFID 系统由标签(Tag).读卡器(Reader).中间件(Middleware) 和控制计算机及软件等称为应用(Application)的四部分组成.智能家庭用电信息平台利用标签获取用电终端的用电状况及各探测传感器的状态，安装在房间特定区域的读卡器根据接收到的标签数据对家居环境进行监控，通过计算机网络将接收到的标签数据经过预处理之后存入系统数据库中.监控用户可以使用电脑.智能手机等实时了解用电终端的工作状况，必要的报警信息还会触发外设的声光报警器。

　　图1所示是该平台的系统拓扑结构.本系统中的标签分为两种类型：电能计量标签与用电设备插头相连，实时探测用电设备电能消耗，控制用电设备功率大小;环境监测标签由温湿度.烟雾及煤气传感器等组成，安装在室内外特定区域，实时监测室内外环境.标签定时将探测到的数据发送给读卡器.读卡器通过天线控制覆盖接收信号的范围，接入家庭网络，将转发的标签数据存入系统数据库中.标签数据在数据库中进行合并.去冗余.挖掘特征信息等处理.系统监控用户通过浏览器获取这些处理过的信息，从而知道用电终端的用电状况，家庭内外的环境状况，同时，当家庭安防出现异常情况时，系统会通过邮件推送技术给用户发送邮件.根据需要，系统还可以方便地进行功能扩展，比如在室内外特定区域安装摄像机，报警信息触发外部声光报警器等。

图1 智能家庭用电信息系统拓扑结构

　　智能家庭用电信息系统硬件部分使用有源RFID 设备.

　　软件部分依照浏览器/ 服务器(Browser/Server, B/S) 框架结构，使用开源而广泛使用的LAMP(Linux + Apache + MySQL+ PHP) 作为解决方案包.服务器是后台控制软件，提供阅读器访问.通信协议解析.标签数据存储和数据库管理等服务;浏览器作为人机交互工具，提取数据库中数据，进行合理引用处理，使得任何网络终端设备都可以实现对用电终端设备监控;数据库起到枢纽作用，作为系统核心，连接后台解析的数据，响应前台Web 网页访问请求。

　　智能用电信息系统后台软件使用JAVA 语言开发，采用基于TCP/IP 协议的套接字(Socket) 技术实现上位机(host) 与读卡器直接的通信，利用JAVA 语言中JDBC 与系统数据库交互。

　　该系统前台部分使用PHP 语言开发，整合Ajax(AsynonousJavaScript and XML) 技术，实现页面实时刷新。