CN108566232A - 一种基于直流电力线的载波通讯系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于直流电力线的载波通讯系统及方法，其涉及载波通讯技术领域，旨在解决现有的直流电力载波通讯系统接线复杂度高、接线效率低和线路成本高的问题。其技术方案要点是，包括多个外围设备以及用于为各外围设备提供直流电的供电设备，还包括用于将供电设备输出的直流电调整为周期的断续直流电的电源模块；电源模块连接有与供电设备的正极对应的第一电力线以及与供电设备的负极对应的第二电力线；各外围设备的电源正极均与第一电力线连接，电源负极均与第二电力线连接；当供电设备输出的直流电处于断开期间时，各外围设备之间通过第一电力线或第二电力线进行载波通讯，具有接线难度低、接线效率高以及线路成本低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及载波通讯技术领域，更具体地说，它涉及一种基于直流电力线的载波通讯系统及方法。
背景技术
随着社会经济的快速发展，电力线载波通讯凭借其通讯距离长、成本低、信号传输可靠性高等优势，在电力系统中得到了广泛的应用。电力线载波通讯又包括交流电力载波通讯和直流电力载波通讯。在交流电力载波通讯中，调制发送是在交流过零点的时刻通过将基波型号调制成不同制式的载波信号实现的，解调同样是在过零点时通过接收电路接收载波信号，然后解码来实现。
但是，在直流电力载波通讯中，设备之间的通讯需要1-2根通讯线，再加上用于供电的2根电源线，两个设备之间就需要3-4根连接线。而在设备线路较多的情况下，会导致接线复杂度高、接线效率低和线路成本高的问题。因此，为顺应社会经济的不断发展，市场迫切需要一种接线难度低、接线效率高以及线路成本低的直流电力载波通讯系统及方法。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于直流电力线的载波通讯系统，其具有接线难度低、接线效率高以及线路成本低的优势。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种基于直流电力线的载波通讯系统，包括多个外围设备以及用于为各外围设备提供直流电的供电设备，还包括：与所述供电设备连接、用于将所述供电设备输出的直流电调整为周期的断续直流电的电源模块；与所述电源模块连接且与供电设备的正极对应的第一电力线；以及，与所述电源模块连接且与供电设备的负极对应的第二电力线；其中，各所述外围设备的电源正极均与第一电力线连接，各所述外围设备的电源负极均与第二电力线连接；当所述供电设备输出的直流电处于断开期间时，各所述外围设备之间通过第一电力线或第二电力线进行载波通讯。
通过采用上述技术方案，供电设备通过电源模块将其输出的直流电调整为了周期的断续直流电。当供电设备输出的直流电处于断开期间时，各个外围设备之间通过第一电力线或第二电力线既可以进行载波通讯，无需连接另外的通讯线路，具有接线难度低、接线效率高以及线路成本低的优点。
进一步地，所述电源模块包括控制单元、计时单元和存储单元，所述存储单元存储有通讯周期信息；所述控制单元用于当电源模块启动时，运行所述计时单元开始计时；所述控制单元还用于当计时单元计时的时间段处于存储单元存储的通讯周期内时，控制所述供电设备停止向各外围设备输出直流电；所述控制单元还用于当计时单元计时的时间段处于存储单元存储的通讯周期外时，控制所述供电设备向各外围设备输出直流电。
通过采用上述技术方案，控制单元根据存储单元存储的通讯周期信息来控制供电设备输出的直流电的通断，从而便于各外围设备之间的通讯。存储单元内的通讯周期可调，从而使得供电设备输出的直流电断开时间可控，以适应不同设备的通讯需求。
进一步地，所述外围设备包括通讯模块、系统模块和供电模块；所述通讯模块与第一电力线及系统模块相连且用于接收或发送通讯信号，所述供电模块与第一电力线及第二电力线相连且用于在供电设备停止向各外围设备输出直流电时为对应的系统模块供电。
通过采用上述技术方案，供电设备输出直流电时，供电设备为各供电模块充电，且为各外围设备供电。当处于通讯周期内时，供电设备停止输出直流电，此时，供电模块为相应的外围设备供电，从而保证了各个外围设备的正常工作以及各个外围设备之间的通讯。
进一步地，所述供电模块包括保持电容，所述保持电容的一极与第一电力线及系统模块的电源正极相连，所述保持电容的另一极与第二电力线及系统模块的电源负极相连。
通过采用上述技术方案，保证了各个外围设备在通讯周期内时通过保持电容供电，提高了系统的工作稳定性。
进一步地，所述保持电容与第一电力线相连的线路上还设置有二极管，所述二极管的阳极与第一电力线相连，所述二极管的阴极与保持电容相连。
通过采用上述技术方案，二极管防止了保持电容向电力线供电，起到了反向截止的作用。另一方面，断电间隙期间，各外围设备需要相互通讯，由于二极管阴极电压高于阳极电压，从而使得二极管不会导通，所以在断电间隙期间各设备相互通讯时，不会受到外围设备的保持电容和其他滤波电容的影响，保证了通讯信号传输的稳定性和准确性。
进一步地，所述通讯模块包括用于接收载波信号的接收单元、用于将接收单元接收的载波信号进行解码的解调单元、用于将基波信号调制成不同制式的载波信号的调制单元和用于发送调制单元调制的载波信号的发送单元。
通过采用上述技术方案，便于通讯信号的稳定接收和发送。
进一步地，所述通讯模块还包括中控单元和触发单元，所述触发单元用于控制中控单元的启动和停止，所述中控单元用于向系统模块发送允许系统模块与其它外围设备进行通讯的控制指令；所述控制单元还用于当计时单元计时的时间段处于存储单元存储的通讯周期内时，向所述触发单元发送控制中控单元启动的启动指令；所述控制单元还用于当计时单元计时的时间段处于存储单元存储的通讯周期外时，向所述触发单元发送控制中控单元停止的停止指令。
通过采用上述技术方案，在通讯周期内时，中控单元会向系统模块发送允许系统模块与其它外围设备进行通讯的控制指令，从而使得各设备能够在断电间隙期间实现相互的通讯。当通讯周期结束时，中控单元停止，此时不进行通讯（即通讯模块处于休眠状态），避免了在电力线通电后还进行通讯而对通讯模块造成损伤。
本发明的另一目的在于提供一种基于直流电力线的载波通讯方法，所述基于直流电力线的载波通讯方法基于上述的基于直流电力线的载波通讯系统，其具有接线难度低、接线效率高以及线路成本低的优势。
一种基于直流电力线的载波通讯方法，所述基于直流电力线的载波通讯方法基于上述基于直流电力线的载波通讯系统，包括：各所述外围设备之间约定通讯周期；所述电源模块根据约定的通讯周期将供电设备输出的直流电调整为周期的断续直流电；在所述供电设备输出的直流电处于断开期间时，各所述外围设备之间通过第一电力线进行载波通讯。
通过采用上述技术方案，各外围设备之间约定通讯周期后，供电设备会根据约定的通讯周期将输出的直流电调整为周期的断续直流电，从而使得各外围设备能够在供电设备输出的直流电处于断开状态时，通过第一电力线进行载波通信，避免了通信线路的设置，具有接线难度低、接线效率高以及线路成本低的优点。
进一步地，在所述供电设备输出的直流电处于断开期间时，各所述外围设备之间通过第一电力线进行载波通讯具体包括：当所述计时单元计时的时间段处于存储单元存储的通讯周期内时，所述控制单元向触发单元发送控制中控单元启动的启动指令，在所述中控单元启动后，各所述外围设备之间通过第一电力线进行载波通讯。
通过采用上述技术方案，当供电设备输出的直流电断开时，能够及时触发通讯模块开始工作，从而便于使得各个外围设备通过第一电力线进行载波通讯。
进一步地，当所述计时单元计时的时间段处于存储单元存储的通讯周期内时，所述控制单元向触发单元发送控制中控单元启动的启动指令，在所述中控单元启动后，各所述外围设备之间通过第一电力线进行载波通讯具体包括：当所述计时单元计时的时间段处于存储单元存储的通讯周期内时，所述控制单元向触发单元发送控制中控单元启动的启动指令；在所述中控单元启动后，各所述外围设备之间通过第一电力线进行载波通讯；当所述计时单元计时的时间段处于存储单元存储的通讯周期外时，所述控制单元向触发单元发送控制中控单元停止的停止指令，同时延时预定时间后，控制所述供电设备向各个外围设备输出直流电。
通过采用上述技术方案，当计时单元计时的时间段处于存储单元存储的通讯周期外时，延时预定时间后，控制供电设备向各个外围设备输出直流电，在延时的时间内，控制单元向触发单元发送控制中控单元停止的停止指令，以确保在电力线通电前，各外围设备之间已经停止通讯。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、通过电源模块、第一电力线和第二电力线的设置，能够达到接线难度低、接线效率高以及线路成本低的效果；
2、通过保持电容的设置，能够起到方便在通讯时为各外围设备供电的效果；
3、通过二极管的设置，能够起到保证通讯质量、电容不会向电力线供电的效果。
附图说明
图1为实施例1中用于体现基于直流电力线的载波通讯系统的整体结构的示意图；
图2为实施例1中用于体现通过电源模块调整过后的周期断续直流电波形的示意图；
图3为实施例1中用于体现外围设备和电源模块结构的示意图；
图4为实施例1中用于体现通讯模块结构的示意图。
图中：100、外围设备；101、通讯模块；102、系统模块；103、供电模块；104、接收单元；105、解调单元；106、调制单元；107、发送单元；108、中控单元；109、触发单元；200、供电设备；300、电源模块；301、控制单元；302、计时单元；303、存储单元；400、第一电力线；500、第二电力线。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例1：
一种基于直流电力线的载波通讯系统，参照图1，其包括供电设备200以及多个外围设备100，供电设备200用于为各个外围设备100提供直流电，在本实施例中，外围设备100设置有两个，供电设备200用于为两个外围设备100提供直流电。
参照图1和图2，供电设备200连接有电源模块300，电源模块300用于将供电设备200输出的直流电调整为周期的断续直流电。电源模块300连接有与供电设备200的正极对应的第一电力线400，还连接有与供电设备200的负极对应的第二电力线500。两个外围设备100的电源正极均与第一电力线400连接，两个外围设备100的电源负极均与第二电力线500连接。当通过电源模块300调整后的直流电处于断开期间时，两个外围设备100通过第一电力线400或第二电力线500进行载波通讯。在本实施例中，供电设备200与第一电力线400相连，当通过电源模块300调整后的直流电处于断开期间时，两个外围设备100之间通过第一电力线400进行通讯，供电设备200与两个外围设备100之间也通过第一电力线400进行通讯。
参照图1和图3，电源模块300包括控制单元301、计时单元302和存储单元303，存储单元303内存储有通讯周期信息。控制单元301用于当电源模块300启动时，运行计时单元302开始计时。控制单元301还用于当计时单元302计时的时间段处于存储单元303存储的通讯周期内时，控制供电设备200停止向两个外围设备100输出直流电。控制单元301还用于当计时单元302计时的时间段处于存储单元303存储的通讯周期外时，控制供电设备200为两个外围设备100提供直流电。
参照图1和图3，外围设备100包括通讯模块101、系统模块102和供电模块103。通讯模块101与第一电力线400及系统模块102相连，用于接收或发送通讯信号。供电模块103与第一电力线400及第二电力线500相连，用于在供电设备200停止向各外围设备100输出直流电时，为对应的系统模块102供电。供电模块103包括保持电容C1，保持电容C1的一极与第一电力线400及系统模块102的电源正极相连，保持电容C1的另一极与第二电力线500及系统模块102的电源负极相连。保持电容C1与第一电力线400相连的线路上还设置有二极管D1，二极管D1的阳极与第一电力线400相连，二极管D1的阴极与保持电容相连。
参照图4，通讯模块101包括接收单元104、解调单元105、调制单元106和发送单元107。接收单元104用于接收载波信号，解调单元105用于将接收单元104接收的载波信号进行解码，调制单元106用于将基波信号调制成不同制式的载波信号，发送单元107用于将调制单元106调制的载波信号发送出去。
参照图3和图4，通讯模块101还包括中控单元108和触发单元109，触发单元109用于控制中控单元108的启动和停止，中控单元108用于向系统模块102发送允许系统模块102与其它外围设备100的系统模块102进行通讯的控制指令。控制单元301还用于当计时单元302计时的时间段处于存储单元303存储的通讯周期内时，向触发单元109发送控制中控单元108启动的启动指令。控制单元301还用于当计时单元302计时的时间段处于存储单元303存储的通讯周期外时，向触发单元109发送控制中控单元108停止的停止指令，同时延时预定时间后，控制单元301控制供电设备200（参照图1）为两个外围设备100提供直流电。
工作原理如下：
电源模块300会根据两个外围设备100约定的通讯周期将供电设备200输出的直流电调整为周期的断续直流电。当电源模块300调整后的直流电处于断开期间时，控制单元301控制中控单元108启动，两个外围设备100之间、供电设备200与两个外围设备100之间均通过第一电力线400进行通讯。当电源模块300调整过后的直流电处于两个外围设备100约定的通讯周期外时，延时预定时间后，控制供电设备200为两个外围设备100提供交流电。其中，在延时的时间内，控制单元301控制中控单元108停止运行。
实施例2：
一种基于实施例1中基于直流电力线的载波通讯系统的基于直流电力线的载波通讯方法, 参照图3和图4，其包括：
两个外围设备100之间约定通讯周期；
电源模块300根据两个外围设备100约定的通讯周期将供电设备200（参照图1）输出的直流电调整为周期的断续直流电；
当计时单元302计时的时间段处于存储单元303存储的通讯周期内时，控制单元301向触发单元109发送控制中控单元108启动的启动指令；在中控单元108启动后，两个外围设备100之间通过第一电力线400进行载波通讯，供电设备200与两个外围设备100之间也通过第一电力线400进行载波通讯；
当计时单元302计时的时间段处于存储单元303存储的通讯周期外时，控制单元301向触发单元109发送控制中控单元108停止的停止指令，同时延时预定时间后，控制供电设备200向两个外围设备100输出直流电。
Claims (10)
1.一种基于直流电力线的载波通讯系统，包括多个外围设备(100)以及用于为各外围设备(100)提供直流电的供电设备(200)，其特征在于，还包括：
与所述供电设备(200)连接、用于将所述供电设备(200)输出的直流电调整为周期的断续直流电的电源模块(300)；与所述电源模块(300)连接且与供电设备(200)的正极对应的第一电力线(400)；以及，与所述电源模块(300)连接且与供电设备(200)的负极对应的第二电力线(500)；
其中，各所述外围设备(100)的电源正极均与第一电力线(400)连接，各所述外围设备(100)的电源负极均与第二电力线(500)连接；当所述供电设备(200)输出的直流电处于断开期间时，各所述外围设备(100)之间通过第一电力线(400)或第二电力线(500)进行载波通讯。
2.根据权利要求1所述的基于直流电力线的载波通讯系统，其特征在于：所述电源模块(300)包括控制单元(301)、计时单元(302)和存储单元(303)，所述存储单元(303)存储有通讯周期信息；所述控制单元(301)用于当电源模块(300)启动时，运行所述计时单元(302)开始计时；所述控制单元(301)还用于当计时单元(302)计时的时间段处于存储单元(303)存储的通讯周期内时，控制所述供电设备(200)停止向各外围设备(100)输出直流电；所述控制单元(301)还用于当计时单元(302)计时的时间段处于存储单元(303)存储的通讯周期外时，控制所述供电设备(200)向各外围设备(100)输出直流电。
3.根据权利要求2所述的基于直流电力线的载波通讯系统，其特征在于：所述外围设备(100)包括通讯模块(101)、系统模块(102)和供电模块(103)；所述通讯模块(101)与第一电力线(400)及系统模块(102)相连且用于接收或发送通讯信号，所述供电模块(103)与第一电力线(400)及第二电力线(500)相连且用于在供电设备(200)停止向各外围设备(100)输出直流电时为对应的系统模块(102)供电。
4.根据权利要求3所述的基于直流电力线的载波通讯系统，其特征在于：所述供电模块(103)包括保持电容，所述保持电容的一极与第一电力线(400)及系统模块(102)的电源正极相连，所述保持电容的另一极与第二电力线(500)及系统模块(102)的电源负极相连。
5.根据权利要求4所述的基于直流电力线的载波通讯系统，其特征在于：所述保持电容与第一电力线(400)相连的线路上还设置有二极管，所述二极管的阳极与第一电力线(400)相连，所述二极管的阴极与保持电容相连。
6.根据权利要求5所述的基于直流电力线的载波通讯系统，其特征在于：所述通讯模块(101)包括用于接收载波信号的接收单元(104)、用于将接收单元(104)接收的载波信号进行解码的解调单元(105)、用于将基波信号调制成不同制式的载波信号的调制单元(106)和用于发送调制单元(106)调制的载波信号的发送单元(107)。
7.根据权利要求6所述的基于直流电力线的载波通讯系统，其特征在于：所述通讯模块(101)还包括中控单元(108)和触发单元(109)，所述触发单元(109)用于控制中控单元(108)的启动和停止，所述中控单元(108)用于向系统模块(102)发送允许系统模块(102)与其它外围设备(100)进行通讯的控制指令；所述控制单元(301)还用于当计时单元(302)计时的时间段处于存储单元(303)存储的通讯周期内时，向所述触发单元(109)发送控制中控单元(108)启动的启动指令；所述控制单元(301)还用于当计时单元(302)计时的时间段处于存储单元(303)存储的通讯周期外时，向所述触发单元(109)发送控制中控单元(108)停止的停止指令。
8.一种基于直流电力线的载波通讯方法，其特征在于，所述基于直流电力线的载波通讯方法基于权利要求7中所述的基于直流电力线的载波通讯系统，包括：
各所述外围设备(100)之间约定通讯周期；
所述电源模块(300)根据约定的通讯周期将供电设备(200)输出的直流电调整为周期的断续直流电；
在所述供电设备(200)输出的直流电处于断开期间时，各所述外围设备(100)之间通过第一电力线(400)进行载波通讯。
9.根据权利要求8所述的基于直流电力线的载波通讯方法，其特征在于：在所述供电设备(200)输出的直流电处于断开期间时，各所述外围设备(100)之间通过第一电力线(400)进行载波通讯具体包括：
当所述计时单元(302)计时的时间段处于存储单元(303)存储的通讯周期内时，所述控制单元(301)向触发单元(109)发送控制中控单元(108)启动的启动指令，在所述中控单元(108)启动后，各所述外围设备(100)之间通过第一电力线(400)进行载波通讯。
10.根据权利要求9所述的基于直流电力线的载波通讯方法，其特征在于：当所述计时单元(302)计时的时间段处于存储单元(303)存储的通讯周期内时，所述控制单元(301)向触发单元(109)发送控制中控单元(108)启动的启动指令，在所述中控单元(108)启动后，各所述外围设备(100)之间通过第一电力线(400)进行载波通讯具体包括：
当所述计时单元(302)计时的时间段处于存储单元(303)存储的通讯周期内时，所述控制单元(301)向触发单元(109)发送控制中控单元(108)启动的启动指令；在所述中控单元(108)启动后，各所述外围设备(100)之间通过第一电力线(400)进行载波通讯；当所述计时单元(302)计时的时间段处于存储单元(303)存储的通讯周期外时，所述控制单元(301)向触发单元(109)发送控制中控单元(108)停止的停止指令，同时延时预定时间后，控制所述供电设备(200)向各个外围设备(100)输出直流电。
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