專利名稱：一種交流電網(wǎng)電器的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種交流電網(wǎng)電器的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其中物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of things)為通過射頻識別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè) 備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識 別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)物物相連。
背景技術(shù)：
物聯(lián)網(wǎng)概念在中國是1999年提出的，當(dāng)時物聯(lián)網(wǎng)被稱為傳感網(wǎng)。中科院早在1999 年就啟動了“傳感網(wǎng)”研究，并已建立了一些適用的傳感網(wǎng)。2005年11月27日，在突尼斯 舉行的信息社會世界峰會上，國際電信聯(lián)盟(ITU)發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005 物聯(lián)網(wǎng)》， 正式提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念。簡言之，物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。這有兩層意思第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和 基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的一種網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴(kuò) 展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通訊。實(shí)現(xiàn)電力供電網(wǎng)電器的物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的一個基本分支。利用已有的電力線作為 物聯(lián)網(wǎng)的信息傳輸線，已有的電力線傳控裝置以固定功率向電力線傳輸信息，但電力線路 的阻抗因用電器的隨時開關(guān)是隨時間變化的，且少有規(guī)律，導(dǎo)致現(xiàn)有電力線傳控裝置還不 能很好地適應(yīng)呈容性、感性、阻性實(shí)時變化的城市電網(wǎng)傳輸線特質(zhì)，通信距離近、可靠性低 和干擾大；現(xiàn)有電力通信控制方法或協(xié)議還不能滿足同網(wǎng)多系統(tǒng)、接口重定義等靈活構(gòu)架 物聯(lián)網(wǎng)所必須具備的要求。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種滿足電力線上阻抗變化條件下進(jìn)行可 靠通信的交流電網(wǎng)電器的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為本實(shí)用新型交流電網(wǎng)電器的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，包括供電電網(wǎng)，作為給定區(qū)域內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的傳輸媒介；終端傳控裝置，每一該終端傳控裝置具有唯一標(biāo)識，經(jīng)其收發(fā)模塊耦接于所述供 電電網(wǎng)，并設(shè)有本地通訊口 ；用戶終端，具有本地通訊口和/或本地控制口，并相應(yīng)連接于所述本地通信口、本 地控制口 ；所述收發(fā)模塊為自適應(yīng)收發(fā)模塊，接收所述供電電網(wǎng)反饋的供電電網(wǎng)參量，經(jīng)所 述終端傳控裝置處理后調(diào)整收發(fā)模塊的發(fā)送功率。依據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)方案的交流電網(wǎng)電器的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，由于采用了自適應(yīng)收發(fā) 模塊，可以動態(tài)追蹤供電電網(wǎng)的變化，尤其是阻抗的變化，進(jìn)而改變發(fā)送功率的增益，克服 供電電網(wǎng)的阻抗實(shí)時變化大、干擾種類多、分布不均衡等障礙，滿足在復(fù)雜電磁環(huán)境下數(shù)據(jù)
3的可靠傳輸。尤其是基于本方案不必再進(jìn)行相關(guān)通信電路和規(guī)約的設(shè)計，在供電電網(wǎng)電器中構(gòu) 建低成本、高可靠性、多系統(tǒng)的電器物聯(lián)網(wǎng)成為模塊化、集成化的簡單的組合工作。當(dāng)然，本 系統(tǒng)需基于交流電網(wǎng)電力線上的模塊化雙工通信系統(tǒng)、適應(yīng)不同應(yīng)用需要的可擴(kuò)展數(shù)字模 擬接口、支持多種常用的通信接口，以及適合電網(wǎng)特性的傳輸協(xié)議，相比來說節(jié)約了組網(wǎng)成 本，降低二次開發(fā)難度。上述物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，所述終端傳控裝置還包括耦接于所述供電電網(wǎng)的相位同步模 塊，以提供所述收發(fā)模塊進(jìn)行信息收發(fā)的同步信號。上述物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，所述終端傳控裝置還包括耦接于所述供電電網(wǎng)的信號檢測模 塊，以識別供電電網(wǎng)上其他終端傳控裝置的載波信號。上述物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，所述通訊口優(yōu)選串行口，所述控制口為用戶可定義型模擬或數(shù) 字輸入或輸出接口。上述物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，若所述供電電網(wǎng)為三相電網(wǎng)，則該物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)還包括用于互聯(lián) 各相間通訊的三相互聯(lián)模塊。上述物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，所述三相互聯(lián)模塊包括三套相應(yīng)耦接于相線與零線間的電力線 通訊口，該電力線通訊口包括自適應(yīng)收發(fā)接口、正弦相位同步接口和識別信號的檢測接口。上述物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，所述三相互聯(lián)模塊還設(shè)有用于連接上位機(jī)的本地通訊接口和用 于連接到互聯(lián)網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò)接口。

下面結(jié)合說明書附圖向書本實(shí)用新型的技術(shù)方案，其中圖1為依據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)方案的一種物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理框圖。圖2為依據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)方案的單相交流電網(wǎng)的單相部分結(jié)構(gòu)框圖。圖3為依據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)方案的三相交流電網(wǎng)的三相部分結(jié)構(gòu)框圖。圖中1、微處理，2、邏輯運(yùn)算單元，3、可重定義模擬數(shù)字輸入輸出接口，4、功率可 調(diào)發(fā)送模塊，5、相位同步檢測模塊，6、信號檢測接收模塊，7、RS232接口，8、SPI接口，9、 TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口。
具體實(shí)施方式
參照說明附圖1，其示出了一種交流電網(wǎng)電器的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，包括供電電網(wǎng)，作為給定區(qū)域內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的傳輸媒介；終端傳控裝置，每一該終端傳控裝置具有唯一標(biāo)識，經(jīng)其收發(fā)模塊耦接于所述供 電電網(wǎng)，并設(shè)有本地通訊口 ；用戶終端，具有本地通訊口和/或本地控制口，并相應(yīng)連接于所述本地通信口、本 地控制口 ；所述收發(fā)模塊為自適應(yīng)收發(fā)模塊，接收所述供電電網(wǎng)反饋的供電電網(wǎng)參量，經(jīng)所 述終端傳控裝置處理后調(diào)整收發(fā)模塊的發(fā)送功率。在圖2所示的單相交流電網(wǎng)中，終端傳控裝置可認(rèn)為是連接在電力相線與零線之 間，當(dāng)然，也可以把所說的終端傳控裝置模塊化，形成終端傳控模塊(圖1中的Al、An、Bm、
4Cq)，根據(jù)需要，可在給定區(qū)域內(nèi)設(shè)置多個。每個終端傳控裝置可以連接一個或者多個用戶 終端，如圖1中的用電器，用戶終端根據(jù)應(yīng)用對象而分成多個應(yīng)用系統(tǒng)，信號的強(qiáng)度和信號 的類別不同，需要對其進(jìn)行調(diào)制或者作其他處理，便于網(wǎng)絡(luò)的傳輸，在本方案中，自然是在 供電網(wǎng)上傳輸。 所述終端傳控裝置還包括耦接于所述供電電網(wǎng)的相位同步模塊，以提供所述收發(fā) 模塊進(jìn)行信息收發(fā)的同步信號，配置于所述收發(fā)模塊，為信息收發(fā)提供同步信號。在圖2、3 中相應(yīng)的配有相位同步檢測模塊5，以檢測供電電網(wǎng)上的同步信號。進(jìn)一步地，所述終端傳控裝置還包括耦接于所述供電電網(wǎng)的信號檢測模塊，以識 別供電電網(wǎng)上其他終端傳控裝置的載波信號。本地通訊接口外接多種應(yīng)用系統(tǒng)，或者說是物聯(lián)網(wǎng)中的物以及上位機(jī)，比如個人 電腦。本地控制口和本地通訊口都連接于終端傳控裝置的控制器上，控制器則可以選擇微 處理器、工業(yè)控制機(jī)、嵌入式處理器，以及其他的邏輯控制元件。本地通信口可以選用RS232 接口、RS485接口，也可以選用SPI通訊硬件接口?？芍囟x的模擬或數(shù)字輸入輸出接口， 提供相應(yīng)的控制接口。終端傳控裝置用于通過單相或三相交流電力線接收和發(fā)送應(yīng)用系統(tǒng)間的通信信 號，并能夠同時進(jìn)行通信和同步信號的檢測識別。所說的終端傳控裝置可模塊化，以簡化結(jié) 構(gòu)，集成終端傳控裝置元器件的實(shí)用模塊為一厚約7mm面積小于3. 9平方厘米的密封插接 模塊；方便地嵌入到電器內(nèi)部做通信終端或直接測控。參考說明書附圖3，若所述供電電網(wǎng)為三相電網(wǎng)，則該物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)還包括用于互聯(lián) 相間通訊的三相互聯(lián)模塊。該三項互聯(lián)模塊把不同相線間的信息轉(zhuǎn)發(fā)到另外的相線去，實(shí) 現(xiàn)了不同相線間的信息中繼互換功能，形成相間信息的傳輸。所述終端傳控裝置還包括耦接于所述供電電網(wǎng)的信號檢測模塊，以識別供電電網(wǎng) 上其他終端傳控裝置的載波信號所述三相互聯(lián)模塊還設(shè)有用于連接上位機(jī)的本地通訊接口和用于連接到互聯(lián)網(wǎng) 的網(wǎng)絡(luò)接口。本地通信具備RS232 (或可擴(kuò)展RS485)、SPI的ModBus、SMBus串行通信和RJ45 接口的TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)通信功能。通過該模塊的橋接，很容易把構(gòu)建的物聯(lián)網(wǎng)接入已有的主 干互聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)成更大的地區(qū)網(wǎng)、行業(yè)網(wǎng)或全球網(wǎng)。為了提供較高的服務(wù)質(zhì)量，終端傳輸裝置和三相互聯(lián)模塊可以配置競爭偵聽、傳 輸線自適應(yīng)和同網(wǎng)不同應(yīng)用系統(tǒng)識別的程序功能模塊。競爭偵聽功能是為避免多主系統(tǒng)或不同系統(tǒng)間可能出現(xiàn)的同發(fā)干擾，規(guī)定了每 次發(fā)送前先偵聽本位地址個位碼+1個同步空閑，再發(fā)送競爭碼后進(jìn)入正式發(fā)送的控制手 段；從而具備了不會因同時發(fā)送數(shù)據(jù)的相互干擾造成誤碼的功能。傳輸線自適應(yīng)功能是用微處理器檢測電力傳輸線實(shí)時輸出效果，了解當(dāng)前電力 線阻抗現(xiàn)狀，進(jìn)而動態(tài)調(diào)整發(fā)送功率以保證通訊距離、穩(wěn)定通信可靠性的措施。是針對電力 線的阻抗實(shí)時巨幅變化的傳輸線特點(diǎn)，而設(shè)計的適應(yīng)性功能，所說的收發(fā)模塊設(shè)有調(diào)節(jié)其 發(fā)送功率的自動增益控制電路，以滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖赃m應(yīng)，拓展本方案的適用范圍。同網(wǎng)不同應(yīng)用系統(tǒng)識別的功能是采用偵聽、檢測和設(shè)置同一變壓器供電臺區(qū) (也就是給定區(qū)域)中不同應(yīng)用系統(tǒng)間的識別設(shè)置。實(shí)現(xiàn)同在一個電力網(wǎng)中的不同系統(tǒng)具 備不同的識別設(shè)置和指令解析方式，借以保障同網(wǎng)不同系統(tǒng)間的通信互不可識、互不串?dāng)_
5的功能。現(xiàn)以使用本方案構(gòu)建一個供電臺區(qū)的供暖表的遠(yuǎn)抄遠(yuǎn)測物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)為例說明本 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的工作原理。在每個供熱戶表內(nèi)安裝一采集溫度傳感器模擬量的終端傳控裝置 /模塊，電力線通信端或者說收發(fā)模塊耦接到家用照明電路的相零線間。針對不同家庭所使 用的輸電線路可能分布在不同相線內(nèi)的狀況，在上一層把變壓器附近的3相4線接入三相 互聯(lián)模塊。在三相互聯(lián)模塊的本地通信口連接一臺安裝有測控軟件的計算機(jī)。構(gòu)建上位機(jī)， 編輯計算機(jī)軟件，收發(fā)符合標(biāo)準(zhǔn)ModBus、SMBus規(guī)約的測控指令，不需要鋪設(shè)測控信息線就 可以構(gòu)建本臺區(qū)供熱用戶表的遠(yuǎn)抄遠(yuǎn)測的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。所說的收發(fā)模塊采用具有自適應(yīng)功能的收發(fā)模塊，以實(shí)時地調(diào)整不同時段的發(fā)送 功率，滿足物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸?shù)男枰?br> 權(quán)利要求一種交流電網(wǎng)電器的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，包括供電電網(wǎng)，作為給定區(qū)域內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的傳輸媒介；終端傳控裝置，每一該終端傳控裝置具有唯一標(biāo)識，經(jīng)其收發(fā)模塊耦接于所述供電電網(wǎng)，并設(shè)有本地通訊口和本地控制口；用戶終端，具有本地通訊口和/或本地控制口，并相應(yīng)連接于所述本地通信口、本地控制口；其特征在于所述收發(fā)模塊為自適應(yīng)收發(fā)模塊，接收所述供電電網(wǎng)反饋的供電電網(wǎng)參量，經(jīng)所述終端傳控裝置處理后調(diào)整收發(fā)模塊的發(fā)送功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于所述終端傳控裝置還包括耦接于 所述供電電網(wǎng)的相位同步模塊，以提供所述收發(fā)模塊進(jìn)行信息收發(fā)的同步信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于所述終端傳控裝置還包括耦接于 所述供電電網(wǎng)的信號檢測模塊，以識別供電電網(wǎng)上其他終端傳控裝置的載波信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于所述通訊口優(yōu)選串行口，所述控制 口為用戶自定義型模擬或數(shù)字輸入輸出接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于若所述供電電網(wǎng)為三相電網(wǎng)，則該 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)還包括用于互聯(lián)各相間通訊的三相互聯(lián)模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于所述三相互聯(lián)模塊包括三套相應(yīng) 耦接于相線與零線間的電力線通訊口，該電力線通訊口包括自適應(yīng)收發(fā)接口、正弦相位同 步接口和識別信號的檢測接口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于所述三相互聯(lián)模塊還設(shè)有用于連 接上位機(jī)的本地通訊接口和用于連接到互聯(lián)網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò)接口。專利摘要本實(shí)用新型公開了一種交流電網(wǎng)電器的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，包括供電電網(wǎng)，作為給定區(qū)域內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的傳輸媒介；終端傳控裝置，每一該終端傳控裝置具有唯一標(biāo)識，經(jīng)其收發(fā)模塊耦接于所述供電電網(wǎng)，并設(shè)有本地通訊口；用戶終端，具有本地通訊口和/或本地控制口，并相應(yīng)連接于所述本地通信口、本地控制口；所述收發(fā)模塊為自適應(yīng)收發(fā)模塊，接收所述供電電網(wǎng)反饋的供電電網(wǎng)參量，經(jīng)所述終端傳控裝置處理后調(diào)整收發(fā)模塊的發(fā)送功率。依據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)方案的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)滿足電力線上阻抗變化條件下進(jìn)行可靠通信。
文檔編號H02J13/00GK201750224SQ201020280719
公開日2011年2月16日 申請日期2010年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月4日
發(fā)明者汪勁川, 汪子玙 申請人:汪勁川;汪子玙