CN207283546U - 一种基于宽带电力线载波通信的网关 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电力载波通信技术领域，具体涉及一种基于宽带电力线载波通信的网关，包括MCU单元、载波信号耦合电路模块、信号调制模块、以太网口模块、RS485接口模块、电源管理模块、备用电源模块、状态指示模块；M MCU单元通过信号调制模块与载波信号耦合电路模块连接，RS485接口模块、状态指示模块、以太网口模块、电源管理模块都与MCU单元连接，备用电源模块和电源管理模块连接。能够实现对电力线载波通信节点的自动组网，并且可以实现数据在电力线载波通信节点的和RS485网络节点的数据与以太网上的后台透明传输，网关运行所需的配置数据均可以通过以太网口配置，设计有备用电源用以支持断电情况下向主站发送警告帧和告知主站该网管掉电。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力载波通信技术领域，具体涉及一种基于宽带电力线载波通信的网关。
背景技术
现今，市场上的各种类型电气火灾监控探测器在接入电气火灾系统时主要采用485总线、双总线、CAN总线等技术，这些总线技术都需要专门布设通信线路，通信速率低，不支持从节点主动上传数据包，只能被动等待主节点的扫描；虽然通过采用划分多个子网络的形式满足了标准要求的报警时间延时，但是需要重复布设通信线，浪费严重。
实用新型内容
因此，鉴于上述情形，本实用新型提出一种基于宽带电力线载波通信的网关，包括MCU单元、载波信号耦合电路模块、信号调制模块、以太网口模块、RS485接口模块、电源管理模块、备用电源模块、状态指示模块；
MCU单元通过信号调制模块与载波信号耦合电路模块连接，用于完成电力载波通信所需的数据链路层、网络层、会话层、应用层的协议处理工作；
载波信号耦合电路模块与信号调制模块连接，用于构成组成载波通信的模拟前端电路，完成电力载波信号和数字信号之间的转换；
以太网口模块和MCU单元连接，用于配合完成ISO7层网络模型所需的功能；
RS485接口模块和MCU单元连接，用于配合完成对RS485网络设备的管理；
状态指示模块与MCU单元连接，用于显示各个网络的通信状态和通信速率；
备用电源模块和电源管理模块连接组成电源电路，完成交流电和备用电源转换成适合产品工作的直流电源；
电源管理模块与MCU单元直连，用于实时对MCU单元供电。
进一步地，所述MCU单元采用Hi3911芯片；
所述MCU单元还具有自动组网功能，用于接入电力线载波通信网络的设备自动识别并分配ID。
进一步地，所述以太网口模块为KSZ8041芯片，支持10M/100M网络自适应。
进一步地，所述RS485接口模块为至少一路RS485接口。
进一步地，所述电源管理模块电压范围为AC/DC80～270V；
所述电源管理模块还包括报警模块，报警模块内置于所述电源管理模块中，用于设备掉电时把需要上传的报警帧及时转发给主站，通知主站设备掉电。
进一步地，所述电源管理模块包括锂电池充电管理电路模块、DC-DC稳压电路模块；
所述锂电池充电管理电路模块，用于市电存在时对电池进行充电；
所述DC-DC稳压电路模块，用于把锂电池充电管理电路模块的低压电源转换为设备所需的各路直流稳压电源。
进一步地，所述备用电源模块为可充电的锂电池；
所述备用电源模块设计容量为500mAh。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型所述的一种基于宽带电力线载波通信的网关，能够实现对电力线载波通信节点的自动组网，并且可以实现数据在电力线载波通信节点的和RS485网络节点的数据与以太网上的后台透明传输，网关运行所需的配置数据均可以通过以太网口配置，设计有备用电源用以支持断电情况下向主站发送警告帧和告知主站该网管掉电。
本实用新型所述的一种基于宽带电力线载波通信的网关，宽带电力线载波通信使用通信频段选择和自适应技术，提高通信抗干扰能力；使用自动组网的技术，提高网络的健壮性和可靠性；使用多网络自动协调技术，解决台区间的串扰问题。RS485网络在设计时保证接入220V交流电不损坏的设计，降低在现场的损坏率。
基于宽带电力线载波通信的网关，网络搭建简单，健壮性可靠性高；可以通过网络接口对基于宽带电力线载波通信的网关进行配置，界面友好，简单易用。使用基于宽带电力线载波通信的网关构建网络，可以减少材料浪费、降低维护成本，有效降低了系统建设成本。
附图说明
图1为本实用新型一种基于宽带电力线载波通信的网关工作原理示意图；
图2为本实用新型一种基于宽带电力线载波通信的网关RS485接口原理图。
具体实施方式
为便于更好的理解本实用新型的目的、结构以及功能等，现结合附图和具体的实施方式对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，一种基于宽带电力线载波通信的网关工作原理示意图，包括MCU单元、载波信号耦合电路模块、信号调制模块、以太网口模块、RS485接口模块、电源管理模块、备用电源模块、状态指示模块；
MCU单元通过信号调制模块与载波信号耦合电路模块连接，用于完成电力载波通信所需的数据链路层、网络层、会话层、应用层的协议处理工作；
载波信号耦合电路模块与信号调制模块连接，用于构成组成载波通信的模拟前端电路，完成电力载波信号和数字信号之间的转换；
以太网口模块和MCU单元连接，用于配合完成ISO7层网络模型所需的功能；
RS485接口模块和MCU单元连接，用于配合完成对RS485网络设备的管理；
状态指示模块与MCU单元连接，用于显示各个网络的通信状态和通信速率；
备用电源模块和电源管理模块连接组成电源电路，完成交流电和备用电源转换成适合产品工作的直流电源；
电源管理模块与MCU单元直连，用于实时对MCU单元供电。
载波信号耦合电路模块、信号调制模块、MCU单元配合，所述MCU单元采用Hi3911芯片，负责完成电力载波通信所需的数据链路层、网络层、会话层、应用层的协议处理工作，所述MCU单元具有自动组网功能，对于接入电力线载波通信网络的设备自动识别并分配ID；所述MCU单元还具有多网络自动协调结束解决台区间的串扰问题。载波信号耦合电路模块由信号变压器、高通滤波器、保护电路组成；信号调制模块完成信号接收和发送信号的放大工作；MCU单元内置有功能模块，由硬件完成物理层和数据链路层的处理；MCU单元由软件在网络层完成自动组网所需的网络注册功能，在会话层和应用层完成用户通信协议的处理。
载波信号耦合电路模块、信号调制模块和MCU单元配合工作，完成电力载波通信网段所需的通信频段选择和自适应，通过OFDM、抗噪声、自动快速组网、多网络自动协调技术，可提高网络的健壮性和可靠性。
如图1所示，使用时A相载波耦合电路采集输入端与A相电力线连接，B相载波耦合电路采集输入端与B相电力线连接，C相载波耦合电路采集输入端与C相电力线连接；所述的载波信号耦合电路模块、信号调制模块共同组成了宽带电力载波通信的模拟前端，用于完成对电力载波通信的数据在数字信号和模拟信号之间转换。
以太网口模块和MCU单元配合完成ISO7层网络模型所需的功能，MCU单元内置有以太网功能模块，可以直接完成数据链路层的功能；以太网口模块完成物理层的功能，其它层由软件功能实现。
以太网口模块除了用于数据传输之外，还支持通过该网络口对设备进行配置，只要有一台电脑就可以进行连接配置，简单易用。
所述的以太网口模块采用KSZ8041芯片，该芯片支持10M/100M网络自适应；该网口除了在以太网传输数据之外，还可以通过该网络口对基于宽带电力线载波通信的网关进行配置。
备用电源模块采用了可充电的锂电池，设计容量为500mAh，用于市电掉电时对设备进行供电。
电源管理模块采用了宽电压范围(AC/DC80～270V)的设计，把市电转换为设备所需的直流稳压电源；并且应用了共模电感、X电容、Y电容的滤波和拟制辐射的措施，以满足标准的电磁兼容要求；电源管理模块包括锂电池充电管理电路模块、DC-DC稳压电路模块；锂电池充电管理电路模块具有锂电池充电管理电路，用于市电存在时对电池进行充电；DC-DC稳压电路模块具有DC-DC稳压电路，用于把锂电池的低压电源转换为设备所需的各路直流稳压电源。
所述的电源管理模块和备用电源模块共同组成了供电组件，除了具有把AC/DC80～270V交流电转化为设备所需的直流稳压电源外，还具可充电电池作用，用于在设备掉电时把需要上传的报警帧及时转发给主站，通知主站设备掉电。
RS485接口模块原理图如图2所示，其中U5选用了MAX13085，可以挂载32个节点；R702用于上拉A线，R703用于下拉B线，用以避免节点故障时影响其它节点的使用；TVS3选用双向TVS管SMBJ7.0CA用以消除静电对端口的损坏；RT1选用MZ11-10A300-600RM，用以在RS485接口误接入市电时对端口造成不可逆转的损坏。
所述的RS485网络接口模块具有防静电、防浪涌、防交流电接入损坏的能力。
RS485接口模块设计为多路RS485接口，用于连接使用RS485口的设备，RS485接口模块和MCU单元配合工作，完成对RS485网络设备的管理，由于RS485网络不支持从节点主动上传，只能靠主节点对从节点进行数据扫描，而且RS485通信速率低、以太网口模块通信速度高，为了解决通信速度不匹配的问题，宽带电力线载波通信的网关进行了特别设计，根据用户对网关的配置数据，网关预先把RS485节点设备的数据读到网关的内存中进行保存，以此解决通信速度不匹配的问题。
状态指示模块设计了一组指示灯，用以显示各个网络的通信状态和通信速率。
本实用新型所述的一种基于宽带电力线载波通信的网关，能够实现对电力线载波通信节点的自动组网，并且可以实现数据在电力线载波通信节点的和RS485网络节点的数据与以太网上的后台透明传输，网关运行所需的配置数据均可以通过以太网口配置，设计有备用电源用以支持断电情况下向主站发送警告帧和告知主站该网管掉电。宽带电力线载波通信使用通信频段选择和自适应技术，提高通信抗干扰能力；使用自动组网的技术，提高网络的健壮性和可靠性；使用多网络自动协调技术，解决台区间的串扰问题。RS485网络在设计时保证接入220V交流电不损坏的设计，降低在现场的损坏率。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种基于宽带电力线载波通信的网关，其特征在于，包括MCU单元、载波信号耦合电路模块、信号调制模块、以太网口模块、RS485接口模块、电源管理模块、备用电源模块、状态指示模块；
MCU单元通过信号调制模块与载波信号耦合电路模块连接，用于完成电力载波通信所需的数据链路层、网络层、会话层、应用层的协议处理工作；
载波信号耦合电路模块与信号调制模块连接，用于构成组成载波通信的模拟前端电路，完成电力载波信号和数字信号之间的转换；
以太网口模块和MCU单元连接，用于配合完成ISO7层网络模型所需的功能；
RS485接口模块和MCU单元连接，用于配合完成对RS485网络设备的管理；
状态指示模块与MCU单元连接，用于显示各个网络的通信状态和通信速率；
备用电源模块和电源管理模块连接组成电源电路，用于完成交流电和备用电源转换成适合产品工作的直流电源；
电源管理模块与MCU单元直连，用于实时对MCU单元供电。
2.根据权利要求1所述的一种基于宽带电力线载波通信的网关，其特征在于，所述MCU单元采用Hi3911芯片；
所述MCU单元还具有自动组网功能，用于接入电力线载波通信网络的设备自动识别并分配ID。
3.根据权利要求1所述的一种基于宽带电力线载波通信的网关，其特征在于，所述以太网口模块为KSZ8041芯片，支持10M/100M网络自适应。
4.根据权利要求1所述的一种基于宽带电力线载波通信的网关，其特征在于，所述RS485接口模块为至少一路RS485接口。
5.根据权利要求1所述的一种基于宽带电力线载波通信的网关，其特征在于，所述电源管理模块电压范围为AC/DC80～270V；
所述电源管理模块还包括报警模块，报警模块内置于所述电源管理模块中，用于设备掉电时把需要上传的报警帧及时转发给主站，通知主站设备掉电。
6.根据权利要求5所述的一种基于宽带电力线载波通信的网关，其特征在于，所述电源管理模块包括锂电池充电管理电路模块、DC-DC稳压电路模块；
所述锂电池充电管理电路模块，用于市电存在时对电池进行充电；
所述DC-DC稳压电路模块，用于把锂电池充电管理电路模块的低压电源转换为设备所需的各路直流稳压电源。
7.根据权利要求1所述的一种基于宽带电力线载波通信的网关，其特征在于，所述备用电源模块为可充电的锂电池；
所述备用电源模块设计容量为500mAh。
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