一种基于电网载波通讯的用电设备系统 |
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| 申请号 | CN201710551170.2 | 申请日 | 2017-07-07 | 公开(公告)号 | CN107294210A | 公开(公告)日 | 2017-10-24 |
| 申请人 | 珠海格力电器股份有限公司; | 发明人 | 梁皓; 陈和辉; 白龙; 郑金祥; 柳晓松; 卜韩萍; 张荣; 曾森; 张林; 刘力铭; 朱笑喜; 康硕; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种基于 电网 载波通讯的用电设备系统，包括：总 控制器 ，其用于连接市电，并输出载波市电，所述载波市电用于为用电设备提供 电能 ，并传递载波 信号 以实现通讯功能；至少一个用电设备，连接至所述载波市电；其中，所述用电设备能够通过所述载波市电与所述总控制器进行通讯，和/或任一个用电设备能够通过所述载波市电与另一个用电设备进行通讯。本发明的用电设备系统可直接基于电源线进行信号收发，实现用电设备之间的或者用电设备与总控制器之间的信息交流，无需额外布设通讯线路，也不存在无线通讯所难以避免的 辐射 问题，安全可靠，成本低。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种基于电网载波通讯的用电设备系统，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 一种基于电网载波通讯的用电设备系统技术领域[0001] 本发明涉及用电设备通讯技术领域，具体涉及一种基于电网载波通讯的用电设备系统。 背景技术[0003] 对于弱电有线通讯而言，需要额外布设专门的数据通讯线路，同时还需要低压电源支撑，且每个用电设备都需要配备低压电源。这一属性一方面提高了用电设备的安装和使用成本，另一方面还使得每个用电设备的正常工作须同时依赖于强电系统和弱电系统的可靠性，在强电系统正常的情况下，弱电系统出现故障仍将影响用电设备的正常工作，特别是与通讯有关的工作。 [0004] 对于无线通讯而言，则主要因为使用电磁波进行通讯，存在辐射问题，导致在对辐射强度有要求或者存在抗干扰需求的很多场合无法使用，或者因此而提高了设备开发时的有关抗干扰部分的成本。另外，每个用电设备均需要配置专用的无线通讯芯片，这部分的成本也较为可观。 发明内容[0005] 基于上述现状，本发明的主要目的在于提供一种基于电网载波通讯的用电设备系统，其能够实现同一区域小范围内的用电设备之间可靠、低成本地进行通讯，无需额外布设通讯线路，也不存在辐射问题。 [0006] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下： [0007] 一种基于电网载波通讯的用电设备系统，包括： [0009] 至少一个用电设备，连接至所述载波市电； [0010] 其中，所述用电设备能够通过所述载波市电与所述总控制器进行通讯，和/或任一个用电设备能够通过所述载波市电与另一个用电设备进行通讯。 [0011] 优选地，所述总控制器包括隔离模块，市电经所述隔离模块接入所述总控制器，使得所述载波市电与所述市电彼此隔离。 [0012] 优选地，所述总控制器包括倍压源和信号叠加设备，所述倍压源用于将通讯信号升压，并通过所述信号叠加设备调制到所述载波市电上。 [0013] 优选地，每个用电设备均包括调制模块和解调模块，分别用于向所述载波市电发送载波信号和从所述载波市电接收载波信号。 [0014] 优选地，所述系统采用的通讯协议中，每个命令中都包含地址位，每个用电设备均具有预设的地址编码，使得每个用电设备只响应地址位与其预设地址编码完全匹配的命令。 [0015] 优选地，每个用电设备均包括分控制器，所述分控制器用于采集所述用电设备自身的工作状态信息参数，并将所述工作状态信息参数发送给所述总控制器和/或另一个用电设备。 [0016] 优选地，所述总控制器还用于根据接收到的用电设备工作状态信息参数发出控制命令，以控制所述至少一个用电设备中某个或某几个用电设备的工作状态。 [0017] 优选地，所述总控制器还用于根据用电设备的工作状态信息参数调配各个用电设备的瞬时总用电功率。 [0018] 优选地，每个用电设备均为厨房电器，所述用电设备系统构成为厨房电器系统。 [0020] 优选地，每个用电设备均为医疗设备，所述用电设备系统构成为医疗设备系统。 [0021] 本发明的用电设备系统可直接基于电源线进行信号收发，实现用电设备之间的或者用电设备与总控制器之间的信息交流，无需额外布设通讯线路，也不存在无线通讯所难以避免的辐射问题，安全可靠，成本低。附图说明 [0022] 以下将参照附图对根据本发明的基于电网载波通讯的用电设备系统的优选实施方式进行描述。图中： [0023] 图1为根据本发明的一种优选实施方式的基于电网载波通讯的用电设备系统的通讯原理框图； [0024] 图2为根据本发明的一种优选实施方式的基于电网载波通讯的用电设备系统的系统框图； [0025] 图3为根据本发明的一种优选实施方式用电设备系统中的总控制器的系统框图。 具体实施方式[0026] 本发明认为，在市电的供电线路上加入调制信号，可实现区域性电网载波。接入电网的用电设备可经由相应的解调模块及调制模块实现对电网载波信号的解调分析及调制发射，从而可在不同的用电设备之间实现电网载波的小范围信息交流。 [0027] 在上述认知的基础上，本发明提出了一种基于电网载波通讯的用电设备系统，如图1和图2所示，该系统包括： [0028] 总控制器100，其用于连接市电10，并输出载波市电110，所述载波市电110用于为用电设备200、200’提供电能，并传递载波信号以实现通讯功能； [0029] 至少一个用电设备200、200’，这些用电设备连接至所述载波市电110； [0030] 其中，这些用电设备200、200’能够通过所述载波市电110与所述总控制器100进行通讯，和/或任一个用电设备200能够通过所述载波市电110与另一个用电设备200’进行通讯。 [0031] 本发明的用电设备系统只需要在接入电网的用电设备上及在总控制器上增加对电网载波信号的调制及解调装置，便可直接基于电源线进行信号收发，实现用电设备之间的或者用电设备与总控制器之间的信息交流，无需额外布设通讯线路，也不存在无线通讯所难以避免的辐射问题，安全可靠，成本低。 [0032] 优选地，如图3所示，所述总控制器100包括隔离模块101，市电10经所述隔离模块101接入所述总控制器100，使得所述载波市电110与所述市电10彼此隔离。 [0033] 这样，就能方便地将电网载波信号限制在小范围内，例如局限在家庭范围或者单位内部，从而使各个用电设备能够组建成小范围的局域网络，避免不必要的信号外泄，同时也能避免载波信号对外部电网造成影响。 [0034] 优选地，如图3所示，所述总控制器100还包括倍压源103和信号叠加设备102，所述倍压源103用于将通讯信号升压，并通过所述信号叠加设备102调制到所述载波市电110上。如图所示，总控制器100还包括MCU(即为控制单元)104，以用于进行各种运算及生成相应的控制命令等。其中，倍压源103包括高频升压模块和滤波模块(未示出)，可以将通讯信号升压，并通过信号叠加设备102调制到市电上，从而形成载波市电110。 [0035] 优选地，每个用电设备200、200’均包括调制模块20和解调模块30，例如可内置或集成于用电设备中，分别用于向所述载波市电110发送载波信号和从所述载波市电110接收载波信号。类似地，总控制器100也可以同样包括调制模块20和解调模块30，以完成相应的发送载波信号和接收载波信号的功能。 [0036] 调制模块和解调模块均有成熟的现有技术，可以直接采用，本发明中不再赘述。 [0037] 优选地，所述系统采用专用的通讯协议，该通讯协议中，每个命令中都包含地址位，每个用电设备200、200’均具有预设的地址编码，使得每个用电设备200、200’只响应地址位与其预设地址编码完全匹配的命令。优选地，每个命令可包含8位数据位，具体可由1位固定校验位、2位地址位、4位命令位和1位停止位组成。每个用电设备200、200’可通过软件编程预设地址编码，从而使各用电设备200、200’只会响应地址位与预设地址编码完全匹配的数据命令。 [0038] 例如，一台用电设备的调制信号叠加到载波市电上，使电网载波，其它用电设备在检测到该载波信号后进行解调，得到原始发送信号，完成一组发送到接收的过程。由于通讯协议中包括地址位，并且每个用电设备也有专用的地址编码，因此各用电设备会准确地响应与之相关的命令。 [0039] 优选地，每个用电设备200、200’均包括分控制器(未示出)，所述分控制器可以用于采集所述用电设备200、200’自身的工作状态信息参数(例如包括工作电压、电流、实时功率等关键电参数，或者还可以包括剩余工作时间或者程序设定时间等非电参数)，并将所述工作状态信息参数发送给所述总控制器100和/或另一个用电设备200。当然，分控制器还可以通过解调模块30将载波市电110上的信号进行解调、以及接收并执行总控制器100的控制命令等等。 [0040] 例如，在工作内容上存在关联的两台用电设备之间，可以互相发送工作状态信息参数，以便实现协同工作。以用电设备为厨房电器为例，如电饭煲与消毒柜之间可以认为在工作内容上存在关联，当电饭煲启动工作时，可将自身的工作状态信息参数发送给消毒柜，消毒柜则可根据电饭煲的工作状态(如剩余工作时间)确定自身启动工作的时间点，从而使二者能够协同地完成工作，确保用户在需要盛饭时恰好有消毒完毕的餐具可用。 [0041] 优选地，所述总控制器100还可以根据接收到的用电设备工作状态信息参数发出控制命令，以控制所述至少一个用电设备200、200’中某个或某几个用电设备的工作状态。也即，各用电设备可以将自身的工作状态信息参数发送给总控制器100，并由总控制器100来实现各用电设备之间的协同。仍以前述的厨房电器为例，当电饭煲启动工作时，可将自身的工作状态信息参数发送给总控制器100，总控制器100则根据电饭煲的剩余工作时间及预存的消毒柜的工作参数确定消毒柜启动工作的时间点，并在相应的时间点到达时发出控制命令，使消毒柜启动工作，从而使用户在需要盛饭时恰好有消毒完毕的餐具可用。 [0042] 优选地，所述总控制器100还用于根据用电设备200、200’的工作状态信息参数调配各个用电设备200、200’的瞬时总用电功率。 [0043] 例如，总控制器100可以将各个用电设备的工作状态信息参数汇总分析，并与电网最大载荷进行比较，如果实时载荷超过预设报警值，则可切断部分用电设备(优先切断的用电设备和切断顺序可由用户根据实际情况预设)，以保证用电安全。 [0044] 本优选实施方式特别适合于统一调配各种大功率电器的使用情况，例如，在家庭场合中，电热水器、电烤箱、光波炉、电饭煲等设备均属于大功率电器，如果这些电器同时工作，则会造成家庭电网的负荷较高。然而，当采用本优选实施方式时，则可由总控制器100来对各个大功率电器的工作情况进行协调，例如，在确认当前总用电功率较大时，可以暂停其中的某个用电设备，如电热水器，或者暂缓启动其中的某个用电设备，例如可以等光波炉停止工作后再启动电烤箱，等等，从而可以确保总用电功率在合适的范围内，以达到保护家庭电网的目的。 [0045] 在图2所示的优选实施方式中，各用电设备可以通过载波市电进行地址应答，即分控制器识别命令中的地址位，如果与自身的预设地址编码一致则返回识别成功信息。而总控制器100则通过载波市电实现应答地址和发送控制信号(即控制命令)。 [0046] 本发明的优选实施方式还能够实现单一控制器(即总控制器100)同时控制多个用电设备(如家用电器)，控制策略更易于实现。 [0047] 优选地，本发明的用电设备系统中，每个用电设备均可以是厨房电器，从而所述用电设备系统构成为厨房电器系统。由于厨房面积较小但用电设备较多，采用本发明的用电设备系统能够很好地解决各个厨房电器的通讯问题，既不用布设复杂而密集的弱电线路，也不会使人在厨房时处于众多的辐射源(如果采用无线通讯方式的话，每个电器都是一个辐射源)的包围之下，因此，成本低，安全性高，实现容易。具体实施时，总控制器100可以安装在厨房总开关之后，从而将厨房内的电网与厨房外的电网隔离开；也可以安装在家庭用电总开关之后，从而将家庭电网与外部电网隔离开即可，家庭内部厨房以外的电网可以不进行隔离。 [0048] 或者，本发明的用电设备系统中，每个用电设备均可以是家用电器，包括厨房电器、客厅电器、卫生间电器、卧室电器等，如电饭煲、光波炉、电烤箱、电热水器、空调、电视、冰箱、洗衣机、空气净化器、新风机等等，从而所述用电设备系统构成为家用电器系统。在具体实施时，所述总控制器100可以安装于家庭用电总开关之后，从而将家庭电网与外部电网隔离开。本实施方式同样能够以低成本和高安全性的方式实现，避免了在家庭内部布设众多的弱电线路，同时有效减少辐射源。 [0049] 又或者，本发明的用电设备系统中，每个用电设备均可以是医疗设备，从而所述用电设备系统构成为医疗设备系统。例如，可以在医疗机构的总电源开关或相应区域的总电源开关之后安装本发明的总控制器，使得相关的医疗设备连接于载波市电上，一方面通过载波市电供电，另一方面通过载波市电实现通讯。相比于现有技术中采用弱电有线通讯的方式，本发明能够提高整个医疗设备系统的稳定性，避免因弱电系统故障(如弱电系统掉电或者个别路由器故障等)而导致的通讯故障，例如即使医疗设备本身有电但却无法进行通讯，使得重要的信息(如检测结果信息)无法及时传输给相应的设备(如医生工作站)。 [0050] 本发明的用电设备系统中，采用市电电网进行信号传输，实现了同一区域小范围电网内用电设备的数据通信。相比于弱电有线通讯方式，减少了多余的外接通讯线，降低了弱电辅助电源的功率需求；相比于无线通讯方式，解决了无线通讯时无线模块对弱电电源的干扰及造成的辐射干扰。 [0051] 可见，本发明的用电设备系统既保留了有线传输载体的稳定性的特点，又减少了弱电有线传输的外围多余线路，同时还减小了弱电电源负载，降低了弱电电源的功率需求。同时，本发明的用电设备系统还避免了使用无线传输信号时的辐射干扰情况，降低了弱电电源开发时的抗干扰部分的成本。 [0052] 本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。 |
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