CN109873660A - 基于电力线通信的物联网控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种基于电力线通信的应用终端系统，所述系统包括用于与电力线耦合的电力线耦合装置，电力线耦合装置另一端与电力线应用终端相连接，所述电力线应用终端为运行电力线通信协议的应用终端，所述电力线应用终端与耦合装置结合为一体或独立嵌入到对应应用设备中，还包括注册比较器，具有最高所述优先级的应用终端对应的设备具有最快的响应权限，当所述控制系统关闭或再次开启时，所述高优先级的应用终端对应的设备获得最优先的动作响应权限，而次优先级的应用终端对应的设备具有次优先级的动作响应权限，以此类推，直至最低优先级的应用终端具有最长的响应时长，从而提升系统的响应效率和安全性。

Description

基于电力线通信的物联网控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及基于电力线通信的物联网控制系统及控制方法，应用于工业或家庭物联网等领域。

背景技术

随着工业和家庭设备自动化和物联网领域的发展，万物互联成为未来新技术的发展趋势，出于成本和可靠性的考虑，采用电力线载波通信的工业或家庭物联网系统应用在一些重要的应用场合，现有的物联网系统中，已有电力线通信系统的体系架构，具体的，调制解调器为因特网调制解调后，PLC主控终端接收到解调出来的网络信号后，将其转换为电力线通信的数据包，并进行加密、OFDM调制、D/A转换、放大等处理，然后通过耦合电路将电力线差分信号耦合到家庭的220V交流电力线的相线和中线上。这样，在家庭的任何一个电源插座处，均可通过耦合电路获得电力线差分信号；接着通过PLC局端通信接口对电力线信号进行滤波、A/D转换、增益调整、OFDM解调等处理；再将数据还原为标准的网络信息送到PC网卡，或者直接根据接收的信息内容，通过PLC局端的微处理器控制其他家电设备和安防控制设备。同理，PC、其他家电设备或安防控制设备的数据和状态信息，也可以按照相反的过程传到PLC主控终端，经过Modem发送到Internet网上，供远程用户使用。这样的调制解调过程，可以满足PC、智能终端、家电设备、安防控制终端等物联网应用终端的基本使用需求。与其他通信方式相比，电力线网络通信有着明显的优势：不需要另外铺设通信电缆，对已经装修的家庭用户来说，能提供极大的便利。利用高速的电力线网络通信技术，可以为智能家居系统提供良好的网络化通信平台，能推动数字家庭产业的快速发展，对于改善现代人类的生活质量，创造舒适、安全、便利的生活空间有着非常重要的意义，具有非常良好的市场前景。然而，在现有的万物互联的趋势环境下，物联网终端的应用数目越来越多，一个家庭网络中就有可能具有数百或上千的物联网应用终端，这些终端对速率和安全性的需求不同，如何在现有的电力线调制网络基础上，获得更加灵活、更加可靠的硬件解决方案，从而适应现在及将来的工业和家庭兼容的物联网系统，成为摆在工业和家庭物联网研究人员面前的课题。

而PLC应用终端通信接口除了应用PLC通信协议外，还会嵌入更多的物联网协议，如智能照明应用协议、能源管理协议、安全安防协议等协议叠加，但是各种不同的应用终端，在协议优先级的分配上，需要进行优先级分配，过去对优先级的分配不够重视，主要以避免冲突为主，而没有考虑到对应设备的重要性，对于更为重要的能源、安防等领域设备需要更可靠的优先级分配方式，从而提升系统的响应效率和安全性。

发明内容

基于以上考虑，本发明提供了一种基于电力线通信的应用终端系统，所述系统包括用于与电力线耦合的电力线耦合装置，所述电力线耦合装置是电力线应用终端与电力线连接的接口装置，电力线耦合装置另一端与电力线应用终端相连接，所述电力线应用终端为运行电力线通信协议的应用终端，包括但不限于电力线信号调制解调部分、主控芯片部分、数字信号接口部分、存储部分等，实现其所对应设备的通信功能，所述电力线应用终端与耦合装置结合为一体或独立嵌入到对应应用设备中，所述应用设备包括但不限于电脑终端设备、能源模块、安防模块、照明模块、家电模块、电气模块等实现一定应用功能的可联网设备，所述基于电力线通信的应用终端系统还包括注册比较器，在所述电力线通信的应用终端控制系统初始化的时候，所有电力线应用终端及对应应用设备在所述注册比较器中注册，所述注册比较器中还包括运算装置，通过算法比较所述应用终端注册信息的优先级，具有最高所述优先级的应用终端对应的设备具有最快的响应权限，当所述控制系统关闭或再次开启时，所述高优先级的应用终端对应的设备获得最优先的动作响应权限，而次优先级的应用终端对应的设备具有次优先级的动作响应权限，以此类推，直至最低优先级的应用终端具有最长的响应时长，所述动作响应包括但不限于开启、关闭、待机、低功率运行、高功率运行、报警、带宽分配、功率分配、防火墙等级分配等。

进一步的，所述基于电力线通信的应用终端系统，其中，所述优先级比较算法包括查表法或运算法，所述查表法为根据默认或用户选择的信息设定所述应用终端及其所对应设备的优先级，所述运算法为根据默认或用户选择填写的注册信息按照指定规则运算得出的所述应用终端及其所对应设备的优先级。

进一步的，其中运算法为：对所述电力线应用终端所对应的设备进行分类，设定类型名称为A(1)、A(2)、……、A(N)，其中N为同一电表下电力线应用终端的类型的数量，设定其中同一电表下同一类型的所有应用终端数量为n，n为任意自然数，不同类型下的应用终端总数n不同，设对于类型A(x1)下的所有应用终端总数量为n(x1)，类型A(x1)中第x2个应用终端的其本身的应用终端权重系数设为TK(x2)，即对应同类型设备中不同独立应用终端之间具有相同或不同的权重系数，设其中第x2个设备的权重系数为TK(x2)，同时，对应于每一类型A(x1)的应用终端，应具有一个相同的应用领域类型权重系数YK(Ax1)，则该类型为A(x1)的所有应用终端中第n(x2)个应用终端的优先级算法为：优先级S(n(x2))＝(((TK(1)+TK(2)+……+TK(n))/n)*YK(Ax1))*TK(n(x2))。

进一步的，如前所述的基于电力线通信的应用终端系统，其中，其中每一类型应用终端的应用领域权重系数YK以及同类型不同终端的类型终端权重系数TK为制造厂商出厂时写入固件设定。

进一步的，如前所述的基于电力线通信的应用终端系统，其中，无论是同类型或不同类型应用终端，若优先级相同，则比较其类型优先级，类型优先级高的设为高优先级，同一电表下的系统应用终端的类型权重系数或应用领域权重系数应为不同，当初始注册时，若不同类型权重系数相同，则所述注册比较器发出错误报告，以及，若计算后不同应用终端权重系数相同，则所述注册比较器发出错误报告。

进一步的，如前所述的基于电力线通信的应用终端系统，其中，进一步的，所述注册比较器可以为独立设备，也可以嵌入系统中某一应用终端中，若嵌入系统中某一应用终端，则对同一电表下的其他系统应用终端具有管理权，所述管理权包括但不限于控制开关权、控制优先响应权、控制备用电源使用权。

进一步的，如前所述的基于电力线通信的应用终端系统，其还具有备用不间断电源，所述注册比较器嵌入所述备用不间断电源中，由所述备用不间断电源优先供电，并基于所述优先级比较利用所述备用不间断电源为高优先级的应用终端对应设备供电。

本发明还公开了一种用于如前所述的基于电力线通信的应用终端系统的使用方法，其中所述备用不间断电源在所述注册比较器中注册，并设定可供电设备类型及数量，则所述比较器根据所述优先级计算结果排序，由高优先级开始，跳过没有注册或不可供电设备类型，逐项开启设备供电，直至达到所述可供电设备数量上限为止。

进一步的，所述的基于电力线通信的应用终端系统的使用方法，其中所述注册比较器具有操作部，用户可基于所述操作部手动设定可供电设备类型及数量。

进一步的，所述的基于电力线通信的应用终端系统的使用方法，其中所述注册比较器具有报警部，当所述手动设定超出所述备用不间断电源的总供电容量时发出报警信号。

附图说明

为了解释本公开的原理，将结合附图来描述本公开的实施例。应理解，图中所示的要素可能被实现为各种形式的硬件、软件或它们的组合。可选地，在一个或多个适当地编程的通用计算机设备上的硬件和软件的组合中实现这些要素。

图1表示本发明的一种基于电力线通信的应用终端系统架构示意图；

具体实施方式

如图1所示，在本发明的第一个实施例中，公开了一种基于电力线通信的应用终端系统，所述系统包括用于与电力线耦合的电力线耦合装置1，所述电力线耦合装置1是电力线应用终端与电力线连接的接口装置，同时也与Internet调制解调机构相连接，电力线耦合装置另一端与电力线应用终端3-6相连接，所述电力线应用终端为运行电力线通信协议的应用终端，包括但不限于电力线信号调制解调部分、主控芯片部分、数字信号接口部分、存储部分等，实现其所对应设备的通信功能，所述电力线应用终端与耦合装置结合为一体或独立嵌入到对应应用设备中，所述应用设备包括但不限于电脑终端设备、能源模块、安防模块、照明模块、家电模块等实现一定应用功能的可联网设备，所述基于电力线通信的应用终端系统还包括注册比较器2，在所述电力线通信的应用终端控制系统初始化的时候，所有电力线应用终端及对应应用设备在所述注册比较器中注册，所述注册比较器中还包括运算装置，通过算法比较所述应用终端注册信息的优先级，具有最高所述优先级的应用终端对应的设备具有最快的响应权限，当所述控制系统关闭或再次开启时，所述高优先级的应用终端对应的设备获得最优先的动作响应权限，而次优先级的应用终端对应的设备具有次优先级的动作响应权限，以此类推，直至最低优先级的应用终端具有最长的响应时长，所述动作响应包括但不限于开启、关闭、待机、低功率运行、高功率运行、报警、带宽分配、功率分配、防火墙等级分配等。

在本发明的进一步的实施方式中，所述基于电力线通信的应用终端系统，其中，所述优先级比较算法包括查表法或运算法，所述查表法为根据默认或用户选择的信息设定所述应用终端及其所对应设备的优先级，所述运算法为根据默认或用户选择填写的注册信息按照指定规则运算得出的所述应用终端及其所对应设备的优先级。

在本发明的进一步的实施方式中，其中运算法为：对所述电力线应用终端所对应的设备进行分类，设定类型名称为A(1)、A(2)、……、A(N)，其中N为同一电表下电力线应用终端的类型的数量，设定其中同一电表下同一类型的所有应用终端数量为n，n为任意自然数，不同类型下的应用终端总数n不同，设对于类型A(x1)下的所有应用终端总数量为n(x1)，类型A(x1)中第x2个应用终端的其本身的应用终端权重系数设为TK(x2)，即对应同类型设备中不同独立应用终端之间具有相同或不同的权重系数，设其中第x2个设备的权重系数为TK(x2)，同时，对应于每一类型A(x1)的应用终端，应具有一个相同的应用领域类型权重系数YK(Ax1)，则该类型为A(x1)的所有应用终端中第n(x2)个应用终端的优先级算法为：优先级S(n(x2))＝(((TK(1)+TK(2)+……+TK(n))/n)*YK(Ax1))*TK(n(x2))，以上系数或权重值除了自然数之外，也可以为其他任何能够进行以上运算从而得出可以比较的优先级的数据类型。

在本发明的进一步的实施方式中，如前所述的基于电力线通信的应用终端系统，其中，其中每一类型应用终端的应用领域权重系数YK以及同类型不同终端的类型终端权重系数TK为制造厂商出厂时写入固件设定。

在本发明的进一步的实施方式中，如前所述的基于电力线通信的应用终端系统，其中，无论是同类型或不同类型应用终端，若优先级相同，则比较其类型优先级，类型优先级高的设为高优先级，同一电表下的系统应用终端的类型权重系数或应用领域权重系数应为不同，当初始注册时，若不同类型权重系数相同，则所述注册比较器发出错误报告，以及，若计算后不同应用终端权重系数相同从而导致无法进行有效的优先级排序，则所述注册比较器发出错误报告。

在本发明的进一步的实施方式中，如前所述的基于电力线通信的应用终端系统，其中，进一步的，所述注册比较器可以为独立设备，也可以嵌入系统中某一应用终端中，若嵌入系统中某一应用终端，则对同一电表下的其他系统应用终端具有管理权，所述管理权包括但不限于控制开关权、控制优先响应权、控制备用电源使用权。

在本发明的进一步的实施方式中，如前所述的基于电力线通信的应用终端系统，其还具有备用不间断电源，所述注册比较器嵌入所述备用不间断电源中，由所述备用不间断电源优先供电，并基于所述优先级比较利用所述备用不间断电源为高优先级的应用终端对应设备供电。

本发明的实施方式中还公开了一种用于如前所述的基于电力线通信的应用终端系统的使用方法，其中所述备用不间断电源在所述注册比较器中注册，并设定可供电设备类型及数量，则所述比较器根据所述优先级计算结果排序，由高优先级开始，跳过没有注册或不可供电设备类型，逐项开启设备供电，直至达到所述可供电设备数量上限为止。

进一步的实施方式中，所述的基于电力线通信的应用终端系统的使用方法，其中所述注册比较器具有操作部，用户可基于所述操作部手动设定可供电设备类型及数量。

进一步的实施方式中，所述的基于电力线通信的应用终端系统的使用方法，其中所述注册比较器具有报警部，当所述手动设定超出所述备用不间断电源的总供电容量时发出报警信号。

然而，本领域技术人员应理解，本说明书中出现的框图表示实施本公开的原理的说明性电路的概念图。类似地，应理解，任何流程表、流程图、状态转移图、伪代码等表示可在计算机可读介质中被实质性表示并由计算机或处理器执行的各种过程，不论这些计算机或处理器是否明确地显示出来。可在短暂性状态(信号)和非短暂性状态(例如，在诸如CD-ROM、DVD、蓝光、硬盘驱动器、闪存卡、或其他类型的有形存储介质的有形介质上)中实现写入的计算机可读介质和代码。

图中所示的各种元件的功能可以通过使用专用硬件和能够联合合适的软件执行软件的硬件来提供。当由处理器提供时，该功能可由单个专用处理器或单个共用处理器或其中有一些可以共用的多个独立的处理器提供。并且，明确的使用术语“处理器”或“控制器”不应该被解读为排他性地专指能够执行软件的硬件，而可以没有限制地、隐含地包括数字信号处理器(“DSP”)硬件、用于存储软件的只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)和非易失性存储器。

其他的硬件，常规和/或定制的也可以包括在内。相似地，图中所示的任何开关仅仅是概念性的。它们的功能可以通过操作程序逻辑、专用逻辑、程序控制和专用逻辑交互或者甚至手动进行，实施者可以根据对上下文更加详细的理解来选择特定的技术。

虽然在此处已经示出并详细描述了包含本公开的教导的实施例，本领域技术人员可以容易地设计出许多其他仍然包含这些教导的各种实施例。注意，本领域技术人员可以根据上述教导做出修改和变型

上面已经描述了一些具体实施例。但是应该了解可以对这些实施例作出修改。例如，不同的实施例的元素可以进行组合、补充、修改和删除，从而获得其他的实施例。此外，本领域的普通技术人员应该了解可以使用其他的结构和处理流程来替换上面已经公开的结构和处理流程，从而获得其它实施例。该其它实施例至少以实质上相同的方式，实现实质上相同的功能，达到本发明公开的实施例提供的实质上相同的效果。相应地，这些以及其他的实施例应该属于本发明的范围。

Claims (10)

1.一种基于电力线通信的应用终端系统，所述系统包括用于与电力线耦合的电力线耦合装置，电力线耦合装置另一端与电力线应用终端相连接，所述电力线应用终端为运行电力线通信协议的应用终端，包括但不限于电力线信号调制解调部分、主控芯片部分、数字信号接口部分、存储部分，所述电力线应用终端与耦合装置结合为一体或独立嵌入到对应应用设备中，所述应用设备包括但不限于电脑终端设备、能源模块、安防模块、照明模块、家电模块，所述基于电力线通信的应用终端系统还包括注册比较器，在所述电力线通信的应用终端控制系统初始化的时候，所有电力线应用终端及对应应用设备在所述注册比较器中注册，所述注册比较器中还包括运算装置、存储装置、控制装置，通过算法比较所述应用终端注册信息的优先级，具有最高所述优先级的应用终端对应的设备具有最快的响应权限，当所述控制系统关闭或再次开启时，所述高优先级的应用终端对应的设备获得最优先的动作响应权限，而次优先级的应用终端对应的设备具有次优先级的动作响应权限，以此类推，直至最低优先级的应用终端具有最长的响应时长。

2.如权利要求1所述的基于电力线通信的应用终端系统，其中，所述优先级比较算法包括查表法或运算法，所述查表法为根据默认或用户选择的信息设定所述应用终端及其所对应设备的优先级，所述运算法为根据默认或用户选择填写的注册信息按照指定规则运算得出的所述应用终端及其所对应设备的优先级。

3.如权利要求2所述的基于电力线通信的应用终端系统，其中，对所述电力线应用终端所对应的设备进行分类，设定类型名称为A(1)、A(2)、……、A(N)，其中N为同一电表下电力线应用终端的类型的数量，设定其中同一电表下同一类型的所有应用终端数量为n，n为任意自然数，不同类型下的应用终端总数n不同，设对于类型A(x1)下的所有应用终端总数量为n(x1)，类型A(x1)中第x2个应用终端的其本身的应用终端权重系数设为TK(x2)，即对应同类型设备中不同独立应用终端之间具有相同或不同的权重系数，设其中第x2个设备的权重系数为TK(x2)，同时，对应于每一类型A(x1)的应用终端，应具有一个相同的应用领域类型权重系数YK(Ax1)，则该类型为A(x1)的所有应用终端中第n(x2)个应用终端的优先级算法为：优先级S(n(x2))＝(((TK(1)+TK(2)+……+TK(n))/n)*YK(Ax1))*TK(n(x2))。

4.如权利要求3所述的基于电力线通信的应用终端系统，其中，其中每一类型应用终端的应用领域权重系数YK以及同类型不同终端的类型终端权重系数TK为制造厂商出厂时写入固件设定。

5.如权利要求4所述的基于电力线通信的应用终端系统，其中，无论是同类型或不同类型应用终端，若运算出的优先级S相同，则比较其类型优先级，类型优先级高的设为高优先级，同一电表下的系统应用终端的类型权重系数或应用领域权重系数应为不同，当初始注册时，若不同应用终端类型的类型权重系数相同，则所述注册比较器发出错误报告，以及，若计算后不同应用终端的优先级S相同且类型权重系数相同造成无法优先级排序，则所述注册比较器发出错误报告。

6.如权利要求5所述的基于电力线通信的应用终端系统，其中，进一步的，所述注册比较器可以为独立设备，也可以嵌入系统中某一应用终端中，若嵌入系统中某一应用终端，则对同一电表下的其他系统应用终端具有管理权，所述管理权包括但不限于控制开关权、控制优先响应权、控制备用电源使用权。

7.如权利要求6所述的基于电力线通信的应用终端系统，其还具有备用不间断电源，所述注册比较器嵌入所述备用不间断电源中，由所述备用不间断电源优先供电，并基于所述优先级比较利用所述备用不间断电源为高优先级的应用终端对应设备供电。

8.一种用于如权利要求7所述的基于电力线通信的应用终端系统的使用方法，其中所述备用不间断电源在所述注册比较器中注册，并设定可供电设备类型及数量，则所述比较器根据所述优先级计算结果排序，由高优先级开始，跳过没有注册或不可供电设备类型，逐项开启设备供电，直至达到所述可供电设备数量上限为止。

9.一种如权利要求8所述的基于电力线通信的应用终端系统的使用方法，其中所述注册比较器具有操作部，用户可基于所述操作部手动设定可供电设备类型及数量。

10.一种如权利要求8所述的基于电力线通信的应用终端系统的使用方法，其中所述注册比较器具有报警部，当所述手动设定超出所述备用不间断电源的总供电容量时发出报警信号。