[发明专利]基于电力线载波局域网的远程监控系统节点

说明书

技术领域

本发明涉及网络节点，尤其是基于电力线载波局域网的远程监控系统节点的设计。 

背景技术

电力载波通讯即PLC，是英文Power line Communication的简称。 电力载波是电力系统特有的通信方式，电力载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。从20世纪80年代以来，特别是在单片机和集成化革命以来，该系统在电力系统得到广泛的应用。它为用户提供数字化社区服务和电子商务，提供高速因特网访问服务、话音服务，可实现家庭办公和远程家电控制，实现防火、防盗、防有毒气体泄漏等的保安监控系统。 

国外很早对电力线载波通讯技术进行了研究，多家公司推出了自己的电力线载波modem芯片，并制定了电力线载波适用频率范围的标准。目前有针对北美洲地区电网（480V/277V，208V/120Vac）的标准频率范围100KHz-450KHz和针对欧洲地区电网（400V/230Vac）的标准频率范围9KHz-150KHz。各家公司在标准频率范围下，针对本地区电网特点，采用各种特定专有技术，设计出自己的电力线载波modem芯片。目前，有几款电力线载波modem芯片在我国使用。我国可使用的电力线载波modem芯片及模块可分调频和多频或者分为宽带调制及窄带调制。 

目前电力线载波的应用主要在家庭宽带电力猫等应用上。采用宽带调制芯片，结合OFDM调制技术可以实现家庭宽带插口与电力插口的统一，覆盖无线WLAN的盲区，在短距离大带宽应用上载波通讯得到了较好发展。宽带电力猫结构上包含微控制器，宽带电力线载波芯片以及模拟接口。数字以太网信号被调制芯片加载到电力线上进行传输，接收端再从经过调制的电力载波信号中解调过滤出数字以太网信号，从而实现家庭计算机通过室内电线进行网络通讯，再配合家庭路由器实现上网的功能。 

远程监控系统通常采用较为成熟的有线网络实现监控区域的各个节点间的通讯及组网，部署成本较大，且部署节点相对固定。监控区域组网后通过HTTP服务器或视频服务器可以实现远程监控。随着物联网的兴起，无线传感网在一些对数据量要求低的监控网络中得到了很好应用。比如在每个节点上安装通过GPRS模块，使得节点的检测数据实时通过GPRS信号连入互联网，从而实现远程的监控。 

传统的远程监控系统通常采用专有有线网络实施信号的传输或组网，部署成本高，广大中小型企业无法承担，且远程监控应用中有很大一部分无需大带宽，数据量低的应用（如农牧业，矿产，公共服务等），传统的远程监控系统的部署门槛过高。物联网中无线传感网虽然很好的提供了低速率通讯组网功能，但无线信号可靠性低，受环境变化影响大，且信号穿透能力低，往往需要部署大量的中继节点，提高了成本。且由于无线互联网的数据流量费用，也提高了整个系统的运营成本。 

发明内容

为了解决现有远程监控系统存在的问题，本发明提供一种基于电力线载波局域网的远程监控系统节点的设计。它正是基于监控节点需要供电这一基本事实，采用电力线载波技术实现数据通讯与电力供给合一的设计，既节省了重新部署专有网络的高费用，又实现通讯信号的有线通讯，提高了通讯的可靠性，且无额外运营费用，极大地降低了系统的部署成本，为远程监控系统在各行各业的大规模使用提供了解决方案。 

为达到以上目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：使用普遍存在的电线作为通讯载体，采用电力线载波通讯技术组建局域网，并用电力线载波通讯技术、以太网通讯及传感器集合成远程监控系统。远程监控系统包括信息采集节点、控制终端、上位机。控制终端同时具有电力线（PLC）通讯能力，能与下级采集节点进行环境信息的通讯。采集节点是具有电力线通讯能力的嵌入式设备，可根据应用环境的不同加挂不同的传感器，采集节点可采用与控制节点相同的设计，应用时屏蔽以太网通讯端口即可。控制终端硬件采用模块化设计，是由ARM嵌入式微处理器，电力线载波模块，温湿度传感模块组成。控制终端远程环境数据的获取可通过控制节点上运行的WEB服务器与远程服务器的通讯完成。远程监控系统可以运行服务器程序，可以实现计算机终端的直接访问，也可以与远程服务器交换数据，实现监控数据的自动上传。 

采用以上技术方案后，本发明的有益效果是：节省了组建远程监控网络的重新布线费用，特别适合低成本，低速率的远程监控应用。相对于无线组网方案，具有对环境要求低，适用对于复杂环境下的远程监控，通讯可靠，点对点通讯距离高，且无任何额外运营成本等优点，是一种简单、经济、实用的远程监控系统。