CN105656517B - 一种岛屿信息传输测控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种岛屿信息传输测控系统，包括数个数据接入节点及数个终端节点，所有数据接入节点均连接在输电线网络中，每个数据接入节点均包含主控器、第一载波耦合模块、第一信号处理模块和接入设备，接入设备将外网数据资源或采集、产生的信号送入主控器，由主控器送入第一信号处理模块进行预处理，然后通过第一载波耦合模块耦合到输电线并送至终端节点及外网设备；所述终端节点设于输电线网络的任意位置，第二信号处理模块、第二载波耦合模块和控制器，第二载波耦合模块将输电线上的信号耦合分离后，送入第二信号处理模块，再通过控制器送入终端设备。此种系统无需另外布设线路，使用现有的输电线即可实现数据传输，使用成本低。
Description
技术领域
本发明属于数据传输技术领域，特别涉及一种应用在岛屿上的基于离网发电线路的数据传输测控系统。
背景技术
随着社会经济文化水平的发展和沟通交流的需要，通信已经成为人们生活、学习、工作等必不可少的根据。目前采用的小范围数据传输方案基本分为两种：一种是专门为数据传输提供一条线路，这样就会需要大量的人力和物力，成本较高。另一种是通过无线网络传输，无线网络传输虽然成功避免了有线传输布线和费时费力的问题，存在着许多优点，但也有许多缺陷，例如无线网络的传输速率比有线传输要慢，而且也容易受到环境原因的干扰，导致输出功率受到限制。而且，很多空间存在建筑密集而且墙体厚实复杂的问题，这个现实的环境在生活中比比皆是，严重影响了无线网络数据传输的速度和质量。由于无线网络的传输路径复杂脆弱存在许多随机漏洞，导致了用户容易被窃听，造成被欺诈、隐私泄露等等风险的上升，安全问题是无线传输网络需要面对的严峻问题。
在岛屿，由于没有通信设施，安全和资源不能做到实时的监控，制约了信息交流，不利于地区的经济发展和文化发展。如果要另外铺设通信线路则成本太高，无线网络又没有覆盖。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种岛屿信息传输测控系统，其无需另外布设线路，使用现有的输电线即可实现数据传输，使用成本低。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种岛屿信息传输测控系统，包括数个数据接入节点以及数个终端节点，所有数据接入节点均连接在输电线网络中，每个数据接入节点均包含主控器、第一载波耦合模块、第一信号处理模块和接入设备，其中，接入设备将外网数据资源或采集、产生的信号送入主控器，由主控器送入第一信号处理模块进行预处理，然后通过第一载波耦合模块耦合到输电线并送至终端节点及外网设备；所述终端节点设于输电线网络的任意位置，第二信号处理模块、第二载波耦合模块和控制器，其中，第二载波耦合模块将输电线上的信号耦合分离后，送入第二信号处理模块，再通过控制器送入终端设备。
上述数据接入节点与输电线网络中的发电机对应设置。
上述第一信号处理模块包括顺序连接的信号调制模块和功率放大模块。
上述第二信号处理模块包括顺序连接的信号滤波模块、信号解调模块和信号放大模块。
上述第一、第二载波耦合模块均采用SENS-01电力载波模块。
采用上述方案后，本发明具有以下改进：
(1)借助岛屿上已有的离网发电线路网络作为传输介质，用来传输包括文字、图像、音视频在内的数据信息，相比现有的有线数据传输和无线数据传输方式都更加方便，操作简单，成本低廉；
(2)数据接入节点中主控器的安装不需要专门的控制室，只要在同一个电网系统中的任意一个节点接入，便可实现数据传输。
附图说明
图1是本发明的系统框图；
图2是本发明中第一信号处理模块的工作原理示意图；
图3是本发明中第二信号处理模块的工作原理示意图；
图4是三种调制方式示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示，本发明提供一种岛屿信息传输测控系统，包括数个数据接入节点以及多个终端节点，所有数据接入节点均连接在输电线网络中，而终端节点可设在输电线网络的任意位置，所述数据接入节点用于接入设备(天线、运营通信设备以及信号采集器和控制类设备)，并通过输电线传送至终端节点及外网设备，下面分别介绍。
所述数据接入节点可根据需要进行布设，岛上一般采用风力或太阳能等自发电，为了收集风力或太阳能，发电机会在全岛布设，因此在本实施例中，数据接入节点可与发电机对应设置，这样一方面能够方便获得供电电能，另一方面借助发电机的布局，无需重新设计和另外布设线路；每个数据接入节点均包含主控器、第一载波耦合模块、第一信号处理模块和接入设备，其中，接入设备与控制器连接，所述接入设备用来传送外网数据资源或采集、产生信号并传送给主控器；主控器将需传送的信号或数据线送入第一信号处理模块进行预处理，然后通过第一载波耦合模块耦合到输电线并送至终端节点及外网设备。
PLC(Power Line Carrier)通信是指把已有的输电线作为数据通信的传送媒介，之后把信号耦合调制解调，然后信号再通过电力载波传送到输电线上的通信技术，其好处和优点就是只需要在原有电力传输线的基础上进行，不需要另外布设新的数据传输线，就能实现传送数据，但由于输电线周围的环境噪声一般都较大，以及网络阻抗不匹配等都会给输电线通信带来困难，从而限制通信的距离；输电线存在本身固定的脉冲干扰，输电线会对载波基带信号造成衰减等等，所以针对这些问题，在信号传输过程中，必要时考虑设置中间放大器等，以保证其尽可能实现最大的有效传输距离。基于此，在本实施例中，第一信号处理模块包括顺序连接的信号调制模块和功率放大模块，工作原理如图2所示。
所述终端节点设于任意网络位置中，用于接收所有数据接入节点发送的信号，包括顺序连接的第二信号处理模块、第二载波耦合模块和控制器，其中，第二载波耦合模块将输电线上的信号耦合分离后，送入第二信号处理模块，再通过控制器送入终端设备。其中，第二信号处理模块包括顺序连接的信号滤波模块、信号解调模块和信号放大模块，第二载波耦合模块接收输电线上的信号，并送入信号滤波模块进行滤波处理，滤去信号中的杂波，然后进行信号的解调，解调后的信号进行功率放大，再通过控制器送入终端设备。
在本实施例中，第一、第二载波耦合模块均可采用SENS-01电力载波模块，它具有通信速率高，通讯可靠，可以工作在－20℃～+70℃，通讯距离可达1000米等特点，主要功能有：电源220V降压、载波耦合、提供电源5V、TTL电平接口、多种波特率(600,1200,2400,4800,9600或19200bps)，可以直接与单片机的RXD、TXD接口。该SENS-01模块基本可以在中国的实际环境下成功地完成信号数据传输。
在本实施例中，数据接入节点和终端节点的作用和功能可以互换，即终端节点可以发送数据并由数据接入节点接收。数据接入节点和终端设备节点均为方便介绍原理所设定概念名词，两处节点设备均为双工通信设备。
在PLC通信过程中，一般选择的是用数字信号的调制解调方法来调制信号，并且一般系统大多采用键控法。通过事先对基带载波信号进行参数分析，来确定其适合的调制方法，一般可主要分为ASK(幅移键控)、FSK(频移键控)、PSK(相移键控)等，以下将结合图4，对三种主要方式稍作介绍：
ASK：幅移键控，其优点在于工作相对简单方便，但它的抗噪声能力和抗衰落的能力较差，而电力线周边的环境噪声通常很大，会导致接收信号严重失真。
FSK：频移键控，该调制方式是把基带数字信号先进行离散化处理后取值，再利用载波的频率相对变化，键控载波频率传来递信息的调制技术。它的主要优点是：实现起来较容易，抗噪声与抗衰减的性能较好，所以在中低速数据传输中被广泛的应用。
PSK：相移键控，该方式用N进制数字信号来控制，如果采用二进制来调制信号，就称为2PSK，采用M进制，就称为MPSK。相移键控对高斯噪声的敏感性是很低的，整个信道和频带使用率相对较高，因为在信号传送中只占用了一个频率载波。所以在相同的环境中，相移键控的码字传送速率的准确率相对较高，因此现在的通信技术一般都采用PSK来调制信号。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (5)
1.一种岛屿信息传输测控系统，其特征在于：包括数个数据接入节点以及数个终端节点，所有数据接入节点均连接在输电线网络中，每个数据接入节点均包含主控器、第一载波耦合模块、第一信号处理模块和接入设备，其中，接入设备将外网数据资源或采集、产生的信号送入主控器，由主控器送入第一信号处理模块进行预处理，然后通过第一载波耦合模块耦合到输电线并送至终端节点及外网设备；所述终端节点设于输电线网络的任意位置，包括第二信号处理模块、第二载波耦合模块和控制器，其中，第二载波耦合模块将输电线上的信号耦合分离后，送入第二信号处理模块，再通过控制器送入终端设备；
所述输电线网络指岛屿上已有的离网发电线路网络；
所述数据接入节点可根据需要进行布设；
数据接入节点和终端节点的作用和功能可以互换，两处节点设备均为双工通信设备。
2.如权利要求1所述的一种岛屿信息传输测控系统，其特征在于：所述数据接入节点与输电线网络中的发电机对应设置。
3.如权利要求1所述的一种岛屿信息传输测控系统，其特征在于：所述第一信号处理模块包括顺序连接的信号调制模块和功率放大模块。
4.如权利要求1所述的一种岛屿信息传输测控系统，其特征在于：所述第二信号处理模块包括顺序连接的信号滤波模块、信号解调模块和信号放大模块。
5.如权利要求1所述的一种岛屿信息传输测控系统，其特征在于：所述第一、第二载波耦合模块均采用SENS-01电力载波模块。
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