CN102611481B - 一种电力线载波通信方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力线载波通信方法，其特征在于，该方法包括：获取需要传输的数据；为所述数据配置特征值；根据所述数据的特征值，判断是否需要在电流过零点时发送所述数据；如果需要在电流过零点时发送所述数据，则对电力线的工频信号进行电流过零点检测，并在电流过零点时刻附近的预定时间段内，完成所述数据的发送。否则，在任何时段内，执行所述数据的发送。本发明还公开了一种电力线载波通信系统。通过为采集的数据配置特征位，从而使需要精确传送和接收的数据在电力线的电流过零点附近的预定时间段内进行发送和接收，而对一些不需要精确发送和接收的数据可以直接发送和接收，实现了电力线载波通信的精确传输，提高通信信道的利用率。

Description

一种电力线载波通信方法及其系统

技术领域

本发明涉及电力线通信领域，尤其涉及一种电力线载波通信方法及系统。

背景技术

电力线载波是利用高、低压电力线作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种通信方式，即，可以利用380/220V用户配电网，实现数据的传输。

通过架设配电网，电力线已分布到千家万户，因此，利用电力线的载波通信，可以实现各级服务提供商与家用的电表，水表，气表的通信。

而在电力线载波通信系统中，电力线上会存在很强的干扰和噪声，电力线上的干扰和噪声具有时变性和地域性，即，电力线在不同地点不同时段上的干扰和噪声具有很大的差别。而电力线上的干扰和噪声，会破坏电力线上的载波通信，甚至会使电力线上的载波通信无法进行。

在电力线载波通信系统中，由于存在50Hz，220v的电力信号，而在电流过零点的大约±5ms的时段内，电力线载波通信信道的信噪比最高，传输效果最好。如何在电力线上，利用电流过零点处进行数据传输，实现数据传输的准确性并提高信道的利用率显得尤为重要。

发明内容

为了解决上述现有技术中的缺陷，本发明提供了一种电力线载波通信方法，该方法包括：

获取需要传输的数据；

为所述数据配置特征值；

根据所述数据的特征值，判断是否需要在电流过零点时发送和接收所述数据；

如果需要在电流过零点时发送和接收所述数据，则对电力线的工频信号进行电流过零点检测，在电流过零点的预定时间段内，完成所述数据的发送与接收。

否则，在电流非过零点的时段内，完成所述数据的发送与接收。

本发明还提供了一种电力线载波通信系统，该系统包括：

数据读取装置，用于获取需要传输的数据；

配置装置，用于为所述数据配置特征值；

判断装置，用于根据所述数据的特征值，判断是否需要在电流过零点时发送和接收所述数据；

发送装置，用于发送所述数据；

接收装置，用于接收所述数据；

第一驱动装置，当所述数据需要在电流过零点时发送和接收，则对电力线的工频信号进行电流过零点检测，在电流过零点的预定时间段内，驱动所述发送装置和所述接收装置，以完成所述数据的发送与接收；

第二驱动装置，当所述数据不需要在电流过零点时发送和接收，在电流非过零点的时段内，驱动所述发送装置和所述接收装置，以完成所述数据的发送与接收。

与现有技术相比，采用本发明提供的技术方案具有如下优点：

通过为采集的数据配置特征位，从而使需要精确传送和接收的数据在电力线的电流过零点时的预定时间段内进行发送和接收，而对一些不需要精确发送和接收的数据可以直接发送和接收，不需要对电力线的工频信号进行电流过零点检测，从而既实现了电力线载波通信的精确传输，又提高电力线线载波通信信道的利用率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显，附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

图1所示为本发明提供的一种电力线载波通信方法的流程示意图；

图2所示为本发明提供的一种电力线载波通信系统的结构示意图；

图3所示为本发明提供的一种电力线载波通信系统中的第一驱动装置的结构示意图；

图4所示为本发明提供的一种电力线载波通信系统中的发送装置的一结构示意图；

图5所示为本发明提供的一种电力线载波通信系统中的发送装置的另一结构示意图；

图6所示为本发明提供的一种电力线载波通信系统中的发送装置的又一结构示意图；

图7所示为本发明提供的一种电力线载波通信系统中的接收装置的一结构示意图；

图8所示为本发明提供的一种电力线载波通信系统中的接收装置的另一结构示意图；

图9所示为本发明提供的一种电力线载波通信系统中的接收装置的又一结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施例作详细描述。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。

如图1所示，本发明提供一种电力线载波通信方法，该方法可以根据要传输数据的要求，为不同的数据附加不同的特征值，例如，优先级、容错性和/或QoS参数数值，根据该特征值，判断出需要精确传输的数据，使该数据在电流过零点的预定时间段内进行传输，而其它数据利用其它时段进行传输。该方法包括以下步骤：

S101：获取需要传输的数据；

通过与各种家用的仪表相联接的电力线，获取要传输的数据，例如，可以将家用的水表通过电力线连与系统连接，通过电力线上的数据读取装置，读取家用水表的数据。

S102：为所述数据配置特征值；

根据要传输数据的性质，为所述数据配置特征值，该特征值可以为优先级、容错性和/或QoS参数，例如，如果该数据需要准确传输，可以为其配置较高优先级(例如，可以为数值)。

S103：根据所述数据的特征值，判断是否需要在电流过零点时发送和接收所述数据；

系统根据所获取的数据的特征值，判断该数据是否需要在电力线的电流过零点时的预定时间段内，进行发送和接收，在电力线载波通信中，不同地点不同时段上的干扰和噪声具有很大的差别，而当电力线上的工频信号在零点处，即在50Hz，220v的电流过零点的大约±5ms的时段内，电力线载波通信信道的信噪比最高，传输效果最好。

S104：如果需要在电流过零点时发送和接收，则对电力线的工频信号进行电流过零点检测，在电流过零点的时间段内，完成所述数据的发送与接收。

当数据为高优先级时，该数据需要准确传输，由于电力线载波通信信道在电流过零点时信噪比最高，因此系统可通过检测电力线上的电流，检测出电力线上的过零点时段。

在该电力线上流过的交流电的电流大小和方向是不停变化的，例如，上一时刻可能由火线流向零线，并且是由小变大再变小，下一时刻由零线流向火线，并且也是由小变大再变小，周而复始不断地变化。电流由小变大再变小的时刻被称为零时刻，该时刻被称为电流过零点。

在50Hz，220v的电流过零点时段大约为±5ms(对应于上述的预定时间段)，在这±5ms的时段内，电力线载波通信信道的信噪比最高，传输效果最好，因此，可以在这±5ms的时段内传输需要准确传输的数据，以确保该数据传输的准确性。另外，由于在电流过零点附近大约为±5ms时间段内的信噪比较高，因此可以提高在该时间段内进行数据传输的速率。在过零点时段附近采用高传输速率可以提高数据吞吐量，并且保证高传输质量。

其中对所述数据的发送，首先通过对所述数据进行编码，将要传输的数据转变为比特流，然后，通过数字/模拟信号的转换，将编码后的数据转换为模拟信号，并将所述模拟信号耦合到电力线上，以进行数据的传输。

另外，在对所述数据进行编码之后，还可对编码后的数据进行傅里叶变换，还可在所述编码后的数据转换为模拟信号之后，对所述模拟信号进行低通滤波。

其中对所述数据的接收，可以通过接收模拟信号，然后将所述模拟信号转换为数字信号，通过对所述数字信号进行解码，以获得接收的数据。

另外，接收模拟信号之后，还可对所述模拟信号进行低通滤波，将所述模拟信号转换为数字信号之后，还可对所述数字信号进行傅里叶变换。

S105：否则，在电流非过零点的时段内，完成所述数据的发送与接收。

而在其它时段(电流非零点时刻)，进行一般数据的传输，例如，家用水表的安装日期或型号等等信息，以确保通信信道的高利用率。在该步骤中的数据的接收和发送，可采用步骤S104中所述的方法，在此，不再赘述。

通过为采集的数据配置特征位，从而使需要精确传送和接收的数据在电力线的电流过零点时的预定时间段内进行发送和接收，而对一些不需要精确发送和接收的数据可以直接发送和接收，不需要对电力线的工频信号进行电流过零点检测，从而既实现了电力线载波通信的精确传输，又提高电力线线载波通信信道的利用率。

本发明还提供了一种电力线载波通信系统，如图2所示，该系统包括：

数据读取装置200，用于获取需要传输的数据；

配置装置210，用于为所述数据配置特征值；

判断装置220，用于根据所述数据的特征值，判断是否需要在电流过零点时的预定时间段内发送和接收所述数据；

发送装置230，用于发送所述数据；

接收装置240，用于接收所述数据；

第一驱动装置250，当所述数据需要在电流过零点时发送和接收，则对电力线的工频信号进行电流过零点检测，在电流过零点的预定时间段内，驱动发送装置230和接收装置240，以完成所述数据的发送与接收；

第二驱动装置260，当所述数据不需要在电流过零点时发送和接收，在电流非过零点的时段内，驱动发送装置230和接收装置240，以完成所述数据的发送与接收。

如图3所示，其中第一驱动装置250包括：电流过零点检测模块251，用于对电力线的工频信号进行电流过零点检测；第一驱动模块252，用于当电力线的工频信号处于过零点状态时，启动发送装置和接收装置。

如图4所示，其中发送装置230包括：编码模块231，用于对所述数据进行编码；数/模转换模块232，用于将编码后的数据转换为模拟信号；耦合模块233，用于将所述模拟信号耦合到电力线上。

如图5所示，其中发送装置230还包括傅里叶变换模块234，用于对编码后的数据进行傅里叶变换。

如图6所示，其中发送装置230还包括低通滤波模块235，用于对所述模拟信号进行低通滤波。

如图7所示，其中接收装置240包括：接收模块241，用于接收模拟信号，模/数转换模块242，用于将所述模拟信号转换为数字信号；解码模块243，用于对所述数字信号进行解码，以获得接收的数据。

如图8所示，其中接收装置240还包括低通滤波模块244，用于对所述模拟信号进行低通滤波。

如图9所示，其中接收装置240还包括傅里叶变换模块245，用于对所述数字信号进行傅里叶变换。

该装置为与本发明所述的方法相对应的装置，在该装置上可以实施上述任一方法实施例中所述的方法，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，应当理解在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下，可以对这些实施例进行各种变化、替换和修改。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内。

Claims (11)

1.一种电力线载波通信方法，其特征在于，该方法包括：

获取需要传输的数据；

为所述数据配置特征值，其中所述特征值包括数据的优先级；

根据所述数据的特征值，判断是否需要在电流过零点时发送所述数据；

如果需要在电流过零点时发送所述数据，则对电力线的工频信号进行电流过零点检测，并在电流过零点时刻附近的预定时间段内，完成所述数据的发送；

否则，在任何时段内，执行所述数据的发送。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述完成所述数据的发送的步骤包括：

对所述数据进行编码；

将编码后的数据转换为模拟信号；

将所述模拟信号耦合到电力线上。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述对所述数据进行编码之后，该方法还包括：对编码后的数据进行傅里叶变换；和/或

在所述将编码后的数据转换为模拟信号之后，该方法还包括：对所述模拟信号进行低通滤波。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，所述特征值为优先级、容错性和/或QoS参数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将特征值超过预定阈值的数据在电流过零点时刻附近的预定时间段内完成所述数据的发送。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

调整在电流过零点时刻附近的预定时间段内进行数据传输的速率，使其高于其他时段的数据传输速率。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电流过零点时刻附近的预定时间段为电流过零点时刻±5ms的时段。

8.一种电力线载波通信系统，其特征在于：包括：

数据读取装置，用于获取需要传输的数据；

配置装置，用于为所述数据配置特征值，其中所述特征值包括数据的

优先级；

判断装置，用于根据所述数据的配置特征值，判断是否需要在电流过零点时发送所述数据；

发送装置，用于发送所述数据；

第一驱动装置，当需要在电流过零点时发送所述数据时，对电力线的工频信号进行电流过零点检测，并在电流过零点时刻附近的预定时间段内，驱动所述发送装置，以完成所述数据的发送；

第二驱动装置，当不需要在电流过零点时发送所述数据时，在电流非过零点的时段内，驱动所述发送装置，以完成所述数据的发送。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第一驱动装置包括：

电流过零点检测模块，用于对电力线的工频信号进行电流过零点检测；

第一驱动模块，用于当电力线的工频信号处于过零点状态时，启动所述发送装置。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述发送装置包括：

编码模块，用于对所述数据进行编码；

数/模转换模块，用于将编码后的数据转换为模拟信号；

耦合模块，用于将所述模拟信号耦合到电力线上。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述发送装置还包括：

傅里叶变换模块，用于对编码后的数据进行傅里叶变换；和/或

低通滤波模块，用于对所述模拟信号进行低通滤波。