一种基于电力线的通信方法及装置制造方法及图纸

一种基于电力线的通信方法及装置，其特征在于包括：对电力线上的交流电进行电压相位检测，以确定同步基准电压相位；根据所述同步基准电压相位和斩波时长在交流电的电压波形的半个周期内对交流电进行斩波处理，所述斩波时长与由2个以上的数据元组合而成的传输数据对应；通过所述电力线将斩波后的交流电传输至接收端。本发明专利技术与已有技术相比，具有结构简单、体积小、使用方便、信息传输速度快的优点。信息传输速度快的优点。信息传输速度快的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电力线的通信方法及装置


[0001]本专利技术涉及电力通信领域，特别是基于电力线的通信技术。

技术介绍

[0002]现有的基于电力线通信技术，通常是将载有信息的高频信号加载在电力线上，然后由电力线传输，接收端将高频信号分离出来，以实现电力线载波通信。此种技术，虽然，能快速传送大容量的通信信息，但是，所需要的载波发送设备及信号分离设备结构复杂，体积大，成本高，使其应用受到了很大的限制，很难应用到智能家居中的通信。专利申请CN201810439005.2公开了一种电力线载波技术，通过斩波的方式，在一个以上的交流电压周期内基于基准相位进行斩波，所斩波的时长与构成传输数据的数据元映射的斩波时长，这样，随着电力的传输，含有斩波的信息随着也被传输出去，在接收端将斩波的信息分离出来，就能获得与斩波时长对应的构成传输数据的数据元，从而实现电力线载波通信。此种技术，由于每个交流电压周期才传输一个数据元，而一个完整的数据，如一个byte（字节）是由8位数据元构成，这样，传输一个byte，就需要8个交流周期，而要完成一个信息的传输，往往需要很多个字节，这样，信息的传输速度很慢，由于交流电压的波形，是很容易受到干扰的，如某个家用电器的开启，都可能对交流电压的波形产生影响，从而使传输的信息失真，导致信息传输失败。

技术实现思路

[0003]本专利技术的专利技术目的在于提供一种结构简单、体积小、使用方便、信息传输速度快的基于电力线的通信方法及装置。
[0004]本专利技术基于电力线的通信方法是这样实现的，包括：对电力线上的交流电进行电压相位检测，以确定同步基准电压相位；根据所述同步基准电压相位和斩波时长在交流电的电压波形的半个周期内对交流电进行斩波处理，所述斩波时长与由2个以上的数据元组合而成的通信数据对应；通过所述电力线将斩波后的交流电传输至接收端。
[0005]通信所传输的通常是数据，而数据是由数据元组合而成，通常的数据元是二进制的“0”和“1”，那么，10进制的0转换成二进制的数是“0”，10进制的1的转换成二进制的数是“1”，10进制的2的转换成二进制的数是“01”，10进制的3的转换成二进制的数是“11”，10进制的4的转换成二进制的数是“001”，10进制的5的转换成二进制的数是“101”，10进制的6的转换成二进制的数是“011”，10进制的7的转换成二进制的数是“111”、10进制的8的转换成二进制的数是“0001
”……
，这样，根据斩波时长的由短到长，依次对应“0”、“1”、“01”、“11”、“001”、“101”、“011”、“111”、“0001
”……
，这样，所传输的信息是由数个数据元组成的数据，配合半个周期的传输速度，从而相对于已有技术，在结构简单、体积小、使用方便前提下，显著地提升了通信速度。
[0006]这里，同步基准电压相位是零或者是π的整数，在交流电的电压波形的半个周期内
确定斩波时间段范围，在该斩波时间段范围设置若干个斩波点，斩波时长从同步基准电压相位开始至斩波点为止。在该斩波时间段范围设置若干个斩波点，在避免检测误差所导致的检测数据错误的情况下，充分利用电压波形的半个周期的时长，最大化地增加斩波时长数量，以便获取更多的斩波时长所对应的不同的数据，以增加通信所传输的数据量。
[0007]这里，同步基准电压相位是零或者是π的整数时，斩波时间段的时长少于交流电的电压波形的半个周期，斩波时间段的起始时间与同步基准电压相位间相差一段延时时间段，斩波从同步基准电压相位开始。由于进行交流电的电压相位检测时，受检测器件的性质所决定，零或者是π的整数的相位的检测往往是通过检测电压值为零时的相位，而检测器件（如光耦）是有过零点死区，即过了零电压后，电压达到一定值后，检测器件才有反应，采用斩波时间段的时长少于交流电的电压波形的半个周期，并使斩波时间段的起始时间与同步基准电压相位间相差一段延时时间段，这样，就能避开检测器件过零点死区所造成的斩波时长被检测器件过零点死区时长所覆盖，从而导致斩波时长失真的情况的发生。
[0008]这里，为了保证斩波时长的准确性，同步基准电压相位是零或者是π的整数时，根据斩波时长以及交流电的频率、最高电压值和最低电压值得出该斩波时长的斩波点相位处的理论电压值，通过检测到达该斩波点相位处时的理论电压值的实际斩波时长，获得校正后的斩波时长，校正后的斩波时长即实际斩波时长。
[0009]由于进行交流电的电压相位检测时，受检测器件的性质所决定，零或者是π的整数的相位的检测往往是通过检测电压值为零时的相位，而检测器件（如光耦）是有过零点死区，即电压低于一定值后，检测器件就没有反应，此时，就判断已经到达零电压，而实际上还没有达到零电压，在这种情况下，依据没有校正前的斩波时长进行斩波，就会导致斩波点的相位不准确（实际的斩波时长短了），而接收端检测斩波时长的方法采用整流为方波时，其低电位是在零相位至实际斩波点的相位之间的，导致所测出的斩波时长与理论上的与通信数据对应的斩波时长不对应，导致，所解调出所传输的通信数据不准确甚至失败；采用电压和时间（到达该斩波点相位处）的双轴校正，获得实际的斩波时长，以实际的斩波时长来校正斩波时长，就获得校正后的斩波时长，从而保证斩波时长的斩波点相位与理论电压值的相位对应，保证斩波所传输的通信数据的准确性。
[0010]进一步地，检测交流电频率，并依据实时交流电频率斩波后的交流电所发送的数据包括头帧数据、通信数据，头帧数据包括依据通信数据中所对应的斩波时长中的最长时长和最短时长的数据所获得的校验值。
[0011]由于电网母线受用电电器的影响，或者谐波的影响，电网的50HZ的基波会有1%左右的抖动，这样，就会导致斩波点不稳定，从而使接收端所检测的斩波时长与数据不对应，采用斩波后的交流电所发送的数据包括头帧数据，这样，接收端接收到头帧数据后，就能根据头帧数据的校验值对通信数据所对应的斩波时长进行校正，从而使斩波时长与数据对应，从而保证通信数据的准确、有效。当然，头帧可以使接收端知道数据即将到来，并进行数据接收的工作。
[0012]这里，交流电的半个周期内的斩波时间段内的斩波点的数量是2
n
，交流电的半个周期的斩波时长所对应的数据是由n个数据元构成的二进制数据，n=2、3、4、
……
。
[0013]显然，本专利申请技术的通信速度显著地比已有技术（专利申请CN201810439005.2）快至少2（两个数据元）*2（两个半周期）=4倍。
[0014]优选地，n=4。
[0015]斩波时长采用与由四个数据元构成的二进制数据对应，方便了编码、解码及通信。而且，一个周期就能传输一个字节（BYTE，由8个二进制的数据元“0”和“1”构成），同时，通信速度显著地比已有技术快（是CN201810439005.2专利申请的8倍）。
[0016]这里，将交流电的半个周期依序分成延时时间段、斩波时间段和供电时间段。这样，斩波时，就避免将整个交流电的半个周期都本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电力线的通信方法，其特征在于包括：对电力线上的交流电进行电压相位检测，以确定同步基准电压相位；根据所述同步基准电压相位和斩波时长在交流电的电压波形的半个周期内对交流电进行斩波处理，所述斩波时长与由2个以上的数据元组合而成的通信数据对应；通过所述电力线将斩波后的交流电传输至接收端。2.根据权利要求1所述的基于电力线的通信方法，其特征在于同步基准电压相位是零或者是π的整数，在交流电的电压波形的半个周期内确定斩波时间段范围，在该斩波时间段范围设置若干个斩波点，斩波时长从同步基准电压相位开始至斩波点为止。3.根据权利要求2所述的基于电力线的通信方法，其特征在于同步基准电压相位是零或者是π的整数时，斩波时间段的时长少于交流电的电压波形的半个周期，斩波时间段的起始时间与同步基准电压相位间相差一段延时时间段，斩波从同步基准电压相位开始。4.根据权利要求1所述的基于电力线的通信方法，其特征在于同步基准电压相位是零或者是π的整数时，根据斩波时长以及交流电的频率、最高电压值和最低电压值得出该斩波时长的斩波点相位处的理论电压值，通过检测到达该斩波点相位处时的理论电压值的实际斩波时长，获得校正后的斩波时长，校正后的斩波时长即实际斩波时长。5.根据权利要求4所述的基于电力线的通信方法，其特征在于检测交流电频率，并依据实时交流电频率斩波后的交流电所发送的数据包括头帧数据、通信数据，头帧数据包括依据通信数据中所对应的斩波时长中的最长时长和最短时长的数据所获得的校验值。6.根据权利要求2或3或4所述的基于电力线的通信方法，其特征在于交流电的半个周期内的斩波时间段的斩波点的数量是2
n
，交流电的半个周期的斩波时长所对应的数据是由n个数据元构成的二进制数据，n=2、3、4、
……
。7.根据权利要求6所述的基于电力线的通信方法，其特征在于n=4。8.根据权利要求1或2或3或4或5或7所述的基于电力线的通信方法，其特征在于将交流电的半个周期依序分成延时时间段、斩波时间段和供电时间段。9.根据权利要求1或2或3或4或5或7所述的基于电力线的通信方法，其特征在于当交流电受干扰而导致电压波形抖动时，通过补偿电压的方式，保证交流电电压波形的稳定。10.一种基于电力线的通信方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈广佳，陈卫君，
申请(专利权)人：肇庆市跃达智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：