[发明专利]一种利用电力线载波技术的监控设备及其监控方法

权利要求书

1.一种利用电力线载波技术实现设备监控的方法，该方法应用于利用电力线载波技术的监控设备，该监控设备包括主节点、调制解调器和多个从节点，主节点、从节点和调制解调器通过电力线信道组成单总线型拓扑结构，主节点为监控基站，接收来自从节点的监控数据，调制解调器用于完成监控数据的调制、解调和耦合，为主节点和从节点通信提供通路；从节点为被监控设备，按照规定的总线访问机制将监控数据发送给主节点，电力线为数据传输提供通道，同时为主节点和从节点和调制解调器提供电源；

所述的主节点和从节点采用UART或USB通信方式与调制解调器接口通信；

所述的调制解调器主要包括调制解调模块、AD/DA模块、耦合器模块，其中调制解调模块采用RS编码对节点数据进行编码，来避免来自电力线信道中的单频点脉冲干扰，然后采用相位连续的PSK调制方式对编码后的数据进行调制，保证减小频谱扩展和干扰，然后将调制好的信号通过AD/DA模块、耦合器模块发送至电力线信道上，与主节点连接的调制解调器完成对信号的接收、解调、解码流程，将监控数据发送给主节点；

其特征在于：

利用电力线载波技术的监控设备包括物理层设计和数据链路层信道访问机制设计，物理层实现了数据的调制解调，并为数据链路层通信提供底层访问服务和接口；数据链路层采用基于改进的令牌总线的多址通信的通信方案，其中：

一、物理层数据传输过程如下：

1）从节点通过UART或USB方式将监控数据发送给调制解调器；

2）调制解调器将监控数据进行组帧，然后经RS编码、连续相位的PSK调制、DA变换、信号耦合，然后将信号发送至电力线信道上；

3）主节点通过耦合器模块感知电力线上的模拟信号，然后经AD转换、PSK解调、RS解码，从帧中获取来自从节点的数据；

4）主节点向从节点发送数据的方式与从节点向主节点发送数据的方式相同；

二、数据链路层采用的基于改进的令牌总线多址访问的通信方案如下：

1）系统上电后，总线上的调制解调器通过电力线进行自组网，组网后每一个节点都具备唯一的逻辑地址，每一个从节点都有前继地址和后继地址，以及主节点地址；

2）当网络空闲时，只有空闲令牌在环路上不停流动；

4）当一个节点想发送数据时，必须截获空闲令牌；

3）系统上电后，初始空闲令牌由主节点发出，遍历所有从节点后，由最后一个从节点传递给主节点；

5）如果经过的一个从节点的令牌其比特为1，则不是空闲令牌；

6）如果经过的一个从节点的令牌其比特为0，这时，该从节点将令牌比特置为1，并将该从节点所需发送的数据长度信息发送至主节点，主节点接收此信息后，对该从节点应答，并将总线访问权授予此从节点，该从节点收到主节点授权后将待发送数据组装成数据帧，发送数据至主节点，该从节点可以连续地发送直到无数据可发为止；

7）从节点发送数据完成后，向主节点发送释放令牌请求，让出总线访问权，待主节点应答后，将空闲令牌发送至下一从节点；

8）当环路中所有从节点发送数据完成后，将空闲令牌发送至主节点，主节点获得令牌后，可以访问从节点，如果无需访问从节点，可以将令牌传递给1号从节点，继续上述传递流程。