[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

说明书

一种利用电力线载波技术的监控设备及其监控方法，用于解决在密闭空间应用背景中传统现场总线设备监控系统存在的布线难度高，不易维护、传输速率受限的问题。方法对传统的令牌总线网技术进行了创新，将改进后的令牌总线技术应用于电力线载波技术当中，在系统上电后总线上的调制解调器进行自组令牌局域网，为各个节点提供平等的网络访问服务，解决了传统电力线载波技术在处理信道访问机制中使用CSMA/CA出现的网络延时不可预测的问题，可靠性高，通信速率高，满足了设备监控对数据传输可靠性的要求。本发明实现了通过电力线载波技术进行“多对一”的设备监控。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种利用电力线载波技术的监控设备及其监控方法。

背景技术

通信设备的监控系统对于保障可靠的通讯链路具有重要意义。自20世纪80年代起，现场总线因其可靠性强/通信快捷、兼容性广等一系列优势在工业自动化控制中得以广泛应用。目前各种设备监控管理系统和现场总线设备种类繁多，可以满足各行业的需要。但在一些空间有限的应用场景，现场总线技术也存在着布线难度高、传输速率受限、不易维护的问题。

电力线载波技术是指利用已有的配电网作为传输媒介，进行载波传输的一种通信方式，该技术将通信信号通过耦合电路耦合到电力线上，实现数据传递和信息交换。电力线载波通信技术借助电力线进行数据传输，不需要重新布线，在家庭上网和物联网领域得到了广泛的应用。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种利用电力线载波技术的监控设备及其监控方法，无需重新布线，即可有效的完成设备监控管理。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种利用电力线载波技术的监控设备，包括主节点、调制解调器、从节点，一个设备监控系统含有一个主节点和多个从节点，主从节点、调制解调器通过电力线信道组成单总线型拓扑结构，主节点为系统监控基站，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，同时为主从节点和调制解调器提供电源；

所述的主节点和从节点与调制解调器接口采用UART或USB通信方式通信；

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调制解调方式对数据信号进行调制，保证减小频谱扩展和干扰，然后将调制好的信号通过AD模块、耦合器模块发送至电力线信道上，同理与主节点连接的调制解调器完成对信号的接收、解调、解码等流程，将监控数据发送给主节点。

一种利用电力线载波技术实现设备监控的方法，其监控方法包括物理层设计和数据链路层信道访问机制设计，其中物理层主要实现了数据的调制解调方式和信号处理相关内容，为数据链路层通信提供底层访问服务和接口；数据链路层主要发明了一套基于改进的令牌总线的多址通信通信方案，包括以下步骤：

1、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同上；

2、数据链路层基于改进的令牌总线多址访问：