CN106533506A - 电力线路载波通讯系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电力线路载波通讯系统和方法，其中，电力线路载波通讯系统包括：传感器，连接至发射装置，用于采集环境信息产生传感信号；发射装置，设置在电力线路的一端，用于在电力线路进行电力传输的情况下，将传感信号加载到电力线路上；接收装置，设置在电力线路的另一端，用于检测电力线路上的传感信号；微处理器，连接至接收装置，对传感信号进行分析处理。通过本发明的技术方案能够将传感器通信所需的信号线与电源线合并，并通过调整载波频率的方式提高信号传输效率，减少了串口通讯的线数，提升了通讯速度。

Description

电力线路载波通讯系统和方法

技术领域

本发明涉及电力载波通讯技术领域，具体而言，涉及一种电力线路载波通讯系统和一种电力线路载波通讯方法。

背景技术

常见的弱电通讯有并口通讯及串口通讯，并口通讯依据系统的数据位数一般为8位、10位、16位等，串口通讯一般为专用的3线、专用2线、专用1线方式。显然，线数越多，占用空间越多，线数越小，占用空间越小，一般来讲，串口通讯线数较少的情况下传输速度会慢一些。但在实际应用中，希望线越少越好，以求系统的简洁性。

因此，如何能够减少串口通讯的线数同时提升通讯速度成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提供了一种电力线路载波通讯系统。

本发明的另一个目的在于提出了一种电力线路载波通讯方法。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例，提出了一种电力线路载波通讯系统，包括：传感器，连接至发射装置，用于采集环境信息产生传感信号；发射装置，设置在电力线路的一端，用于在电力线路进行电力传输的情况下，将传感信号加载到电力线路上；接收装置，设置在电力线路的另一端，用于检测电力线路上的传感信号；微处理器，连接至接收装置，对传感信号进行分析处理；其中，发射装置和接收装置均包括：载波产生器，用于生成高频载波；调制线路，用于将传感信号与高频载波耦合；放大线路，用于放大信号；滤波线路，用于降低线路中的噪声干扰；解调线路，用于将传感信号与高频载波隔离。

根据本发明第一方面实施例的电力线路载波通讯系统，将传感器信号加载到高频载波上通过电力线路进行发送，简化了传感器布线，同时可以通过提高载波频率的方式提升传感器通讯速度。具体地，传感器信号经过编码后加载到高频载波上，利用电力线路进行数据传输，接受装置解调得到传感器信号，通过微处理器进行分析处理得到传感器信息。使得传感器利用电力线进行供电的同时还能通过电力线进行数据的传输。

根据本发明第一方面实施例的电力线路载波通讯系统，优选地，还包括：调频器，用于调整载波频率和信号编码率；解码芯片，用于进行信号的解码。

在该实施例中，调频器通过调整载波频率提升信道容量来控制数据的传输速率，信号编码频率同步提高编码频率以实现更高的传输速度。解码芯片负责对数据进行解码，得到基频信号。

根据本发明第一方面实施例的电力线路载波通讯系统，优选地，发射装置能够同时与多个传感器连接，通过时隙分配实现多种传感信号的传输。

在该实施例中，发射装置同时连接多个传感器，提高系统的信息采集能力和应用范围。

根据本发明第一方面实施例的电力线路载波通讯系统，优选地，电力线路的电源线和地线作为电力线路载波通讯系统的信号介质线。

在该实施例中，利用地线组织通信系统具有低成本，低噪声干扰，不被电力系统运行方式的改变而影响。

根据本发明第一方面实施例的电力线路载波通讯系统，优选地，发射装置和接收装置通过通信协议进行协作。

在该实施例中，发射装置和接收装置通过建立通讯协议的方式进行工作状态的沟通，调整数据的传输过程。

根据本发明第一方面实施例的电力线路载波通讯系统，优选地，传感器包括：热释电传感器、一氧化碳传感器和/或温度湿度传感器。

在该实施例中，将传感器的通信线路与供电线路结合，利用电力系统进行数据传输，使传感器进行串口通讯时省去了额外的信号线路，大大提升了系统线路的简洁性。

根据本发明第二方面的实施例，还提出了一种电力线路载波通讯方法，包括：将多个传感器与发射装置连接；监测电力线路上是否有数据正在传送；若电力线路没有正在进行的数据传输，则利用发射装置进行数据发送；

在进行数据发送的过程中持续监测电力线路是否有其它正在进行的数据传输。

根据本发明第二方面实施例的电力线路载波通讯方法，系统中各个节点在进行数据发送之前对电力线路上的信道进行监听，如果信道空闲则通过“X坚持算法”决定如何进行数据的发送。为避免数据碰撞，在数据的发送过程中继续进行监听，用以避免数据的传输之间出现冲突。

根据本发明第二方面实施例的电力线路载波通讯方法，优选地，进一步包括：若电力线路正在进行数据传输，则进行多次检测和多次等待，多次等待的延时值由退避算法确定。

在该实施例中，若信道正在被占用，则进入“退避”处理程序，即反复进行信道检测，每次发现线路忙则等待一个延时后再次检测，每次延时的时间不一致，由退避算法确定延时值。

根据本发明第二方面实施例的电力线路载波通讯方法，优选地，进一步包括：若在发送过程中出现数据碰撞，则发送阻塞信息，按照退避算法进行延时等待，等到电力线路无正在进行的数据传输时，重新发送数据。

在该实施例中，若发送过程中发现数据碰撞，先发送阻塞信息，强化冲突，再进行侦听工作，以待下次重新发送。

根据本发明第二方面实施例的电力线路载波通讯方法，优选地，进一步包括：提高载波产生器的频率，并同步提高传感信号编码频率。

在该实施例中，提高载波频率使数据传输容量增加，同步提升传感信号的编码频率，用以提高信号传输速率。

通过本发明可以将传感器通信所需的信号线与电源线合并，并通过调整载波频率的方式提高信号传输效率，减少了串口通讯的线数，提升了通讯速度。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1示出了根据本发明第一方面实施例的电力线路载波通讯系统的框图。

图2示出了根据本发明第二方面实施例的电力线路载波通讯方法的流程图。

图3示出了根据本发明的实施例的实现电力线路载波通讯的示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图1示出了根据本发明第一方面实施例的电力线路载波通讯系统的框图。

如图1所示，根据本发明第一方面的实施例，提出了一种电力线路载波通讯系统100，包括：传感器106，连接至发射装置102，用于采集环境信息产生传感信号；发射装置102，设置在电力线路的一端，用于在电力线路进行电力传输的情况下，将传感信号加载到电力线路上；接收装置104，设置在电力线路的另一端，用于检测电力线路上的传感信号；微处理器108，连接至接收装置104，对传感信号进行分析处理；其中，发射装置102和接收装置104均包括：载波产生器，用于生成高频载波；调制线路，用于将传感信号与高频载波耦合；放大线路，用于放大信号；滤波线路，用于降低线路中的噪声干扰；解调线路，用于将传感信号与高频载波隔离。

根据本发明第一方面实施例的电力线路载波通讯系统100，将传感器106信号加载到高频载波上通过电力线路进行发送，简化了传感器106布线，同时可以通过提高载波频率的方式提升传感器106通讯速度。具体地，传感器106信号经过编码后加载到高频载波上，利用电力线路进行数据传输，接受装置解调得到传感器106信号，通过微处理器108进行分析处理得到传感器106信息。使得传感器106利用电力线进行供电的同时还能通过电力线进行数据的传输。

根据本发明第一方面实施例的电力线路载波通讯系统100，优选地，还包括：调频器，用于调整载波频率和信号编码率；解码芯片，用于进行信号的解码。

在该实施例中，调频器通过调整载波频率提升信道容量来控制数据的传输速率，信号编码频率同步提高编码频率以实现更高的传输速度。解码芯片负责对数据进行解码，得到基频信号。

根据本发明第一方面实施例的电力线路载波通讯系统100，优选地，发射装置102能够同时与多个传感器106连接，通过时隙分配实现多种传感信号的传输。

在该实施例中，发射装置102同时连接多个传感器106，提高系统的信息采集能力和应用范围。

根据本发明第一方面实施例的电力线路载波通讯系统100，优选地，电力线路的电源线和地线作为电力线路载波通讯系统100的信号介质线。

在该实施例中，利用地线组织通信系统具有低成本，低噪声干扰，不被电力系统运行方式的改变而影响。

根据本发明第一方面实施例的电力线路载波通讯系统100，优选地，发射装置102和接收装置104通过通信协议进行协作。

在该实施例中，发射装置102和接收装置104通过建立通讯协议的方式进行工作状态的沟通，调整数据的传输过程。

根据本发明第一方面实施例的电力线路载波通讯系统100，优选地，传感器106包括：热释电传感器106、一氧化碳传感器106和/或温度湿度传感器106。

在该实施例中，将传感器106的通信线路与供电线路结合，利用电力系统进行数据传输，使传感器106进行串口通讯时省去了额外的信号线路，大大提升了系统线路的简洁性。

图2示出了根据本发明第二方面实施例的电力线路载波通讯方法的流程图。

如图2所示，根据本发明第二方面的实施例，还提出了一种电力线路载波通讯方法，包括：步骤202，将多个传感器与发射装置连接；步骤204，监测电力线路上是否有数据正在传送；步骤206，若电力线路没有正在进行的数据传输，则利用发射装置进行数据发送；步骤208，在进行数据发送的过程中持续监测电力线路是否有其它正在进行的数据传输。

根据本发明第二方面实施例的电力线路载波通讯方法，通过步骤202组建电力载波通讯系统，步骤204，系统中各个节点在进行数据发送之前对电力线路上的信道进行监听，如果信道空闲则通过“X坚持算法”决定如何进行数据的发送。为避免数据碰撞，通过步骤208在数据的发送过程中继续进行监听，用以避免数据的传输之间出现冲突。

根据本发明第二方面实施例的电力线路载波通讯方法，优选地，步骤206进一步包括：若电力线路正在进行数据传输，则进行多次检测和多次等待，多次等待的延时值由退避算法确定。

在该实施例中，若信道正在被占用，则进入“退避”处理程序，即反复进行信道检测，每次发现线路忙则等待一个延时后再次检测，每次延时的时间不一致，由退避算法确定延时值。

根据本发明第二方面实施例的电力线路载波通讯方法，优选地，步骤208进一步包括：若在发送过程中出现数据碰撞，则发送阻塞信息，按照退避算法进行延时等待，等到电力线路无正在进行的数据传输时，重新发送数据。

在该实施例中，若发送过程中发现数据碰撞，先发送阻塞信息，强化冲突，再进行侦听工作，以待下次重新发送。

根据本发明第二方面实施例的电力线路载波通讯方法，优选地，步骤204进一步包括：提高载波产生器的频率，并同步提高传感信号编码频率。

在该实施例中，提高载波频率使数据传输容量增加，同步提升传感信号的编码频率，用以提高信号传输速率。

图3示出了根据本发明的实施例的实现电力线路载波通讯的示意图。

如图3所示，本发明采用系统中的电源线和地线作为通讯用介质信号线(电力线路326)，当然，电源和地线同时还担当提供系统电能的任务(电力线路326)。信号发射端302使用载波产生器A304生成的载波作为通信用媒介，将所需要信号加载到载波上面去，这样，信号就连同载波一起被发射出去了。模块B对接收到的信号进行处理，将接收到的信号解调处理后变成可以识别的数位信号。放大308、滤波310和解调312线路可以处理模块B传来的信号。欲提升通信速度，可以将载波频率提高。

传感器模块A306的的传感器信号通过加载到由载波产生器A304产生的载波型号上，再由发射器通过电源线发射出去。模块B经过放大314、滤波316、解调318对接收到的电源信号进行实时扫描解调。当检测到符合双方通信协定的信号时，由模块B将应答信号加载到由载波发生器B324产生的载波型号上，再由发射端322通过电力线路326发射出去。模块A收到模块B的应答信号后，按照双方通信协定，开始传送数据给到模块B，数据传送完毕，给出结束信号。模块B收到结束信号，关闭载波产生器B324，释放B频段。

为了提升通讯速度，可以依据系统实际需求，提高载波A、载波B的基频，并同步提高信号编码频率，达到提升通讯速度的目的。

当由多个传感器对应一个CPU模块B320时，如果节点要发送数据时，首先监听信道；如果信道空闲就发送数据，并继续监听；如果在数据发送过程中监听到了冲突，则立刻停止数据发送，等待一段时间后，重新开始尝试发送数据。主要包括以下过程：

(1)侦听：

通过专门的检测机构，在站点准备发送前先侦听一下总线上是否有数据正在传送(线路是否忙)？

若“忙”则进入后述的“退避”处理程序，进而进一步反复进行侦听工作。

若“闲”，则一定算法原则(“X坚持”算法)决定如何发送。

(2)发送：

当确定要发送后，通过发送机构，向总线发送数据。

(3)检测：

数据发送后，也可能发生数据碰撞。因此，要对数据边发送，边接收，以判断是否冲突了。

(4)冲突处理：

当确认发生冲突后，进入冲突处理程序。有两种冲突情况：

a侦听中发现线路忙

b发送过程中发现数据碰撞

c若在侦听中发现线路忙，则等待一个延时后再次侦听，若仍然忙，则继续延迟等待，一直到可以发送为止。每次延时的时间不一致，由退避算法确定延时值。

d若发送过程中发现数据碰撞，先发送阻塞信息，强化冲突，再进行侦听工作，以待下次重新发送(方法同a)。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，本发明提出了一种新的电力线路载波通讯系统，能够将传感器通信所需的信号线与电源线整合，并通过调整载波频率的方式提高信号传输效率，减少了串口通讯的线数，提升了通讯速度。

本发明实施例方法中的步骤能够根据实际需要进行顺序调整、合并和删减，本发明实施例中的部件可以根据实际需要进行合并、划分和删减。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电力线路载波通讯系统，其特征在于，包括：

传感器，连接至发射装置，用于采集环境信息产生传感信号；

所述发射装置，设置在所述电力线路的一端，用于在所述电力线路进行电力传输的情况下，将所述传感信号加载到电力线路上；

接收装置，设置在所述电力线路的另一端，用于检测所述电力线路上的所述传感信号；

微处理器，连接至所述接收装置，对所述传感信号进行分析处理；

其中，所述发射装置和所述接收装置均包括：载波产生器，用于生成高频载波；调制线路，用于将所述传感信号与所述高频载波耦合；放大线路，用于放大信号；滤波线路，用于降低线路中的噪声干扰；解调线路，用于将所述传感信号与所述高频载波隔离。

2.根据权利要求1所述的电力线路载波通讯系统，其特征在于，还包括：

调频器，用于调整载波频率和信号编码率；

解码芯片，用于进行信号的解码。

3.根据权利要求1所述的电力线路载波通讯系统，其特征在于，所述发射装置能够同时与多个传感器连接，通过时隙分配实现多种传感信号的传输。

4.根据权利要求1所述的电力线路载波通讯系统，其特征在于，所述电力线路的电源线和地线作为所述电力线路载波通讯系统的信号介质线。

5.根据权利要求1所述的电力线路载波通讯系统，其特征在于，所述发射装置和所述接收装置通过通信协议进行协作。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电力线路载波通讯系统，其特征在于，所述传感器包括：热释电传感器、一氧化碳传感器和/或温度湿度传感器。

7.一种采用权利要求1所述的系统的电力线路载波通讯方法，其特征在于，包括：

将多个传感器与发射装置连接；

监测所述电力线路上是否有数据正在传送；

若所述电力线路没有正在进行的数据传输，则利用所述发射装置进行数据发送；

在进行数据发送的过程中持续监测所述电力线路是否有其它正在进行的数据传输。

8.根据权利要求7所述的电力线路载波通讯方法，其特征在于，进一步包括：

若所述电力线路正在进行数据传输，则进行多次检测和多次等待，所述多次等待的延时值由退避算法确定。

9.根据权利要求8所述的电力线路载波通讯方法，其特征在于，进一步包括：

若在发送过程中出现数据碰撞，则发送阻塞信息，按照退避算法进行延时等待，等到所述电力线路无正在进行的数据传输时，重新发送数据。

10.根据权利要求9所述的电力线路载波通讯方法，其特征在于，进一步包括：

提高所述载波产生器的频率，并同步提高所述传感信号编码频率。