技术领域
[0001] 本
发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种电力线载波通信方法和系统。
背景技术
[0002] 目前，以配电电力线为载体实现的通信都属于低压电力线载波通信(PLC，Power Line Communication)，其含义是：通过将信息“载”到电力线上达到传输信息(通信)的目的。
[0003] 由于电力线及配
电网上的有关设备都是以传递交流
电能(通常为50Hz)设计的，并不适合传输
频率远远高于工频的普通PLC
信号，以此为传输媒介的通信，在频率越高的情况下信号的衰减越严重，传输可靠性越低。因此，若使用传统的电力线载波通信实现远程通信，必须经过多次中继才能实现远程通信，多路由多次中继必然大大降
低信号传输的可靠性，而且当线路上有容性负载时，会对载波信号构成较大的衰减。
[0004] 针对
现有技术中的电力载波通信的信号衰减大、可靠性低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
[0005] 本发明
实施例提供了一种电力线载波通信方法和系统，以至少解决现有技术中的电力载波通信的信号衰减大、可靠性低的技术问题。
[0006] 根据本发明实施例的一个方面，提供了一种电力线载波通信方法，包括：当检测到工频过零信号时，生成预设频率的脉冲调制信号；采用脉冲调制信号对原载波信号进行调制，以使信号耦合
电路将调制后的载波信号耦合至高压工频电力线；在工频过零信号对应的同一个工频过零点对调制后的载波信号进行解调；其中，调制后的载波信号通过信号耦合电路从高压工频电力线上耦合得到。
[0007] 进一步地，所述耦合电路将调制后的载波信号耦合至所述高压工频电力线。
[0008] 进一步地，对所述载波信号进行滤波处理，其中，所述滤波处理包括：有源滤波、无源滤波和信号放大。
[0009] 进一步地，通过模数转化器对进行滤波处理后的载波信号进行
采样；对采样得到的载波信号进行数字滤波以及快速傅里叶变换，以对所述载波信号进行解调，得到所述原载波信号。
[0010] 进一步地，预设频率为2.6KHz。
[0011] 根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电力线载波通信系统，包括：工频过零检测电路，用于进行工频过零检测，生成工频过零信号；信号耦合电路，分别与处理器和高压工频电力线相连，用于将处理器调制的载波信号耦合至发送端的高压工频电力线，并将高压工频电力线传输的载波信号耦合至处理器；处理器，与工频过零检测电路相连，用于当检测到工频过零检测电路提供的工频过零信号时，生成预设频率的脉冲调制信号对原载波信号进行调制，并在所述工频过零信号对应的同一个工频过零点对信号耦合电路耦合的调制后的载波信号进行解调。
[0012] 进一步地，工频过零检测电路包括：
二极管，与高压工频电力线相连，用于在高压工频电力线上的交流电为正值时导通；光耦，与二极管相连，用于在二极管导通的情况下使电源与地导通；电源，与所述光耦相连；输出端，用于在所述电源与地导通的情况下输出对应的信号，否则输出为零；其中，工频过零信号为所述输出端输出的信号跳变为零时的信号。
[0013] 进一步地，光耦包括：
发光二极管，发光二极管的正极与二极管的负极相连，负极与二极管的正极相连，同于在二极管导通的情况下导通；光敏
三极管，光敏三极管的发射极接地，集
电极与输出端相连，用于在发光二极管导通的情况下导通；其中，电源连接于光敏三极管的集电极。
[0014] 进一步地，工频过零检测电路还包括：第一分压
电阻，连接于二极管的负极与高压工频电力线之间，用于对高压工频电力线提供的电源进行分压；第二分压电阻，连接于电源与光敏三极管的集电极之间；第三分压电阻，连接于第二分压电阻与输出端之间，用于和第二分压电阻对电源进行分压。
[0015] 进一步地，信号耦合电路包括：耦合
变压器，耦合变压器的第一绕组的两端连接于高压工频电力线，第二绕组的两端连接于处理器；电容器和电阻，连接于耦合变压器和高压工频电力线之间，用于对载波信号进行滤波。
[0016] 进一步地，信号耦合电路还用于进行工频高压隔离。
[0017] 进一步地，系统还包括：滤波电路，包括无源滤波单元、有源滤波单元和放大单元，依次连接于信号耦合电路和处理器之间，用于滤除信号耦合电路耦合至处理器的载波信号中预设
载波频率以外的噪声，并放大载波信号。
[0018] 进一步地，处理器包括：调制单元，用于生成预设频率的脉冲调制信号对原载波信号进行调制；解调单元，与信号耦合电路相连，用于对信号耦合电路耦合的载波信号进行解调。
[0019] 进一步地，解调单元包括：
模数转换子单元，与滤波电路相连，用于滤波后的载波信号进行模数转换；数据滤波子单元，与模数转换子单元相连，用于对数字载波信号进行数字滤波；快速傅里叶变换子单元，与数据滤波子单元相连，用于根据滤波后的数字载波信号解调出载频信号；解码子单元，与快速傅里叶变换子单元相连，用于根据载频信号解码出原载波信号。
[0020] 进一步地，预设频率为2.6KHz。
[0021] 根据本发明实施例的又一个方面，提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行上述的电力线载波通信方法。
[0022] 根据本发明实施例的又一个方面，提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述的电力线载波通信方法。
[0023] 在本发明实施例中，本
申请上述步骤当检测到第一工频过零信号时，生成预设频率的脉冲调制信号，采用脉冲调制信号对原载波信号进行调制，以使信号耦合电路将调制后的载波信号耦合至高压工频电力线，接收信号耦合电路从高压工频电力线上耦合的载波信号，当检测到第二工频过零信号时，对载波信号进行解调。上述方案通过采用预设频率的载波信号，由于预设频率的载波信号可以是低于现有技术中几百千赫兹的载波信号，且在工频过零点时对载波信号进行调制，以耦合至高压工频电力线上，从而避免了由于载波信号的频率高所引起的高压工频电力线对载波信号的较大的衰减，同时能够保证较远的传输距离(不小于2.5千米)，解决了现有技术中的电力载波通信的信号衰减大、可靠性低的技术问题。
附图说明
[0024] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0025] 图1是根据本发明实施例的一种可选的电力线载波通信方法的
流程图；
[0026] 图2是根据本申请实施例的一种电力线载波通信系统的结构示意图；
[0027] 图3是根据本申请实施例的一种可选的工频过零检测电路；
[0028] 图4是根据本申请实施例的一种可选的耦合电路的示意图；
[0029] 图5是根据本申请实施例的一种可选的滤波电路的结构图；以及
[0030] 图6是根据本申请实施例的一种可选的解调单元的结构示意图。
具体实施方式
[0031] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0032] 需要说明的是，本发明的
说明书和
权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何
变形，意图在于
覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0033] 实施例1
[0034] 根据本发明实施例，提供了一种电力线载波通信方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的
计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0035] 图1是根据本发明实施例的一种可选的电力线载波通信方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
[0036] 步骤S102，当检测到第一工频过零信号时，生成预设频率的脉冲调制信号。
[0037] 具体的，上述工频过零点用于表示在电力线上传输的在交流系统中，当交流电的
波形从正半周向负半周转换时，经过零位时，系统检测的信号。工频过零信号指的是在交流系统中，当波形从正半周向负半周转换时，经过零位时系统作出的检测。
[0038] 上述预设频率低于现有技术中进行电力线通信的载波信号所使用的几百千赫兹。
[0039] 步骤S104，采用脉冲调制信号对原载波信号进行调制，以使信号耦合电路将调制后的载波信号耦合至高压工频电力线。
[0040] 此处需要说明的是，如果在电力线上传输的交流电
电压刚好到达峰值时对载波信号进行调制，对负载的冲击很大，在检测到工频过零信号时进行载波信号的调制，此时工频过零点附件的信号最弱，容易实现载波信号与高频信号的耦合，从而提高耦合效率。
[0041] 步骤S106，在工频过零信号对应的同一个工频过零点对调制后的载波信号进行解调，其中，调制后的载波信号通过信号耦合电路从高压工频电力线上耦合得到。
[0042] 此处仍选择调制时检测到的工频过零信号对应的工频过零点进行解调，起到通信的同步作用，使得发射和接收端实现同步，从而保障了通信成功率。由于工频过零点附件的信号最弱，容易实现调制后的载波信号与低频信号的耦合，从而提高耦合效率，因此调制和解调都选择在工频过零点进行。
[0043] 以工频为50KHz，载波信号为2.6KHz作为示例，信号耦合电路连接于高压工频电力线与处理器之间，阻止50KHz的工频电压通过，而使2.6KHz的载波信号通过，从而传输至处理器。
[0044] 由上可知，本申请上述步骤当检测到工频过零信号时，生成预设频率的脉冲调制信号；采用脉冲调制信号对原载波信号进行调制，以使信号耦合电路将调制后的载波信号耦合至高压工频电力线；在工频过零信号对应的同一个工频过零点对调制后的载波信号进行解调；其中，调制后的载波信号通过信号耦合电路从高压工频电力线上耦合得到。上述方案通过采用预设频率的载波信号，由于预设频率的载波信号可以是低于现有技术中几百千赫兹的载波信号，且在工频过零点时对载波信号进行调制，以耦合至高压工频电力线上，从而避免了由于载波信号的频率高所引起的高压工频电力线对载波信号的较大的衰减，同时能够保证较远的传输距离(不小于2.5千米)，解决了现有技术中的电力载波通信的信号衰减大、可靠性低的技术问题。
[0045] 可选的，根据本申请上述实施例，在信号耦合电路从高压工频电力线上耦合得到载波信号之前，方法还包括：
[0046] 步骤S1061，耦合电路将调制后的载波信号耦合至高压工频电力线。
[0047] 在上述步骤中，耦合电路在将调制后的载波信号耦合至高压工频电力线的同时，还能够达到工频高压隔离的技术效果。
[0048] 可选的，根据本申请上述实施例，在接收信号耦合电路从高压工频电力线上耦合的载波信号之后，方法还包括：
[0049] 步骤S1063，对载波信号进行滤波处理，其中，滤波处理包括：有源滤波、无源滤波和信号放大。
[0050] 可选的，根据本申请上述实施例，在工频过零信号对应的同一个工频过零点对调制后的载波信号进行解调，包括：
[0051] 步骤S1081，通过模数转化器对进行滤波处理后的载波信号进行采样。
[0052] 步骤S1083，对采样得到的载波信号进行数字滤波以及快速傅里叶变换，以对载波信号进行解调，得到原载波信号。
[0053] 上述步骤通过对信号耦合电路耦合至处理器处的载波信号进行解调，来得到原载波信号，从而通过高压工频电力线完成了信号的通信。
[0054] 作为一种可选的实施例，可以将载波信号进行模数转换，并对转换后的载波信号进行数字滤波，并通过曼彻斯特解码的方式对载波信号进行解码，得到原载波信号。
[0055] 可选的，根据本申请上述实施例，预设频率为2.6KHz。
[0056] 实施例2
[0057] 本申请还提供了一种电力线载波通信系统，图2是根据本申请实施例的一种电力线载波通信系统的结构示意图，该电力线载波通信系统包括：
[0058] 工频过零检测电路20，用于进行工频过零检测，生成工频过零信号。
[0059] 具体的，上述工频过零点用于表示在电力线上传输的在交流系统中，当交流电的波形从正半周向负半周转换时，经过零位时，系统检测的信号。工频过零信号指的是在交流系统中，当波形从正半周向负半周转换时，经过零位时系统作出的检测。
[0060] 信号耦合电路22，分别与处理器和高压工频电力线相连，用于将处理器调制的载波信号耦合至发送端的高压工频电力线，并将高压工频电力线传输的载波信号耦合至处理器。
[0061] 处理器24，与工频过零检测电路相连，用于当检测到工频过零检测电路提供的工频过零信号时，生成预设频率的脉冲调制信号对原载波信号进行调制，并在工频过零信号对应的同一个工频过零点对信号耦合电路耦合的调制后的载波信号进行解调。
[0062] 此处需要说明的是，如果在电力线上传输的交流电电压刚好到达峰值时对载波信号进行调制，对负载的冲击很大，在检测到工频过零信号时进行载波信号的调制，此时工频过零点附件的信号最弱，容易实现载波信号与高频信号的耦合，从而提高耦合效率，且仍选择调制时检测到的工频过零信号对应的工频过零点进行解调，起到通信的同步作用，使得发射和接收端实现同步，从而保障了通信成功率。
[0063] 由上可知，本申请上述系统通过工频过零检测电路进行工频过零检测，生成工频过零信号，通过信号耦合电路将处理器调制的载波信号耦合至发送端的高压工频电力线，并将高压工频电力线传输的载波信号耦合至处理器，通过处理器与工频过零检测电路相连，用于当检测到工频过零检测电路提供的工频过零信号时，生成预设频率的脉冲调制信号对原载波信号进行调制，并在工频过零信号对应的同一个工频过零点对信号耦合电路耦合的调制后的载波信号进行解调。上述方案通过采用预设频率的载波信号，由于预设频率的载波信号可以是低于现有技术中几百千赫兹的载波信号，且在工频过零点时对载波信号进行调制，以耦合至高压工频电力线上，从而避免了由于载波信号的频率高所引起的高压工频电力线对载波信号的较大的衰减，同时能够保证较远的传输距离(不小于2.5千米)，解决了现有技术中的电力载波通信的信号衰减大、可靠性低的技术问题。
[0064] 可选的，根据本申请上述实施例，工频过零检测电路包括：
[0065] 二极管，与高压工频电力线相连，用于在高压工频电力线上的交流电为正值时导通。
[0066] 光耦，与二极管相连，用于在二极管导通的情况下使电源与地导通。
[0067] 在上述电路中，二极管用于在高压工频电力线上的交流电为正值时导通，从而使得光耦输出对应的工频过零信号。
[0068] 电源，与光耦相连。
[0069] 输出端，用于在电源与地导通的情况下输出对应的信号，否则输出为零；其中，工频过零信号为输出端输出的信号跳变为零时的信号。
[0070] 可选的，根据本申请上述实施例，光耦包括：
[0071] 发光二极管，发光二极管的正极与二极管的负极相连，负极与二极管的正极相连，同于在二极管导通的情况下导通。
[0072] 光敏三极管，光敏三极管的发射极接地，集电极与输出端相连，用于在发光二极管导通的情况下导通。
[0073] 在发光二极管导通的情况下，光敏三极管基极和发射极之间的电压大于光敏三极管的导通电压，从而使得光敏三极管导通。
[0074] 其中，电源连接于光敏三极管的集电极。
[0075] 上述电路在光敏三极管导通的情况下，电源通过光敏三极管与地导通，输出端连接于电源与光敏三极管的集电极之间，在电源通过光敏三极管与地导通的情况下输出相应的电平。
[0076] 可选的，根据本申请上述实施例，工频过零检测电路还包括：
[0077] 第一分压电阻，连接于二极管的负极与高压工频电力线之间，用于对高压工频电力线提供的电源进行分压。
[0078] 第二分压电阻，连接于电源与光敏三极管的集电极之间。
[0079] 第三分压电阻，连接于第二分压电阻与输出端之间，用于和第二分压电阻对电源进行分压。
[0080] 图3是根据本申请实施例的一种可选的工频过零检测电路，结合图3可知，工频电力线的电源为-220V，50Hz，与二极管通过第一分压电阻(电阻1)相连，光耦的端口1与二极管的负极相连，端口2与二极管的正极相连，端口3连接至地，端口4通过第二分压电阻(电阻2)连接与电源VCC相连，且端口4还通过第三分压电阻(电阻3)后作为输出端，在交流电过零时向处理器输出工频过零终中断信号。
[0081] 可选的，根据本申请上述实施例，信号耦合电路包括：
[0082] 耦合变压器，耦合变压器的第一绕组的两端连接于高压工频电力线，第二绕组的两端连接于处理器。
[0083] 电容器和电阻，连接于耦合变压器和高压工频电力线之间，用于对载波信号进行滤波。
[0084] 图4是根据本申请实施例的一种可选的耦合电路的示意图，在一种可选的实施例中，使用T耦合变压器，并在T耦合变压器的端口1通过用于滤波的电抗器和电容器与工频交流电源相连，端口2连接与工频交流电源的另一端，端口3和端口4连接于处理器，在处理器生成脉冲信号对原载波信号进行调制后，将调制后的载波信号通过T耦合变压器耦合至高压工频电力线上。
[0085] 可选的，根据本申请上述实施例，信号耦合电路还用于进行工频高压隔离。
[0086] 可选的，根据本申请上述实施例，系统还包括：
[0087] 滤波电路，包括无源滤波单元、有源滤波单元和放大单元，依次连接于信号耦合电路和处理器之间，用于滤除信号耦合电路耦合至处理器的载波信号中预设载波频率以外的噪声，并放大载波信号。
[0088] 图5是根据本申请实施例的一种可选的滤波电路的结构图，结合图5所示的示例，耦合信号是由信号耦合电路从高压工频电力线上耦合至处理器的载波信号，处理器对耦合信号进行无源滤波、有源滤波和放大后，输出载波信号。
[0089] 可选的，根据本申请上述实施例，处理器包括：
[0090] 调制单元，用于生成预设频率的脉冲调制信号对原载波信号进行调制。
[0091] 解调单元，与信号耦合电路相连，用于对信号耦合电路耦合的载波信号进行解调。
[0092] 此处需要说明的是，由于电力线的电压信号在工频过零点附件的信号最弱，最容易实现高频信号的耦合，上述调制和解调的过程都在处理器收到过零信号时进行。
[0093] 可选的，根据本申请上述实施例，解调单元包括：
[0094] 模数转换子单元，与滤波电路相连，用于滤波后的载波信号进行模数转换。
[0095] 在上述电路中，可以通过ADC(Analog-to-Digital Converter)进行模数转换，从而避免
混叠现象。
[0096] 数据滤波子单元，与模数转换子单元相连，用于对数字载波信号进行数字滤波。
[0097] 快速傅里叶变换子单元，与数据滤波子单元相连，用于根据滤波后的数字载波信号解调出载频信号。
[0098] 解码子单元，与快速傅里叶变换子单元相连，用于根据载频信号解码出原载波信号。
[0099] 图6是根据本申请实施例的一种可选的解调单元的结构示意图，在检测到工频过零信号时候，对滤波后的信号进行模数转换，然后进行数字滤波，通过快速
傅立叶变换之后进行解码，得到原载波信号。
[0100] 可选的，根据本申请上述实施例，预设频率为2.6KHz。
[0101] 实施例3
[0102] 根据本申请实施例，提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行上述实施例中的一种电力线载波通信方法。
[0103] 实施例4
[0104] 根据本申请实施例，提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述实施例中的一种电力线载波通信方法。
[0105] 上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0106] 在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0107] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些
接口，单元或模
块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
[0108] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0109] 另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用
硬件的形式实现，也可以采用
软件功能单元的形式实现。
[0110] 所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、
服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读
存储器(ROM，Read-Only Memory)、
随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动
硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0111] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
