CN1516350A - 基于电力线载波通信的远程安防监控系统 - Google Patents

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史忠科
高晓光
刘志刚
陈小峰
陈刚
朱红育
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Abstract

本发明涉及通信技术、图像处理技术、测控技术和网络技术领域，是一种基于电力线载波通信的远程安防监控系统。以电力线为通信传输媒介，采用扩频通信技术，其特征在于：由监视器得到的测控信息通过测控通信处理调制模块经电力线传输到电力线调制解调器，电力线调制解调器对信号加以处理，再调制到户外电力线上，在户外电力线的另一端还有一个电力线调制解调器，该电力线调制解调器与服务器相连联并进入局域网或互联网。本发明实现了基于电力线的，低成本的，便于集中管理的远程安防监控，采用紧急优先机制，能有效的提高重载时的效率，从而保证了通信的高可靠性、容错性，满足现代家庭远程管理和安全防卫的多样性需要的问题。

Description

基于电力线载波通信的远程安防监控系统
所属技术领域：本发明涉及通信技术、图像处理技术、测控技术和网络技术领域，是一种基于电力线载波通信的远程安防监控系统。
背景技术：电力线载波通信技术，是利用现有电网的电力线作为传输信道，以载波的方式实现数据、语音、视频的传输通信。现在该技术广泛应用于通信，电力，工业等行业，这种通信技术是当今通信行业中一种先进的技术。
目前，国外已经把电力线载波通信应用在烟尘防火报警系统、远程抄表系统、智能家电控制系统等中低速的数据传输系统中，根据不同的使用目的，所采用的调制方式也有很大的差异，在语音传输中采用的是AM、FM、PM等，在数据传输中经常采用ASK，PSK，BFSK，QFSK等调制方式，而目前在电力线载波通信中较为先进的是采用扩频通信技术方式，其中直接序列扩频(DS，Direct Sequence Spread Spectrum)，是由伪随机码直接扩展频谱的系统，或称伪噪声系统。这种系统在发送端用一组伪随机码序列直接去调制载波，进行频谱扩展，即其载波被一个数码率远高于信息带宽的特殊数字序列调制。直接序列扩频是一种最为常见的扩频方式。
因为扩频通信方式具有有效地抑制噪声的能力，良好的抗多径衰减能力，是适合高速数据传输的一种通信方法。
目前，电力线载波通信从频带特性上看有以下两种实现方式：一种是以扩频通信理论为基础，采用这种通信方式的设备，能实现在电力网上的高速数据传输，主要面向网络通信为主的高速数据通信业务，是当前的主流发展方向。另一种是以窄带通信理论为基础，采用窄带通信方式的设备，适用于低速数据传输场合。
而现在用于家居的安防监视报警基本都是利用拉专线来实现的，使用的安全防卫系统相对与其他系统都是相对独立的，有自己独立的检测、传输、处理、存储、报警系统。也有一些系统具有远程管理的功能，但是功能都很有限，不能实现家庭的设备统一管理和安防监控于一体。并且目前用于家居的三表抄读的电力线载波通信技术大都是传统的窄带技术，数据传输速率受到严重的限制，无法传送大数据量的图像和语音信息，因此，在此基础上实现家庭安防监视比较困难。
发明内容：为解决现有技术中存在的传输速率、线路带宽利用率较低；有效传输距离短、传输信息种类少，难于满足现代家庭远程管理和安全防卫的多样性需要的问题，克服目前家居安防监视报警需要拉专线，投资、运行和维护的成本高，推广困难的不足，本发明提出了一种基于电力线的远程安防监控系统，采用紧急优先机制，能有效的提高重载时的效率，从而保证了通信的高可靠性、容错性。
本发明的技术思想在于：以电力线为通信传输媒介，采用扩频通信技术，实现远程安防监控。其特征在于：建立一种图像信号、测控信号相融合的远程通信方式，通过高速数字器对数据信息融合处理，以此实现基于电力线的，低成本的，便于集中管理的远程安防监控。由CCD得到的图像信息和各类传感器得到的测控信息通过测控通信处理调制模块经电力线传输到电力线调制解调器，电力线调制解调器对信号加以处理，再调制到户外电力线上，在户外电力线的另一端还有一个电力线调制解调器，该电力线调制解调器与服务器相联并可接入局域网或互联网。
在服务器上还可以联接管理中心的监视、报警、出警等系统。
电力调制解调器是以数字信号处理器为核心，以耦合电路作为强电和弱电的隔离。测控信息和图像信息加载到电力线上，模拟信息通过由电力线收发器、协议分析处理芯片和频率发生器组成的通道处理成为数字信号处理器可以处理的数据信号；处理后的信息经过信息调制和扩频码发生器扩频调制成扩频信号通过耦合电路把数据耦合到电力线上。由电力线经耦合电路输入的扩频信号，经过扩频解调和信息解调解调成测控信号输入数字信号处理器进行处理并实现远程管理和安防监控。
测控通信处理调制模块是由测控模块、图像采集处理模块、通信模块和电力线收发器组成。传感器信号经测控模块、通信模块和电力线收发器上载至电力线；图像信号经图像采集处理模块、通信模块和电力线收发器上载至电力线。
本发明采用了紧急优先机制来保证如火灾、煤气泄漏等紧急信息优先传输，为此，采用一个固定的PN码序列作为优先序列码，每一个具有优先属性的节点都用这个优先序列码向服务器端的调制解调器提出优先传输申请。每一个数据包传送结束后都有一个固定的时隙，所有具有优先权的节点都可以在这个时间段内按照事先规定的顺序提出优先传送的请求；其中事先规定的顺序是按照优先节点的优先权限高低排序，优先权高的先提出申请，权限低的后申请。当一个数据包传输结束时，服务器端的调制解调器就用优先PN序列码搜索电力线信道，当有优先节点发送请求时，调制解调器就与请求节点进行同步并与请求节点通信。当在固定的时隙内没有搜索到优先发送请求，即确认为无优先发送请求。随后就用随机的PN序列进入普通发送请求搜索，进行数据信息传输。
一种实现上述电力线远程安防监控系统的控制软件流程，系统上电后开始加载初始化程序，然后当数字信号处理器接收到信息后判断接收的数据是否有效，如果数据无效，则重新检测接收数据，数据如有效则判断是否是图像信息，是图像信息则加以处理存储，如是测控信息加以分析处理，再把处理后的图像、测控数据进行融合，在根据信息的不同，选择数据的传输途径，数据传输完成，重新检测接收数据。
本发明在现有电力网的基础上实现多种信号相融合，无须重新布线，安装维护方便，并且在容量范围内，可以随意的增加用户个体，可扩充性好，成本低廉，易于推广。
附图说明：
附图1：整体通信框图。
附图2：电力线载波通信调制解调器实施例图。
附图3：家庭内部通信框图。
附图4：图像测控数据流程图。
附图5：控制软件流程图。
具体实施方式：
本实施例主要针对智能家居、智能小区实施。家庭内部实施框图如图-3所示：家庭内部的家用电器传感和控制部分通过通信测控模块和电力线收发器连接到电力线上；门窗防盗、防火、防煤气泄漏的传感和测量通过通信测控模块和电力线收发器连接到电力线上，家庭内部安装的CCD采集图像信息通过压缩处理模块再通过通信测控芯片和电力线收发器连接到电力线上，这几部分的每一部分可以算作一个节点，此外给每户还预留了足够的节点数目供用户自定义和以后功能扩展。所有的数据通过家庭内的电力线传输到连接在户外线路的电力调制解调器上。每一楼层或每一单元可使用一个电力调制解调器。
整体实施框图如图-1所示：家庭内部的测控、图像数据通过电力线收发器发送到电力线调制解调器，电力线调制解调器把从室内接收的数据信息加以处理，再调制到户外电力线上，在户外电力线的另一端还有一个电力线调制解调器，该电力线调制解调器与服务器相连联，每个小区或大厦都装有一台服务器，用来接收用户单元出口的电力调制解调器发到电力线上的数据信息，经其解调处理后的数据交给服务器，同时服务器也可发出检测、控制、监视命令通过电力线经调制解调器到用户的每一个节点，再由相应节点执行任务。服务器通过控制软件实现对整个小区或大厦局域网的管理，服务器同时与国际互联网相连，有自己的域名和IP地址，用户可以通过国际互联网远程登录访问服务器，来查看或管理自己家庭内的设备；当家里出现烟火、煤气泄漏、被盗等异常情况时，当检测监控节点检测到异常后，发送紧急警告信息到服务器，并把当时的现场记录下来，同时服务器会把紧急信息通过无线电信网络发送给用户，用户可采取相应的处理(例如可通过手机、掌上电脑等进行处理)，同时服务器会把的警告信息发送给与服务器相连的小区(大厦)物业管理中心，管理中心可以采取紧急措施处理这些事务。用户也可以通过手机、掌上电脑、移动PC等来完成对家庭设备的管理，也可以通过电话线进行拨号上网连接到服务器来完成对家庭设备的管理。用户可以采用用户码和登录密码通过服务器去管理设备，再由服务器通过电力线调制解调器完成对节点的测控访问，设备的状态信息通过电力线调制解调器送回服务器，服务器把信息以文字或图像的形式发送给用户手机或呈现在用户的电脑上。
电力线调制解调器如图一2所示：主要采用数字信号处理器技术进行信息的实时处理。家庭的现场节点与调制解调器的通信信息主要分为测控信息和图像信息；两种信息通过由电力线收发器协议分析处理芯片和频率发生器晶振组成的通道与数字信号处理器如TMS320系列芯片通信，数字信号处理器(DSP)把接收到的数据信息进行处理，处理后的信息通过扩频调制解调器如SSCP300调制成扩频信号，通过耦合器把数据传到电力线上，与网络服务器相连的电力线调制解调器把接受到的数据解调出来送给服务器，用户就可以通过国际互联网进行远程管理和安防监控。

Claims (7)

1、一种基于电力线载波通信的远程安防监控系统，以电力线为通信传输媒介，采用扩频通信技术，其特征在于：建立图像信息、测控信息相融合的远程通信方式，数据信息融合是用高速数字器进行处理。
2、根据权利要求1所述的电力线载波通信的远程安防监控系统，其特征在于：由CCD得到的图像信息和各类传感器得到的测控信息通过测控通信处理调制模块经电力线传输到电力线调制解调器，电力线调制解调器对得到的数据信息加以处理，再调制到户外电力线上，在户外电力线的另一端还有一个电力线调制解调器，该电力调制解调器与服务器相联并可接入局域网或互联网。
3、根据权利要求1或2所述的电力线载波通信的远程安防监控系统，其特征在于：在服务器上还可以联接管理中心的监视、报警出警等系统。
4、根据权利要求2所述的电力线载波通信的远程安防监控系统，其特征在于：电力调制解调器是以数字信号处理器为核心，以耦合电路作为强电和弱电的隔离，模拟信息通过由电力线收发器、协议分析处理芯片和频率发生器组成的通道处理成为数字信号处理器可以处理的数据信号；处理后的信息经过信息调制和扩频码发生器扩频调制成扩频信号再通过耦合电路把数据耦合到电力线上；由电力线经耦合电路输入的扩频信号，经过扩频解调和信息解调解调成测控信号输入数字信号处理器进行处理并实现远程管理和安防监控。
5、根据权利要求2所述的电力线载波通信的远程安防监控系统，其特征在于：测控通信处理调制模块是：传感器信号经测控模块、通信模块和电力线收发器上载至电力线；图像信号经图像采集处理模块、通信模块和电力线收发器上载至电力线。
6、根据权利要求1所述的电力线载波通信的远程安防监控系统，其特征在于：可以采用固定的PN码序列作为优先序列码，用其搜索电力线信道，决定信息传输次序，实现紧急信息的优先传输。
7、一种实现上述电力线载波通信的远程安防监控系统的控制软件，其特征在于：当数字信号处理器接收到信息后判断接收的数据是否是图像信息，是图像信息则加以处理存储，如是测控信息加以分析处理，再把处理后的图像、测控数据进行融合，在根据信息的不同，选择数据的传输途径，当数据传输完成，重新检测接收数据。
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