專利名稱：一種基于靈活交流信號技術(shù)的呼叫系統(tǒng)及其通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，特別是一種電力線路工頻電壓波形進行通信的裝置和方法。
背景技術(shù)：
隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，作為第三產(chǎn)業(yè)的服務(wù)業(yè)正在大力興起，為了保證良好的服務(wù)質(zhì)量，實現(xiàn)較高的服務(wù)效率，很多服務(wù)行業(yè)中都會用到呼叫系統(tǒng)，例如，醫(yī)院、餐廳及 KTV等服務(wù)場所。因此呼叫系統(tǒng)的有無以及好壞，對人們的生活質(zhì)量會產(chǎn)生很大影響，有時甚至?xí)＜叭藗兊纳粋€好的呼叫系統(tǒng)具有廣泛的社會意義與重大的實用價值。傳統(tǒng)的呼叫系統(tǒng)普遍采用專用線路傳輸方式，但由于其布線安裝繁瑣，維護不便， 因此造成其性價比很低。由于傳統(tǒng)呼叫系統(tǒng)的種種局限，出現(xiàn)了無線式呼叫系統(tǒng)，其通過無線信號發(fā)射模塊發(fā)出呼叫信號傳輸至信息處理中心，經(jīng)處理后發(fā)送至大屏幕顯示板，無線式呼叫系統(tǒng)雖然不存在布線問題，但它的可靠性差，而且無線電波會給其他設(shè)備帶來干擾，尤其在醫(yī)院中，有時會危及到人的生命，所以目前無線呼叫系統(tǒng)的使用也受到限制?；谏鲜銮闆r，近年來有學(xué)者提出了基于電力線載波技術(shù)的呼叫系統(tǒng)。低壓電力線載波通信(power line commimicatior^PLC)是指利用現(xiàn)有電力線，通過載波方式將模擬或數(shù)字信號進行高速傳輸?shù)募夹g(shù)，其最大特點是不需要重新架設(shè)傳輸網(wǎng)絡(luò)，只要有電線，就能進行數(shù)據(jù)傳遞。但由于低壓配電網(wǎng)直接面向用戶，這一固有的特點使其通信環(huán)境極其惡劣，如負荷情況復(fù)雜，噪聲干擾強且具有時變性，信號衰減大，信道容量小等。因此，要實現(xiàn)高性能的低壓電力線載波通信有相當(dāng)大的困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的就是提供一種基于靈活交流信號技術(shù)的呼叫系統(tǒng)，它利用現(xiàn)有電力線路進行通信，簡單可靠，不需要重新加高傳輸網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明的這個目的是通過這樣的技術(shù)方案實現(xiàn)的，它包括有電力線路、通過插座安裝連接在電力線路上的末端信號發(fā)送裝置和首端信號接收裝置；
末端信號發(fā)送裝置，將呼叫發(fā)送端的地址信號加載到電力線路中的工頻電壓波形之
中；
首端信號接收裝置，用于檢測電力線路中的電壓波形所承載的信號，并將信號轉(zhuǎn)換為使用者讀取的信息。進一步，所述末端信號發(fā)送裝置包括有晶間管裝置、晶間管控制器和電壓檢測裝置，晶閘控制器用于控制晶閘管裝置的導(dǎo)通，向線路發(fā)出信號，電壓檢測裝置對端口電壓進行實時檢測及處理，判斷線路上是否已承載信息。進一步，所述首端信號接收裝置包括有核心控制器、顯示裝置和電壓檢測裝置，電壓檢測裝置通過插座與電力線路連接，核心控制器用于接收電壓檢測裝置檢測到的數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)信號提取、轉(zhuǎn)換和譯碼，將譯碼后的信息發(fā)送至顯示裝置，驅(qū)動顯示裝置進行顯示。本發(fā)明的另一個目的就是提供一種基于靈活交流信號的通信方法，它通信原理簡單，實用可靠。本發(fā)明的這個目的是通過這樣的技術(shù)方案實現(xiàn)的，其步驟如下
1)末端信號發(fā)送裝置通過電壓檢測裝置檢測電力線路上是否有承載有信息，若電力線路承載有信息傳送，則末端信號發(fā)送裝置延遲預(yù)設(shè)時間T再進行檢測，電力線路上沒有承載信息傳送，則轉(zhuǎn)入步驟2);
2)末端信號發(fā)送裝置通過控制晶間管裝置的導(dǎo)通將發(fā)送端的地址信息加載到電力線路工頻電壓波形之中；
3 )首端信號接收裝置通過電壓檢測裝置檢測電力線路上的電壓波形信息，并對電壓波形信息進行提取、轉(zhuǎn)換和譯碼，若電壓波形上沒有承載信息，則繼續(xù)對電力線路進行檢測， 若電壓波形上承載了信息，則轉(zhuǎn)入步驟4)；
4)將電力線路所攜帶的發(fā)送端地址信息通過顯示器顯示出來，同時發(fā)出音頻信號通知工作人員進行接收，完成通信過程。進一步，步驟1)中所述預(yù)設(shè)時間T為每次發(fā)信號時二進制碼所對應(yīng)的時長。進一步，末端信號發(fā)送裝置和首端信號接收裝置檢測電力線路是否承載有信息的方法為末端信號發(fā)送裝置將所需發(fā)送的信息轉(zhuǎn)換為二進制信息字符串，在每串二進制信息字符串之前加入首碼，首碼設(shè)置為“1”，，電壓檢測裝置檢測到二進制碼“1”則電力線路上承載有信息，反之則電力線路上沒有承載信息。進一步，末端信號發(fā)送裝置是將二進制字符串信息加載在工頻電壓波形中并進行傳輸?shù)姆椒槟┒诵盘柊l(fā)送裝置通過在末端控制晶間管裝置的通斷將電源在電壓過零點前的一小段時間里進行短路，進而造成電壓波形的失真，以兩個工頻周期為一個單位，每一個單位中的其中一個周期里進行，從而形成一有一無的狀態(tài)，利用信號接收與檢測裝置將相鄰的兩個工頻周期信號進行相減，從而會得到一個頻率稍高的信號，以此來表示二進制數(shù)字“1”，一個單位中的兩個周期均無短路信號，則相減后無標(biāo)識信號出現(xiàn)，以此來表示二進制數(shù)字“0”。每個單位可表示一位二進制碼，連續(xù)幾個周期進行信號調(diào)制，則可產(chǎn)生多位二進制碼。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點
相對于專線通信線路，本發(fā)明無需重新布線，適合于再改造，相比傳統(tǒng)呼叫系統(tǒng)及電力載波呼叫系統(tǒng)要簡單易行，同時可以最大限度地消減背景噪聲對呼叫信號的干擾。相對于無線通信，本發(fā)明可靠性強，不會對其他設(shè)備帶來干擾。本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點可以通過下面的說明書和權(quán)利要求書來實現(xiàn)和獲得。


本發(fā)明的

如下
圖1為電壓波形承載信息原理圖；圖2為二進制信號編碼的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為呼叫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為末端信號發(fā)送裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為首端信號接收裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為本發(fā)明通信方法流程框圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。該呼叫系統(tǒng)采用一種靈活交流信號技術(shù)來得以實現(xiàn)，其核心思想是利用電網(wǎng)電壓波形的畸變來攜帶信息。以低壓配電線路作為通信信號的載體，通過在末端信號發(fā)送裝置控制晶閘管的導(dǎo)通，將信號在電壓過零點附近疊加在基波電壓上，在首端信號接收裝置對電壓波形中包含的信號進行識別，并且在識別的基礎(chǔ)上對信號源進行定位，以此來實現(xiàn)末端對首端的呼叫功能。如圖1所示，靈活交流信號技術(shù)的具體實施方案是指在不影響電能質(zhì)量的前提下，通過在首端控制晶閘管的通斷將電源在電壓過零點前的一小段時間里進行短路，進而造成電壓波形的失真。以兩個工頻周期為一個單位，將前述過程在每一個單位中的其中一個周期里進行，從而形成一有一無的狀態(tài)，利用信號接收與檢測裝置將相鄰的兩個工頻周期信號(即一個單位)進行相減，從而會得到一個頻率稍高的信號，以此來表示二進制數(shù)字 “1”，如圖1中的第3與第4周期。如果一個單位中的兩個周期均無短路信號，則相減后無標(biāo)識信號出現(xiàn)，以此來表示二進制數(shù)字“0”，如圖1中的第1與第2周期。每個單位可表示一位二進制碼，連續(xù)幾個周期進行信號調(diào)制，則可產(chǎn)生多位二進制碼，從而可對應(yīng)表示多個不同的終端號，例如8位二進制碼最多可表示觀個終端號。為了便于對信號碼進行識別，將二進制編碼的首位作為信號傳入的標(biāo)碼位，本發(fā)明中稱其為“首碼”，其不作為數(shù)據(jù)位進行譯碼，將其始終設(shè)置為“1”，當(dāng)檢測到首碼出現(xiàn)時說明有信號發(fā)出。一個包含8位數(shù)據(jù)位及一位首碼位的二進制串如圖2所示，其最多可表示觀個終端號，在實際運用時可根據(jù)終端的多少來增減數(shù)據(jù)位的長度。代表二進制數(shù)字“1”的有用信號是相鄰兩周期電壓波形信號相減后得到的，由于兩相鄰周期相隔時間極短，相減后會消除背景噪聲對有用信號的干擾，這是本方法的突出優(yōu)點所在。如圖3所示，一種基于靈活交流信號技術(shù)的呼叫系統(tǒng)，它包括有電力線路、通過插座安裝連接在電力線路上的末端信號發(fā)送裝置和首端信號接收裝置；
末端信號發(fā)送裝置，將呼叫發(fā)送端的地址信號加載到電力線路中的工頻電壓波形之
中；
首端信號接收裝置，用于檢測電力線路中的電壓波形所承載的信號，并將信號轉(zhuǎn)換為供使用者讀取的信息。如圖4所示，所述末端信號發(fā)送裝置包括有晶閘管裝置、晶閘管控制器和電壓檢測裝置，電壓檢測裝置通過插座與電力線路連接，控制器一方面用來控制晶閘管的導(dǎo)通，以此向線路發(fā)出信號；另一方面，在電壓檢測裝置的配合下對端口電壓進行實時檢測及處理， 提取編碼為“ 1”的首碼，若檢測到有首碼出現(xiàn)，則將其相應(yīng)的標(biāo)志位設(shè)定為“ 1”，并延續(xù)一小段時間，此段時間可固定為二進制碼所占用的時間T，例如，圖2中的二進制碼所對應(yīng)的時間為T=O. 36s，標(biāo)志位可由控制器中寄存器的某一位來充當(dāng)。當(dāng)有呼叫請求時，呼叫者可以啟動信號發(fā)送裝置，首先訪問控制器中寄存器的標(biāo)志位，若標(biāo)志位為“0”，則說明此時線路中沒有承載信號，通過控制晶閘管的導(dǎo)通，將本末端對應(yīng)的地址編碼信號傳入線路中；若標(biāo)志位為“1”，則說明此時線路中承載有信號，延時Ts 后繼續(xù)對標(biāo)志位進行識別，判別依據(jù)與前述過程相同。如圖5所示，所述首端信號接收裝置包括有核心控制器、顯示裝置和電壓檢測裝置，電壓檢測裝置通過插座與電力線路連接，核心控制器用于接收電壓檢測裝置檢測到的數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)信號提取、轉(zhuǎn)換和譯碼，將譯碼后的信息發(fā)送至顯示裝置，驅(qū)動顯示裝置進行顯不。如圖6所示，一種基于靈活交流信號技術(shù)的通信方法，其步驟如下
1)末端信號發(fā)送裝置通過電壓檢測裝置檢測電力線路上是否有承載有信息，若電力線路承載有信息傳送，則末端信號發(fā)送裝置延遲預(yù)設(shè)時間T再進行檢測，若電力線路上沒有承載信息傳送，則轉(zhuǎn)入步驟2)；
2)末端信號發(fā)送裝置通過控制晶間管的導(dǎo)通將發(fā)送端的地址信息加載到電力線路工頻電壓波形之中；
3 )首端信號接收裝置通過電壓檢測裝置檢測電力線路上的電壓波形信息，并對電壓波形信息進行提取、轉(zhuǎn)換和譯碼，若電壓波形上沒有承載信息，則繼續(xù)對電力線路進行檢測， 若電壓波形上承載了信息，則轉(zhuǎn)入步驟4)；
4)將電力線路所攜帶的發(fā)送端地址信息經(jīng)過提取、轉(zhuǎn)換和譯碼，并通過顯示器顯示出來，同時發(fā)出音頻信號通知工作人員進行響應(yīng)，完成通信過程。本發(fā)明所述通信方法，可以完成末端信號發(fā)送裝置向首端信號接收裝置的通信過程，同一時間電力線路上只承載一段信息，可以避免過多信息之間的相互干擾，保證通信質(zhì)量。當(dāng)已經(jīng)有末端信號發(fā)送裝置在通信時，其余想要通信的末端信號發(fā)送裝置均延遲發(fā)送， 進行發(fā)送排隊。步驟1)中所述預(yù)設(shè)時間T為每次發(fā)信號時二進制碼所對應(yīng)的時長，可據(jù)末端信號源數(shù)量及二進制碼長度進行調(diào)整。利用二進制數(shù)字信息進行傳遞，承載信息量大，傳輸更準確，減少通信誤碼率，并且準確檢測到電力線路是否承載了信息，提高判斷準確率。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種基于靈活交流信號技術(shù)的呼叫系統(tǒng)，其特征在于它包括有電力線路、通過插座安裝連接在電力線路上的末端信號發(fā)送裝置和首端信號接收裝置；末端信號發(fā)送裝置，將呼叫發(fā)送端的地址信號加載到電力線路中的工頻電壓波形之中；首端信號接收裝置，用于檢測電力線路中的電壓波形所承載的信號，并將信號轉(zhuǎn)換為使用者讀取的信息。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于靈活交流信號技術(shù)的呼叫系統(tǒng)，其特征在于所述末端信號發(fā)送裝置包括有晶間管裝置、晶間管控制器和電壓檢測裝置，晶間控制器用于控制晶閘管裝置的導(dǎo)通，向線路發(fā)出信號，電壓檢測裝置對端口電壓進行實時檢測及處理，判斷線路上是否已承載信息。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種基于靈活交流信號技術(shù)的呼叫系統(tǒng)，其特征在于所述首端信號接收裝置包括有核心控制器、顯示裝置和電壓檢測裝置，電壓檢測裝置通過插座與電力線路連接，核心控制器用于接收電壓檢測裝置檢測到的數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)信號提取、轉(zhuǎn)換和譯碼，將譯碼后的信息發(fā)送至顯示裝置，驅(qū)動顯示裝置進行顯示。
4.如權(quán)利要求1-3任意一項所述基于靈活交流信號技術(shù)的呼叫系統(tǒng)進行通信的方法， 其特征在于，其步驟如下1)末端信號發(fā)送裝置通過電壓檢測裝置檢測電力線路上是否有承載有信息，若電力線路承載有信息傳送，則末端信號發(fā)送裝置延遲預(yù)設(shè)時間T再進行檢測，電力線路上沒有承載信息傳送，則轉(zhuǎn)入步驟2);2)末端信號發(fā)送裝置通過控制晶間管裝置的導(dǎo)通將發(fā)送端的地址信息加載到電力線路工頻電壓波形之中；3 )首端信號接收裝置通過電壓檢測裝置檢測電力線路上的電壓波形信息，并對電壓波形信息進行提取、轉(zhuǎn)換和譯碼，若電壓波形上沒有承載信息，則繼續(xù)對電力線路進行檢測， 若電壓波形上承載了信息，則轉(zhuǎn)入步驟4)；4)將電力線路所攜帶的發(fā)送端地址信息通過顯示器顯示出來，同時發(fā)出音頻信號通知工作人員進行接收，完成通信過程。
5.如權(quán)利要求4所述的基于靈活交流信號的通信方法，其特征在于步驟1)中所述預(yù)設(shè)時間T為每次發(fā)信號時二進制碼所對應(yīng)的時長。
6.如權(quán)利要求4所述的基于靈活交流信號的通信方法，其特征在于，末端信號發(fā)送裝置和首端信號接收裝置檢測電力線路是否承載有信息的方法為末端信號發(fā)送裝置將所需發(fā)送的信息轉(zhuǎn)換為二進制信息字符串，在每串二進制信息字符串之前加入首碼，首碼設(shè)置為“ 1 ”，電壓檢測裝置檢測到二進制碼“ 1，，則電力線路上承載有信息，反之則電力線路上沒有承載信息。
7.如權(quán)利要求6所述的基于靈活交流信號的通信方法，其特征在于，末端信號發(fā)送裝置是將二進制字符串信息加載在工頻電壓波形中并進行傳輸?shù)姆椒槟┒诵盘柊l(fā)送裝置通過在末端控制晶間管裝置的通斷將電源在電壓過零點前的一小段時間里進行短路，進而造成電壓波形的失真，以兩個工頻周期為一個單位，每一個單位中的其中一個周期里進行， 從而形成一有一無的狀態(tài)，利用信號接收與檢測裝置將相鄰的兩個工頻周期信號進行相減，從而會得到一個頻率稍高的信號，以此來表示二進制數(shù)字“ 1 ”，一個單位中的兩個周期均無短路信號，則相減后無標(biāo)識信號出現(xiàn)，以此來表示二進制數(shù)字“0”，每個單位可表示一位二進制碼，連續(xù)幾個周期進行信號調(diào)制，則可產(chǎn)生多位二進制碼。
全文摘要
一種基于靈活交流信號技術(shù)的呼叫系統(tǒng)，它包括有電力線路、通過插座安裝連接在電力線路上的末端信號發(fā)送裝置和首端信號接收裝置；一種基于靈活交流信號的通信方法，其步驟為，1)發(fā)端檢測線路是否承載信息；2)發(fā)端加載信息至電壓波形上；3)收端檢測線路是否攜帶信息；4)收端翻譯信息并進行響應(yīng)。相對于專線通信線路，本發(fā)明無需重新布線，適合于再改造，相比傳統(tǒng)呼叫系統(tǒng)及電力載波呼叫系統(tǒng)要簡單易行，同時可以最大限度地消減背景噪聲對呼叫信號的干擾；相對于無線通信，本發(fā)明可靠性強，不會對其他設(shè)備帶來干擾。
文檔編號H04B3/54GK102497220SQ20111041366
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者劉強, 吳元洪, 周程里, 楊岳, 楊本強, 牛亮亮, 王曉靜, 雍靜 申請人:重慶大學(xué)