CN108924134A - 一种基于物联网的plc家电通信终端系统 - Google Patents

Abstract

发明公开了一种基于物联网的PLC家电通信终端系统，涉及物联网领域。所述系统中，空气开关模块的输入端连接入户电力线，输出端输出多路户内电力线；户内电力线连接家电设备和PLC接口；所有PLC接口均连接主控板，部分PLC接口还连接PLC转换模块；PLC转换模块用于实现载波信号与数字信号之间的转换；主控板，用于实现不同PLC转换模块之间的通信，以及实现家庭网络与外网之间的通信。所述系统具有以下优势：针对线路、空气开关对载波信号的衰减，起到了中继的作用；通过PLC转换模块实现了不同路电力线或者同路电力线上不同家电间的数据转发功能；通过网络模块实现了家庭网络与外网之间的信息交互。

Description

一种基于物联网的PLC家电通信终端系统

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，特别涉及一种基于物联网的PLC家电通信终端系统。

背景技术

PLC(Power Line Communication，电力线载波通讯)通信在电力远 程抄表方面已经取得了很大的成功，但在PLC家电中几乎还没有应 用，究其原因主要是PLC家电有其自身的特点，导致不能使用远程 抄表使用的窄带PLC方案。而PLC家电的特点包括高的传输速度、 高的运行稳定性、适度的传输距离等，而以上这些特点就要求信号在 传输时，室内走线的距离不要太远或者太远时中间能有转发设备；由 于有的空气开关对信号的衰减很严重，当家电在空气开关的不同相线 时，信号的传输速度、稳定性会受到很大的影响，甚至导致家电由于 通信不正常而造成不能正常使用；同时，不同路电力线或者同路电力 线上不同家电的载波信号的协议不同，导致不能正常通信，也限制了 PLC通信在家电领域的推广。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种基于物联网的PLC家电通信终端系统，以克服由于通信协议不同导致的不同路电力线或者同路电力线上 不同厂商家电的通信障碍问题，以及载波信号的衰减问题。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于物联网的PLC家电通信终端系统， 其包括：主控板、空气开关模块、PLC接口和PLC转换模块；

所述空气开关模块的输入端连接入户电力线，输出端输出多路户 内电力线；

所述户内电力线连接家电设备和所述PLC接口；

所有所述PLC接口均连接所述主控板，部分所述PLC接口还连接 所述PLC转换模块；

所述PLC转换模块用于实现载波信号与数字信号之间的转换；

所述主控板，用于实现不同PLC转换模块之间的通信，以及实现 家庭网络与外网之间的通信。

其中，所述系统还包括：网络模块；

所述主控板通过所述网络模块连接外网，所述网络模块用于实现 外网与家电设备之间的通信，以及通过外网设置所述PLC转换模块 的类型。

其中，所述网络模块采用单片机和RJ45接口。

其中，所述主控板包括：数据收发单元和协议解析单元；

所述数据收发单元，连接所述PLC接口和所述网络模块，用于 接收来自所述PLC接口或所述网络模块的数据后发送给所述协议解 析单元，以及将经过所述协议解析单元处理后的数据发送给相应的 PLC接口或所述网络模块；

所述协议解析单元，用于对所述数据收发单元接收的数据进行解 析，以确定目的转发地址，并按照目的转发地址的协议要求封装数据 后交予所述数据收发单元进行转发。

其中，所述系统还包括：交互模块；

所述交互模块通过排线连接所述主控板，用于设置所述PLC转 换模块的类型，以及显示所述PLC转换模块的类型、数量和位置， 以及显示家电设备的运行状态。

其中，所述交互模块包括：键盘和显示屏；

所述键盘，用于接收用户设置指令设置所述PLC转换模块的类 型，以及接收用户的查询指令；

所述显示屏，用于根据所述查询指令显示所述PLC转换模块的 类型、数量和位置，以及显示家电设备的运行状态。

其中，所述PLC转换模块的类型由所述PLC转换模块的通信协 议和接口类型决定。

其中，所述主控板还包括：数据存储单元、按键处理单元和显示 处理单元；

所述数据存储单元，用于存储所述PLC转换单元的类型、数量 和位置信息；

所述按键处理单元，用于根据所述设置指令修改所述数据存储单 元中所述PLC转换模块的类型，以及将所述查询指令发送给所述显 示处理单元；

所述显示处理单元，用于根据所述查询指令从所述数据存储单元 提取相应PLC转换模块的类型、数量和位置信息发送给所述显示屏。

其中，所述数字信号为UART信号或者SPI信号。

其中，至少一个所述PLC接口用于为所述主控板供电。

（三）有益效果

本发明所述一种基于物联网的PLC家电通信终端系统，具有以下优势：通过PLC转 换模块实现了不同路电力线或者同路电力线上不同厂商家电间的数 据转发功能，克服了由于通信协议、调制方式等不同导致的不同厂家 的家电之间的通信障碍问题；针对线路、空气开关对载波信号的衰减， 起到了中继的作用；通过网络模块实现了家庭网络与外网之间的信息 交互；所述PLC转换模块采用统一的接口，可以插到任何一个PLC接 口上，灵活方便；将空气开关模块与主控板集成设置，使用户的安装 使用更加方便，节省空间。

附图说明

图1是本发明的模块结构示意 图；

图2是所述主控板的模块结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1是本发明实施例所述一种基于物联网的PLC家电通信终端系统的模块结构示意 图，如图1所示，所述系统包括：空气开关模块100、PLC转换模块200、 PLC接口300、交互模块400、主控板500和网络模块600。

入户电力线（图中火线L和零线N）连接空气开关模块100的输入 端，然后从空气开关模块100的输出端输出多路户内电力线（图中火 线L1，零线N1；火线L2、零线N2；火线L3，零线N3）。所述户内电 力线上连接家电设备，比如电脑、电视、空调等；同时，所述户内电 力线还分别连接一个PLC接口300。所述PLC接口300均连接所述主控 板500，部分所述PLC接口300还连接一个所述PLC转换模块200。所述 主控板500还连接所述交互模块400和网络模块600，所述网络模块600 连接外网（即互联网或者其他家庭网络）。

所述PLC转换模块200用于实现载波信号与数字信号之间的转 换。所述主控板500用于实现不同PLC转换模块200之间的通信，如图 2所示，所述主控板进一步包括数据收发单元550和协议解析单元540。

具体地，假设L1上的第一家电设备（比如电脑）需要与L3上的 第二家电设备（比如空调）通信，并且L1和L3上的载波通信协议不 同，第一家电设备通过户内电力线发送第一载波信号至L1连接的第一 PLC接口，该PLC接口将第一载波信号发送给其所连接的第一PLC转 换模块；第一PLC转换模块将第一载波信号转换为第一数字信号，然 后通过第一PLC接口将第一数字信号发送给主控板500的数据收发单 元550；数据收发单元550将第一数字信号发送给协议解析单元540， 协议解析单元540对第一数字信号进行解析，以确定目的转发地址， 并按照目的转发地址的协议要求封装数据得到第二数字信号后交予 数据收发单元550；数据收发单元550将第二数字信号发送给与L3连接 的第二PLC接口，第二PLC接口将第二数字信号发送给与之连接的第 二PLC转换模块；第二PLC转换模块将第二数字信号转换为第二载波 信号，然后通过第二PLC接口和L3将第二载波信号发送给第二家电设 备，至此完成家电设备之间的通信。其中，所述第一数字信号及第二 数字信号为UART（UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter，通 用异步接收/发送装置）信号或者SPI（SerialPeripheral interface，串行 外围设备接口）信号，具体转化为何种信号由PLC转换模块类型决定， 一般数据传输速率小于11K时使用UART信号，大于11K时使用SPI信 号。

另外，当同一路户内电力线上的不同家电设备需要通信，比如L1 上的电脑和电视，并且两者分别采用不同的载波通信协议时，两者也 需要上述类似转换以完成通信过程，此时L1可以连接两个PLC接口 300，该两个PLC接口300分别连接一个PLC转换模块200，然后完成相 类似的上述通信过程。

其中，所述PLC转换模块200均采用统一的接口设置，在需要时， 其可以插接到任意相应的PLC接口300时，不需要时，从相应的PLC 接口300上拔下。因此，当某路户内电力线上的家电设备不需要通信 时，可以将相应的PLC转换模块200拔下，以应用到其他的PLC接口300 上。

不同厂家的家电可能采用不同的载波模块（对应不同的通信协 议、调制方式等），导致互相之间难以进行正常的通信，通过设置所 述PLC转换模块200，可以有效克服上述问题，保证所有家电设备之 间均能正常进行数据通信。

另外，至少一个PLC接口300通过其所连接的户内电力线为所述 主控板500供电，然后所述主控板500为所述交互模块300和网络模块 600供电。

所述网络模块600包括单片机和RJ45（Registered Jack 45）接口以 及相关电路，用于实现外网与家电设备之间的通信，以及通过外网设 置所述PLC转换模块的类型、设置连接本终端系统的家电设备的相关 参数（包括通讯协议、家电与协议的对应关系等）等。

具体的，当RJ45接口收到外网发来的网络数据时，将其发送给主 控板500的数据收发单元550，数据收发单元550将网络数据发送给协 议解析单元540；协议解析单元540解析网络数据，并判断传来的网络 数据是发给本终端系统的设置报文还是要发给家电设备的报文，当是 设置报文时，存储该网络数据，并根据网络数据修改设置相应参数； 当报文为发给家电设备的数据时，协议解析单元540对网络数据重新 封装后发送给相应的PLC转换模块200，PLC转换模块200再打包将数 据发送给相应家电设备。家电设备向外网反馈数据的过程是上述过程 的逆过程，不再赘述。

所述交互模块400包括：键盘和显示屏。所述键盘，用于接收用 户设置指令设置所述PLC转换模块200的类型，以及接收用户的查 询指令。所述显示屏，用于根据所述查询指令显示所述PLC转换模 块200的类型、数量和位置，以及显示家电设备的运行状态。所述PLC转换模块200的类型由所述PLC转换模块200的通信协议和接 口类型决定，即所述PLC转换模块200的不同类型对应于不同的通 信协议和接口（UART或者SPI）类型。如图2所示，为了与所述交 互模块400相通信，所述主控板500还包括：数据存储单元530、按 键处理单元510和显示处理单元520。所述数据存储单元530，用于 存储所述PLC转换模块200的类型、数量和位置信息。所述按键处 理单元510，用于根据所述设置指令修改所述数据存储单元530中所 述PLC转换模块200的类型，以及将所述查询指令发送给所述显示 处理单元520。所述显示处理单元520，用于根据所述查询指令从所 述数据存储单元530提取相应PLC转换模块200的类型、数量和位 置信息发送给所述显示屏。其中，所述按键处理单元510和显示处理单元520均通过排线连接所述交互模块400，以同时向所述交互模块 400供电和进行信息交互。

具体地，用户可以通过键盘输入设置指令给按键处理单元510， 按键处理单元510根据所述设置指令修改所述数据存储单元530中所 述PLC转换模块200的类型，各PLC转换模块200根据数据存储单 元530中存储的信息设置自身的类型。用户还可以通过键盘输入查询 指令，比如查询相应PLC转换模块200的类型、位置（其所连接的 PLC接口的编号），以及所有在线的PLC转换模块200的数量，或者 相应家电设备的运行状态。按键处理单元510首先接收所述查询指 令，进而将其转发给显示处理单元520，显示处理单元520根据所述查询指令从所述数据存储单元530提取相应PLC转换模块200的类 型、数量和位置信息，或者通过户内电力线读取相应家电设备的运行 状态信息，然后发送给所述显示屏，显示屏将相应信息显示给用户。 默认状态下，显示屏可以显示所有在线PLC转换模块200的数量， 以及所有在线PLC转换模块200对应的PLC接口300的编号，当用 户输入查询指令时，可以显示被查询的信息。

本发明实施例所述PLC家电通信终端系统，具有以下优势：通过 PLC转换模块实现了不同路电力线或者同路电力线上不同家电间的 数据转发功能，克服了由于通信协议、调制方式等不同导致的不同厂 家的家电之间的通信障碍问题；针对线路、空气开关对载波信号的衰 减，异相电力线之间数据交换等，起到了中继的作用；通过网络模块 实现了家庭网络与外网之间的信息交互；所述PLC转换模块采用统一 的接口，可以插到任何一个PLC接口上，灵活方便；将空气开关模块 与主控板集成设置，使用户的安装使用更加方便，节省空间。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关 技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下， 还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明 的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (1)

1. 一种基于物联网的PLC家电通信终端系统，其特征在于，包括：主控板、 空气开关模块、PLC接口和PLC转换模块；所述空气开关模块的输入端连接入户电力线，输出端输出多路户 内电力线；所述户内电力线连接家电设备和所述PLC接口；所有所述PLC接口均连接所述主控板，部分所述PLC接口还连接 所述PLC转换模块；所述PLC转换模块用于实现载波信号与数字信号之间的转换；所述主控板，用于实现不同PLC转换模块之间的通信，以及实现 家庭网络与外网之间的通信。