CN103763822B

CN103763822B - 控制信息传输系统，控制信息发送、接收方法及设备

Info

Publication number: CN103763822B
Application number: CN201410006646.0A
Authority: CN
Inventors: 沙玉峰
Original assignee: CHONGQING HENGYOUYUAN TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: CHONGQING HENGYOUYUAN TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-01-07
Filing date: 2014-01-07
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2034-01-07
Also published as: CN103763822A

Abstract

本发明实施例公开了一种控制信息传输系统，控制信息发送、接收方法及设备，其中传输系统包括用于发送控制信息的第一设备和用于接收控制信息的第二设备，其中第一设备和第二设备由电力线网络连接，其中第一设备用于根据控制信息对市电进行频率调制得到电力信号，该电力信号由电力线网络传输至第二设备；其中第二设备用于对该电力信号进行解调以还原控制信息；本发明实施例，通过调节市电频率的方式实现控制信息的传递，其不同于已有的控制信息传递方式，为控制信息的传输提供了不同的解决方案，该方案的优点在于：在不改变原有电力线路的基础上实现低成本的控制信息的传输，十分适合于低成本场合的应用，如：对照明光源的智能照明控制。

Description

控制信息传输系统，控制信息发送、接收方法及设备

技术领域

本发明涉及智能照明控制技术领域，尤其涉及一种控制信息传输系统，控制信息发送、接收方法及设备。

背景技术

随着照明技术的发展，用户对照明光源的要求也越来越高。例如对家用LED灯泡，除要求其可以进行色温调节、亮度调节功能以外，还要求其可以进行场景控制、分组控制以及色彩调节等功能。由于对照明光源的功能要求的提高，相应地对控制这些光源的智能照明控制系统也提出了更高的要求。

目前，在智能照明控制系统中，对于照明控制信息的传输，可以采用无线方式或有线方式。其中无线方式主要是指采用蓝牙模块或WIFI模块等来传输照明控制信息。但是蓝牙模块或WIFI模块的成本通常比照明光源的成本高甚至高几倍，因此将蓝牙模块或WIFI模块应用于照明光源的控制并不实际。其中有线方式主要是指采用电力线载波通信（一种以输电线路为载波信号的传输媒介的电力通信方式）方式来传输照明控制信息，该方式需要至少配置一个电力线载波通讯模块，而该模块目前的主流价格在50至200元之间不等，因此采用电力线载波通信方式传输照明控制信息的方式也存在成本较高的问题，并且电力线载波通信方式的入户位置通常需要安装陷波器，这也使得其在推广中受到了一定的局限。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种控制信息传输系统，控制信息发送、接收方法及设备，主要具有在不改变原有电力线路的基础上实现成本低的控制信息的传输的特点。

本发明提供了一种控制信息传输系统，包括用于发送控制信息的第一设备和用于接收控制信息的第二设备，所述第一设备和第二设备由电力线网络连接，所述第一设备用于根据控制信息对市电进行频率调制，得到至少含有两个不同频率的电力信号，该电力信号由电力线网络传输至第二设备；所述第二设备用于对所述电力信号进行解调以还原控制信息。

进一步，所述第一设备包括编码模块和调频模块，所述第二设备包括频率检测模块和解码模块；

所述编码模块，用于编码控制信息，得到由多个码元组成的编码控制信号；

所述调频模块，用于根据所述编码控制信号及预设的调频规则对市电进行频率调制，得到至少含有两个不同频率的电力信号，该电力信号由电力线网络传输至第二设备；

所述频率检测模块，用于检测所述电力信号的频率信息；

所述解码模块，用于根据预设的解调规则解调所述频率信息得到由多个码元组成的编码控制信号，以及解码所述编码控制信号得到控制信息。

进一步，所述调频模块包括整流电路和逆变电路，所述整流电路用于将市电转换为直流电信号，所述逆变电路用于根据所述编码控制信号及预设调频规则对所述直流电信号进行调频、逆变得到所述电力信号。

进一步，所述电力信号所含频率均在市电的许用频率区间内；和/或，所述电力信号所含频率的维持时间均大于其中f_now是指所述电力信号的实时频率。

进一步，所述控制信息为照明控制信息，所述第二设备还与被控的照明光源连接，用于根据所述照明控制信息控制所述被控的照明光源的工作状态。

本发明还提供了一种控制信息发送设备，包括编码模块和调频模块；

所述调频模块，用于根据所述编码控制信号根据预设的调频规则对市电进行频率调制，得到至少含有两个不同频率的电力信号，该电力信号用于通过电力线网络传输至用于接收控制信息的设备。

进一步，所述电力信号所含频率均在市电的许用频率区间内，和/或，所述电力信号所含频率的维持时间均大于其中f_now是指所述电力信号的实时频率。

本发明还提供了一种控制信息接收设备，包括频率检测模块和解码模块；

所述频率检测模块，用于从电力线网络中接收电力信号并检测所述电力信号的频率信息，该电力信号由根据控制信息对市电进行频率调制得到且至少含有两个不同的频率；

所述解码模块，用于根据预设的解调规则解调所述检测到的频率信息，得到由多个码元组成的编码控制信号，以及解码所述编码控制信号得到控制信息。

本发明还提供了一种控制信息发送方法，包括：

编码控制信息，得到由多个码元组成的编码控制信号；

根据所述编码控制信号根据预设的调频规则对市电进行频率调制，得到至少含有两个不同频率的电力信号，该电力信号用于通过电力线网络传输至用于接收控制信息的设备。

本发明还提供了一种控制信息接收方法，包括：

从电力线网络中接收电力信号并检测所述电力信号的频率信息，该电力信号是根据控制信息对市电进行频率调制得到的且至少含有两个不同的频率；

根据预设的解调规则解调所述检测到的频率信息，得到由多个码元组成的编码控制信号，以及解码所述编码控制信号得到控制信息。

本发明的有益效果：

本发明实施例的控制信息传输系统，由第一设备根据控制信息对市电进行频率调制，得到电力信号，该电力信号由电力线网络传输至第二设备，然后由第二设备对该电力信号进行解调以还原控制信息，通过调节市电频率的方式，实现了控制信息的传递，其不同于已有的控制信息的传递方式，因此为控制信息的传输提供了不同的解决方案，同时该方案的主要优点在于：在不改变原有电力线路的基础上，实现控制信息的传递，且成本很低，因此十分适合于低成本场合的应用，例如：对照明光源的智能照明控制，从而实现照明光源的色温调节、亮度调节、色彩调节、场景控制、分组控制等功能，实现了低成本的智能照明控制。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1是本发明的控制信息传输系统的实施例的结构示意图。

图2是图1中第一设备的一实施例的结构示意图。

图3是图1中第一设备的另一实施例的结构示意图。

图4是市电的波形示意图。

图5是市电经过整流后的波形示意图。

图6是电力信号的波形示意图。

图7是作为控制信息接收端的第二设备的实施例的结构示意图。

图8是电力信号经过整流降压或者降压整流后的波形示意图。

图9是电力信号经过整流后的波形示意图。

图10是电力信号经过限流和光耦隔离后的波形示意图。

图11是本发明的控制信息发送方法的实施例的方法流程图。

图12是本发明的控制信息接收方法的实施例的方法流程图。

具体实施方式

请参考图1是控制信息传输系统的实施例的结构示意图。该系统主要包括第一设备1和第二设备2，第一设备1和第二设备2通过电力线网络连接；其中第一设备1主要用于根据控制信息对市电进行频率调制得到至少具有两个不同频率的电力信号，该电力信号由电力线网络传输至第二设备2；其中第二设备2主要用于对该电力信号进行解调以还原控制信息。本实施例通过调节市电频率的方式，实现了控制信息的传递，其不同于已有的控制信息的传递方式，因此为控制信息的传输提供了不同的解决方案，同时该方案的主要优点在于：在不改变原有电力线路的基础上实现低成本的控制信息的传递，因此十分适合于低成本场合的应用，例如：对普通照明光源的智能照明控制，从而实现照明光源的色温调节、亮度调节、色彩调节、场景控制、分组控制等功能，实现了低成本的智能照明控制。

下面分别对第一设备和第二设备进行详细说明。

如图2所示是第一设备1的一实施例的结构示意图，其中第一设备1作为控制信息的发送端也可以被称为“控制信息发送设备”，在具体的应用场合中本领域技术人员可以赋予他更贴切的名称，例如在智能照明控制领域，其可以被称为“照明控制器”，例如“86式照明控制器”等等；所谓的86式照明控制器，指的是具有86盒形状且带有照明控制功能的设备。

其中第一设备1主要包括编码模块11和调频模块12。其中编码模块11主要用于对控制信息进行编码，得到由多个码元组成的编码控制信号。这里，控制信息可以是用户输入的，对于智能照明控制领域，控制信息可以为照明控制信息，主要用于控制被控照明光源的色温或亮度，或者用于对被控灯具进行场景控制、分组控制或色彩调节，等等。其中编码模块11对控制信息的编码可以采用二进制编码，即将控制信息按照二进制规则转换为由“0”和“1”组成的二进制序列。其中本领域技术人员非常熟悉二进制编码的编码规则，因此对其编码规则不再赘述。当然，本领域技术人员也非常清楚的知道其它的一些编码方式也非常适合于本发明。

其中调频模块12主要用于根据编码控制信号及预设的调频规则对市电进行频率调制得到至少具有两个不同频率的电力信号（电力信号也是市电，只是市电的一种特殊形式，我们一般认为通常所说的市电，其频率是固定的，即市电基准频率为50Hz，而此处调频模块12输出的市电频率是不固定的，其至少具有两个不同的频率，我们将这种经过频率调制的、频率不固定的市电称为“电力信号”），该电力信号可以由电力线网络传输至第二设备2。这里，采用对市电的频率进行调制的方式使调制后的市电（即电力信号）携带上控制信息，这一过程的本质是采用不同的频率或不同的频率组合来标识编码控制信号中的不同码元，即调频规则。

举例而言，对于二进制编码，其包括“0”和“1”两个码元，由于电力信号中应至少存在两种不同的频率，因此电力信号能够实现“0”和“1”的标识；例如：调频模块12根据预设的调频规则可以控制市电产生两个频率（包含市电本身的基准频率），即f₁和f₂，假设在调频模块12中预设的调频规则为：“0”用于标识“f₁”，“1”用于标识“f₂”，那么对于编码控制信号为“00111001”时，调频模块12根据该编码控制信号及预设的调频规则调制市电，使得电力信号输出的实时频率为f₁、f₁、f₂、f₂、f₂、f₁、f₁、f₂，从而实现控制信息的传递。并且，在传输控制信息时，预设的调频规则是可以改变的，并且允许存在冗余。例如：调频模块12可以控制市电产生两个以上的频率（包含市电本身的基准频率），预设的调频规则允许某些频率不标识任何码元，假设调频模块12可以控制市电产生f₁、f₂和f₃三个频率，预设的调频规则可以是：“0”用f₁来标识，“1”用f₂来标识，f₃什么也不标识。又例如：若调频模块12控制市电产生两个以上的频率（包含市电本身的基准频率），也允许采用不同的频率组合来标识不同的码元，假设调频模块12控制市电产生f₁、f₂、f₃和f₄共四个频率，则可以用连续的f₁f₃来标识“0”，用连续的f₂f₄来标识“1”。当然若只产生两个频率时，也可以用不同的频率组合来标识不同的码元，假设调频模块12可以控制市电产生f₁和f₂两个频率，则可以用“f₁f₁标识“0”，f₂标识“1””。

其中为了不影响第二设备2对市电的正常使用，调频模块12生成的电力信号所含频率（即前面举例中涉及的f₁、f₂等等）均要求在市电的许用频率区间内，对于本领域技术人员而言市电的许用频率区间为：47Hz至63Hz，我国市电的基准频率一般为50Hz。也就是说，只要电力信号所含频率控制在该许用频率区间内，就不会对第二设备2正常使用该市电造成影响，同时也不会对第一设备以上的电网造成任何影响，并且即使第二设备2侧的被控设备发生变化，也不会对该电力信号造成影响。如此，第二设备2不但可以从该市电中提取控制信息同时也可以使用该市电驱动被控设备工作；也就是说，在本实施例中市电不仅起到本身具有的提供电能的作用，同时实现控制信息的传递作用。

其中为了便于第二设备2对电力信号中频率的检测，要求电力信号所含频率的维持时间（可用t表示）均大于或等于其中f_now是指电力信号的实时频率，在同一时刻，电力信号的实时频率只能够是电力信号所含的至少两个不同频率中的其中一个。也就是要求电力信号中携带照明控制信息的调频频率的维持时间要大于或等于1/4周期。

上面涉及的对市电频率的调制，可以采用逆变电路结构实现，下面具体说明：

如图3所示是第一设备1的另一实施例的结构示意图。在图3中，调频模块12主要包括整流电路121和逆变电路122，其中整流电路121主要用于将市电转换为直流电信号，其中逆变电路122主要用于根据编码控制信号及预设的调频规则对直流电信号进行调频、逆变得到电力信号。

举例来言，如图4所示是市电的波形示意图，其是市电的标准正弦波波形，其频率本实施例中其为市电基准频率。图5是该市电经过整流后的波形示意图。图6是逆变电路122输出的电力信号的波形示意图,从图6中可以看出，电力信号中t1<t2=t4<t3,也就是说电力信号包含三个频率，分别是其中即f₂为市电的基准频率，假设预设的调频规则为：f₁与二进制码中的“0”对应，f₃与二进制码中的“1”对应，而f₂不对应任何码元，则图6所示的波形携带的码元信息为“01”。

如图7所示是第二设备2的一实施例的结构示意图。其中第二设备2作为控制信息的接收端其也可以被称为“控制信息接收设备”或者“控制信息响应设备”，等等，其主要用于与第一设备1配套使用。其中第二设备2主要包括频率检测模块21和解码模块22，其中频率检测模块21主要用于检测电力信号的频率信息；解码模块22，用于解调频率信息得到由多个码元组成的编码控制信号，以及解码编码控制信号得到控制信息。

其中电力信号是交流形式的强电信号，在对其进行频率信息检测之前，需要先对其进行处理，此处的处理可以是降压、整流和/或光耦隔离，以将电力信号转换为弱电信号。例如：可以先采用耦合电路对电力信号进行降压，然后再采用整流电路将降压的电力信号转换为直流电信号。其中控制信息的接收端接收到的电力信号的波形如图6所示，经过降压和整流后的电力信号的波形如图8所示，其中图6所示的电压幅值A1大于图8中所示的电压幅值A2。又例如：可以采用整流电路将电力信号转换为直流电信号，然后再由分压电路对其进行降压处理。其中，图9是对图6所示的电力信号进行整流处理后得到的波形示意图，图8是对图9所示的波形图进行降压后的波形示意图。又例如：可以先采用限流电路对电力信号进行限流处理，然后由光耦隔离电路对限流后的电力信号进行控制与隔离。其中经过限流和光耦隔离的电力信号的波形图如图10所示

经过上述处理后的电力信号，可以由频率检测模块21检测其频率信息，也就是检测电力信号的实时频率。其中频率检测模块21可以先检测该电力信号的实时周期，通过检测出的实时周期，计算出电力信号的实时频率。其中在检测电力信号的实时周期时，需要预先设定频率切换的时间点，再通过检测电力信号波形中至少1/4周期的时长，就可以计算出该电力信号的实时周期，进而得出该电力信号的实时频率。举例而言：假设经过降调理后的电力信号波形如图8所示，在检测如图8所示的电力信号的实时频率时，首先检测电力信号的实时周期；此时可以选择检测一个半波周期中两个过零点之间的时长，得到电力信号半波周期内的过零点分别是：0、T1、T2……T7、T8。由于两个过零点之间的时长为实时半波周期，通过实时半波周期乘以2可以计算出电力信号的实时周期，即图8中电力信号的实时周期分别为2T1、2T2……2T7、2T8，进而可以计算出电力信号的实时频率。当然在检测电力信号的实时周期时，也可以选择检测四分之三个周期，或者一个甚至多个周期的方式。

其中解码模块22主要包括解调和解码两个过程，其中解调过程中，需要按照预设的解调规则进行（该预先设定的解调规则与预设的调频规则对应）。假设本实施例预先设定的解调规则为：两个解调频率f₁和f₂，这两个解调频率分别标识二进制编码中的“0”和“1”，在发送端也要求对应设置；解码模块22在解调时将检测得到的实时频率与预设的解调频率进行对比，若检测得到的实时频率等于f₁，则其对应的编码控制信息的二进制编码为“0”，若检测得到的实时频率等于f₂，则其对应的编码控制信息的二进制编码为“1”。若检测得到的实时频率不等于f₁，也不等于f₂，则标识当前实时频率没有携带控制信息。然后根据解调后得到的编码控制信息，就可以解码出照明控制信息了。

下面对本发明的控制信息发送方法和接收方法进行说明，其分别对应于前述的第一设备1和第二设备2，由于前述对第一设备1和第二设备2的描述已非常的详细，因此下述仅说明方法的概要，其具体实现细节，显然本领域技术人员可以从前述对第一设备1和第二设备2的描述中找到。

如图11所示，是本发明实施例的控制信息发送方法的方法流程图，该控制信息发送方法包括：

步骤S101，编码控制信息，得到由多个码元组成的编码控制信号；

其中，发送控制信息的设备需要连接市电，接收交流电信号。控制信息可以是是用户输入的，应用于智能照明控制领域，控制信息可以为照明控制信息，主要用于控制被控照明光源的色温或亮度，或者用于对被控灯具进行场景控制、分组控制或色彩调节，等等。其中对控制信息的编码可以采用二进制编码，即将控制信息按照二进制规则转换为由“0”和“1”组成的二进制序列。

步骤S102，根据步骤S101中的编码控制信号及预设的调频规则对市电进行频率调制，得到至少含有两个不同频率的电力信号;

发送控制信息的设备在编码控制信号的作用下，按照预设的调频规则调节交流电的频率，使用至少含有两个不同频率的电力信号来携带照明控制信息。

步骤S103，通过电力线网络将步骤S102中得到的电力信号传输至用于接收控制信息的设备。

需要说明的是，本发明实施例中的接收控制信息的设备，可以为电阻性照明器件、电容性照明器件或电感性照明器件中的一种或多种；

在本发明实施例中，当需要传输控制信息时，通过对控制信息进行编码，得到编码控制信号，并根据该编码控制信号及预设的调频规则去调节交流电的频率，得到用于标识照明控制信息的电力信号并通过现有的电力线网络传送至接收控制信息的设备。这样，通过调节交流电频率的方式，将控制信息携带在了电力线网络中，在不改变原有电力线路的基础上实现了低成本的控制信息的传输。

如图12所示，是本发明实施例的控制信息接收方法的方法流程图，该控制信息接收方法包括：

步骤S201，从电力线网络中接收电力信号并检测所述电力信号的频率信息，该电力信号是根据控制信息对市电进行频率调制得到的且至少含有两个不同的频率；

其中，本步骤S201中的电力信号即是步骤S103中通过电力线网络传输的控制信息。

步骤S202，根据预设的解调规则解调步骤S201中检测到的频率信息，得到由多个码元组成的编码控制信号，以及解码所述编码控制信号得到控制信息。

当传输的控制信息是照明控制信息时，在步骤S202中还原了控制信息发送设备传来的照明控制信息之后，控制信息接收设备即可响应该照明控制信息了，如此则实现了照明控制系统的可靠远程控制。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种控制信息传输系统，包括用于发送控制信息的第一设备和用于接收控制信息的第二设备，所述第一设备和第二设备由电力线网络连接，其特征在于：所述第一设备用于根据控制信息对市电进行频率调制，得到至少含有两个不同频率的电力信号，该电力信号由电力线网络传输至第二设备；所述第二设备用于对所述电力信号进行解调以还原控制信息；所述电力信号所含频率均在市电的许用频率区间内；和，所述电力信号所含频率的维持时间均大于其中f_now是指所述电力信号的实时频率。

2.如权利要求1所述的控制信息传输系统，其特征在于：所述第一设备包括编码模块和调频模块，所述第二设备包括频率检测模块和解码模块；

所述频率检测模块，用于检测所述电力信号的频率信息；

3.如权利要求2所述的控制信息传输系统，其特征在于：所述调频模块包括整流电路和逆变电路，所述整流电路用于将市电转换为直流电信号，所述逆变电路用于根据所述编码控制信号及预设调频规则对所述直流电信号进行调频、逆变得到所述电力信号。

4.如权利要求1-3中任一项所述的控制信息传输系统，其特征在于：所述控制信息为照明控制信息，所述第二设备还与被控的LED光源连接，用于根据所述照明控制信息控制所述被控的LED光源的工作状态。

5.一种控制信息发送设备，其特征在于：包括编码模块和调频模块；

所述调频模块，用于根据所述编码控制信号及预设的调频规则对市电进行频率调制，得到至少含有两个不同频率的电力信号，该电力信号用于通过电力线网络传输至用于接收控制信息的设备；

所述电力信号所含频率均在市电的许用频率区间内；和，所述电力信号所含频率的维持时间均大于其中f_now是指所述电力信号的实时频率。

6.一种控制信息接收设备，其特征在于：包括频率检测模块和解码模块；

所述解码模块，用于根据预设的解调规则解调所述检测到的频率信息，得到由多个码元组成的编码控制信号，以及解码所述编码控制信号得到控制信息；所述电力信号所含频率均在市电的许用频率区间内；和，所述电力信号所含频率的维持时间均大于其中f_now是指所述电力信号的实时频率。

7.一种控制信息发送方法，其特征在于：包括：

编码控制信息，得到由多个码元组成的编码控制信号；

根据所述编码控制信号及预设的调频规则对市电进行频率调制，得到至少含有两个不同频率的电力信号，该电力信号用于通过电力线网络传输至用于接收控制信息的设备；所述电力信号所含频率均在市电的许用频率区间内；和，所述电力信号所含频率的维持时间均大于其中f_now是指所述电力信号的实时频率。

8.一种控制信息接收方法，其特征在于：包括：

根据预设的解调规则解调所述检测到的频率信息，得到由多个码元组成的编码控制信号，以及解码所述编码控制信号得到控制信息；所述电力信号所含频率均在市电的许用频率区间内；和，所述电力信号所含频率的维持时间均大于其中f_now是指所述电力信号的实时频率。