一种直接利用电力线实现数据传输的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种直接利用电力线实现数据传输的系统和方法，该系统包括至少一个智能控制器，智能控制器通过电力线接入电网供电信号并输出供电信号，智能控制器的供电信号输出端通过交流供电线并接多个数据收发器，为数据收发器提供供电以及实现与数据收发器的数据传输；智能控制器通过对电力线中交流电压信号进行编码向数据收发器发送数据，而数据收发器通过对电力线中交流电流信号进行编码向智能控制器发送数据。采用本发明专利技术的技术方案，通过一种简单的电路结构实现直接利用电力线传输，从而无需重新架构数据传输网络，也无需在电力线中加载高频载波信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于智能控制领域，尤其涉及一种直接利用电力线实现数据传输的系统及方法。
技术介绍
现有技术中，电力线通常仅仅起到传输电能的作用，为各种用电设备提供交流供电电压。随着人们生活水平的不断提高，对智能家居的需求不断提升。现有智能家居系统通常设有智能控制器，家庭中常用的用电设备，比如电灯、各种家用电器以及家庭安防系统的状态信息都反馈给智能控制器，通过智能控制器可以控制各个用电设备，并能够根据用户设定或者自动调节家居网络设备的工作状态，以达到最舒适的家居状态。然而，不管采用有线或者无线的方式，现有智能家居系统需要另外布置数据传输网络。有线方式通常采用RS485、CAN等总线结构，除了2条电源线(VCC和GND)之外，都需要另外布置一组通讯线。为了保障用电安全，电源线和信号线之间必须间隔一定的距离，标准的安全距离为至少大于20CM，这在线路布置上就非常复杂，而且一旦电源线和信号线接错，后果非常严重。无线方式通常采用ZigBee、WiFi等无线传输方式，然而需要在各个用电设备中设置无线通信模块，从而大大增加了成本。当然现有技术的智能家居系统中也采用电力线载波的方式能够通过电力线同时实现数据和能量的传输，但电力线载波方式也需要在每个用电设备中设置电力线载波模块，成本非常昂贵，同时电力线载波模块必须要在电网上加载高频载波，这会对电网造成污染，使电网不稳定，造成信号传输不稳定。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种直接利用电力线实现数据传输的系统及方法，以一种简单、低成本的电路结构直接利用电力线实现数据传输，大大简化了智能家居系统的布线同时降低了成本。为了克服现有技术存在的缺陷，本专利技术提供以下技术方案：一种直接利用电力线实现数据传输的系统，该系统包括至少一个智能控制器，所述智能控制器通过电力线接入电网供电信号并输出供电信号，所述智能控制器的供电信号输出端通过交流供电线并接多个数据收发器，为所述数据收发器提供供电以及实现与所述数据收发器的数据传输；其中，所述智能控制器至少包括第一电源模块、第一过零检测模块、第一控制模块、第一开关模块、电流互感器和信号处理模块；所述第一电源模块与电力线相连接，用于为所述智能控制器提供供电；所述第一过零检测模块用于检测交流电压信号的零点并在检测到该零点时产生第一零点触发信号；所述第一开关模块的一端与电力线相连接，另一端与交流供电线相连接，在所述第一控制模块的控制下，所述第一开关模块导通或者断开使交流供电线中的交流电压信号发生变化从而形成数字信号‘1’和‘0’的编码；所述电流互感器为环形电流互感器，用感应电力线中电流信号的变化，交流供电线中的零线或者火线以非电气接触的方式从该环形电流互感器互感器中穿过；所述信号处理模块与所述电流互感器相连接，对所述电流互感器所感应的电流信号进行信号处理并发送给所述第一控制模块，从而所述第一控制模块获取电力线中电流信号的变化；所述数据收发器至少包括第二电源模块、第二开关模块、第二控制模块、第二过零检测模块、检波模块以及功率负载，所述第二电源模块与交流供电线相连接，用于为所述数据收发器提供供电；所述功率负载用于消耗电能从而使交流供电线中的电流信号发生变化；所述第二开关模块与所述功率负载相连接，在所述第二控制模块的控制下，所述第二开关模块导通或断开使所述功率负载处于工作状态或截止状态从而使交流供电线上的电流信号发生变化并形成数字信号‘1’和‘0’的编码；所述第二过零检测模块用于检测交流电压信号的零点并在检测到该零点时产生第二零点触发信号；所述检波模块用于检测交流供电线中交流电压信号的的波形；所述智能控制器向数据收发器发送数据时：所述第一控制模块将发送数据根据预先设定的数据传输格式转换为数字编码信号，并根据预先设定的编码规则控制所述第一开关模块对交流供电线中的交流电压信号波形进行切削从而发送数字编码信号；所述数据收发器接收所述智能控制器发送的数据时：所述第二控制模块根据所述第二过零检测模块和检波模块获取交流供电线中交流电压信号的波形，并根据预先设定的编码规则和数据传输格式获取数据；所述数据收发器向所述智能控制器发送数据时：所述第二控制模块将发送数据根据预先设定的数据传输格式转换为数字编码信号，并根据预先设定的编码规则控制所述第二开关模块使所述功率负载处于工作状态或截止状态从而发送数字编码信号；所述智能控制器接收所述数据收发器发送的数据时：所述第一控制模块根据所述第一过零检测模块和电流互感器获取交流供电线中电流信号的波形，并根据预先设定的编码规则和数据传输格式获取数据。优选地，所述智能控制器向数据收发器发送数据时，所述数字信号‘1’和数字信号‘0’的波形通过以下方式形成：所述第一控制模块根据所述第一零点触发信号获取交流电压信号波形的零点信息，并控制所述第一开关模块屏蔽单个周期的交流电压信号波形的正半波或负半波从而形成数字信号‘1’或数字信号‘0’的波形。优选地，所述数字信号‘1’为保留单个周期的交流电压信号波形的正半波并屏蔽负半波而形成，所述数字信号‘0’为保留单个周期的交流电压信号波形的负半波并屏蔽正半波而形成。优选地，所述数字信号‘0’为保留单个周期的交流电压信号波形的正半波并屏蔽负半波而形成，所述数字信号‘1’为保留单个周期的交流电压信号波形的负半波并屏蔽正半波而形成。优选地，所述数据收发器向智能控制器发送数据时，所述数字信号‘1’和数字信号‘0’的波形通过以下方式形成：所述第二控制模块根据所述第二零点触发信号获取交流电压信号波形的零点信息，并控制所述第二开关模块屏蔽单个周期的交流电压信号波形的正半波或负半波，使所述功率负载在单个交流周期中仅有正半波或负半波时处于工作状态，进而使交流供电线中单个周期内的电流信号波形变化从而形成数字信号‘1’或数字信号‘0’的波形。优选地，所述数字信号‘1’为所述功率负载在单个交流周期的正半波处于工作状态且在单个交流周期的负半波处于截止状态时在交流供电线中所形成的电流波形；所述数字信号‘0’为所述功率负载在单个交流周期的正半波处于截止状态且在单个交流周期的负半波处于工作状态时在交流供电线中所形成的电流波形。优选地，所述数字信号‘0’为所述功率负载在单个交流周期的正半波处于工作状态且在单个交流周期的负半波处于截止状态时在交流供电线中所形成的电流波形；所述数字信号‘1’为所述功率负载在单个交流周期的正半波处于截止状态且在单个交流周期的负半波处于工作状态时在交流供电线中所形成的电流波形。优选地，所述智能控制器向数据收发器发送数据时，数据传输格式包括帧头、目的地址、数据信息和结束标识，所述帧头、目的地址、数据信息和结束标识均为由数字信号‘1’和‘0’形成数字编码信号。优选地，所述数据收发器向智能控制器发送数据时，数据传输格式包括帧头、发送地址、数据信息和结束标识，所述帧头、目的地址、数据信息和结束标识均为由数字信号‘1’和‘0’形成数字编码信号。本专利技术还公开了一种直接利用电力线实现数据传输的方法，通过串接在电力线中的智能控制器以及与所述智能控制器并接的多个数据收发器实现在电力线中同时传输能量和数据；当所述智能控制器向数据收发器发送数据时，包括以下步骤：预先设定数字信号‘1’和‘0’在交流供电线中电压信号波形的编码规则；智本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直接利用电力线实现数据传输的系统，其特征在于，该系统包括至少一个智能控制器，所述智能控制器通过电力线接入电网供电信号并输出供电信号，所述智能控制器的供电信号输出端通过交流供电线并接多个数据收发器，为所述数据收发器提供供电以及实现与所述数据收发器的数据传输；其中，所述智能控制器至少包括第一电源模块、第一过零检测模块、第一控制模块、第一开关模块、电流互感器和信号处理模块；所述第一电源模块与电力线相连接，用于为所述智能控制器提供供电；所述第一过零检测模块用于检测交流电压信号的零点并在检测到该零点时产生第一零点触发信号；所述第一开关模块的一端与电力线相连接，另一端与交流供电线相连接，在所述第一控制模块的控制下，所述第一开关模块导通或者断开使交流供电线中的交流电压信号发生变化从而形成数字信号‘1’和‘0’的编码；所述电流互感器为环形电流互感器，用感应电力线中电流信号的变化，交流供电线中的零线或者火线以非电气接触的方式从该环形电流互感器互感器中穿过；所述信号处理模块与所述电流互感器相连接，对所述电流互感器所感应的电流信号进行信号处理并发送给所述第一控制模块，从而所述第一控制模块获取电力线中电流信号的变化；所述数据收发器至少包括第二电源模块、第二开关模块、第二控制模块、第二过零检测模块、检波模块以及功率负载，所述第二电源模块与交流供电线相连接，用于为所述数据收发器提供供电；所述功率负载用于消耗电能从而使交流供电线中的电流信号发生变化；所述第二开关模块与所述功率负载相连接，在所述第二控制模块的控制下，所述第二开关模块导通或断开使所述功率负载处于工作状态或截止状态从而使交流供电线上的电流信号发生变化并形成数字信号‘1’和‘0’的编码；所述第二过零检测模块用于检测交流电压信号的零点并在检测到该零点时产生第二零点触发信号；所述检波模块用于检测交流供电线中交流电压信号的的波形；所述智能控制器向数据收发器发送数据时：所述第一控制模块将发送数据根据预先设定的数据传输格式转换为数字编码信号，并根据预先设定的编码规则控制所述第一开关模块对交流供电线中的交流电压信号波形进行切削从而发送数字编码信号；所述数据收发器接收所述智能控制器发送的数据时：所述第二控制模块根据所述第二过零检测模块和检波模块获取交流供电线中交流电压信号的波形，并根据预先设定的编码规则和数据传输格式获取数据；所述数据收发器向所述智能控制器发送数据时：所述第二控制模块将发送数据根据预先设定的数据传输格式转换为数字编码信号，并根据预先设定的编码规则控制所述第二开关模块使所述功率负载处于工作状态或截止状态从而发送数字编码信号；所述智能控制器接收所述数据收发器发送的数据时：所述第一控制模块根据所述第一过零检测模块和电流互感器获取交流供电线中电流信号的波形，并根据预先设定的编码规则和数据传输格式获取数据。...

【技术特征摘要】
1.一种直接利用电力线实现数据传输的系统，其特征在于，该系统包括至少一个智能控制器，所述智能控制器通过电力线接入电网供电信号并输出供电信号，所述智能控制器的供电信号输出端通过交流供电线并接多个数据收发器，为所述数据收发器提供供电以及实现与所述数据收发器的数据传输；其中，所述智能控制器至少包括第一电源模块、第一过零检测模块、第一控制模块、第一开关模块、电流互感器和信号处理模块；所述第一电源模块与电力线相连接，用于为所述智能控制器提供供电；所述第一过零检测模块用于检测交流电压信号的零点并在检测到该零点时产生第一零点触发信号；所述第一开关模块的一端与电力线相连接，另一端与交流供电线相连接，在所述第一控制模块的控制下，所述第一开关模块导通或者断开使交流供电线中的交流电压信号发生变化从而形成数字信号‘1’和‘0’的编码；所述电流互感器为环形电流互感器，用感应电力线中电流信号的变化，交流供电线中的零线或者火线以非电气接触的方式从该环形电流互感器互感器中穿过；所述信号处理模块与所述电流互感器相连接，对所述电流互感器所感应的电流信号进行信号处理并发送给所述第一控制模块，从而所述第一控制模块获取电力线中电流信号的变化；所述数据收发器至少包括第二电源模块、第二开关模块、第二控制模块、第二过零检测模块、检波模块以及功率负载，所述第二电源模块与交流供电线相连接，用于为所述数据收发器提供供电；所述功率负载用于消耗电能从而使交流供电线中的电流信号发生变化；所述第二开关模块与所述功率负载相连接，在所述第二控制模块的控制下，所述第二开关模块导通或断开使所述功率负载处于工作状态或截止状态从而使交流供电线上的电流信号发生变化并形成数字信号‘1’和‘0’的编码；所述第二过零检测模块用于检测交流电压信号的零点并在检测到该零点时产生第二零点触发信号；所述检波模块用于检测交流供电线中交流电压信号的的波形；所述智能控制器向数据收发器发送数据时：所述第一控制模块将发送数据根据预先设定的数据传输格式转换为数字编码信号，并根据预先设定的编码规则控制所述第一开关模块对交流供电线中的交流电压信号波形进行切削从而发送数字编码信号；所述数据收发器接收所述智能控制器发送的数据时：所述第二控制模块根据所述第二过零检测模块和检波模块获取交流供电线中交流电压信号的波形，并根据预先设定的编码规则和数据传输格式获取数据；所述数据收发器向所述智能控制器发送数据时：所述第二控制模块将发送数据根据预先设定的数据传输格式转换为数字编码信号，并根据预先设定的编码规则控制所述第二开关模块使所述功率负载处于工作状态或截止状态从而发送数字编码信号；所述智能控制器接收所述数据收发器发送的数据时：所述第一控制模块根据所述第一过零检测模块和电流互感器获取交流供电线中电流信号的波形，并根据预先设定的编码规则和数据传输格式获取数据。2.根据权利要求1所述的直接利用电力线实现数据传输的系统，其特征在于，所述智能控制器向数据收发器发送数据时，所述数字信号‘1’和数字信号‘0’的波形通过以下方式形成：所述第一控制模块根据所述第一零点触发信号获取交流电压信号波形的零点信息，并控制所述第一开关模块屏蔽单个周期的交流电压信号波形的正半波或负半波从而形成数字信号‘1’或数字信号‘0’的波形。3.根据权利要求2所述的直接利用电力线实现数据传输的系统，其特征在于，所述数字信号‘1’为保留单个周期的交流电压信号波形的正半波并屏蔽负半波而形成，所述数字信号‘0’为保留单个周期的交流电压信号波形的负半波并屏蔽正半波而形成。4.根据权利要求2所述的直接利用电力线实现数据传输的系统，其特征在于，所述数字信号‘0’为保留单个周期的交流电压信号波形的正半波并屏蔽负半波而形成，所述数字信号‘1’为保留单个周期的交流电压信号波形的负半波并屏...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建丰，
申请(专利权)人：陈建丰，
类型：发明
国别省市：浙江;33