一种基于电力线传输的太阳能路灯局域网络的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通过电力线进行传输的网络通信技术，特别是经过电力线载波降噪处理的用于连接局部区域内太阳能路灯的局域网络。
【背景技术】
[0002]太阳能路灯以太阳能作为主要能源，辅助风力发电作为补充，同时连接公共电网，将自身多余的电量送到电网，当自身发电量不足时从电网取电。这种路灯可用于城镇、广场、学校、公园、街道、草坪的照明。
[0003]但是，目前市场上的大多数太阳能路灯都是一盏盏孤立的路灯，利用率不高，损坏或出现故障未能及时报修。其原因在于它们装有的太阳能路灯控制器是单机独立工作的单元，未能实现对太阳能路灯的工作状态进行远程实时监控和集中灵活管理，无法真正满足城市太阳能路灯的智能化控制要求。
[0004]有一些文献和专利针对太阳能路灯监控问题开展了相关研宄工作。由于太阳能路灯都是独立的，之间没有线缆连接，因此它们大多是将每个太阳能路灯控制器都连接一个无线通信模块，包括公网通信模块、Wifi通信模块、ZigBee通信模块。这种方式虽然能够实现路灯的远程监控，但是增加了每一盏路灯的成本，并且现在无线电环境非常复杂，公用频率上的无线通信很容易受到干扰。
[0005]当局部区域内的路灯通过线缆连接时，可以考虑将连接线缆作为通信链路。在这里，就是电力线。
[0006]在电力线内传输载波信号，存在着阻抗严重失配的问题。这就直接导致载波通信机输出功率的设计不可能过大。因此，电力线内实际传输的载波信号功率都很弱小。而电力线内的干扰噪声和脉冲大多来自电力线配电网络内的大功率用电设备，以及这些设备通过高压开关随机性“接入”或“断开”，功率都很大。这两种强弱信号的功率之差可高达50分贝以上。即使两信号在电力线内混合叠加也会在频率、幅度等指标上绝对以强干扰噪声为主，弱的载波信号只能通过叠加，轻微地改变强干扰噪声的幅度。但通过专用电路或仪表对其进行直接分离和测定将是非常困难的工作。虽然电力线内实际传输的受强干扰的载波信号十分复杂而且无法预知，也很难用一种稳定的信号具体描述，考虑到任何复杂的信号都可以根据付里叶变换分解为若干个不同频率不同幅度正弦波信号的原理，我们可以把电力线内实际传输的受强干扰噪声或脉冲伤害的载波信号，简化为两列幅度相差50db，频率不同的正弦波信号的叠加。叠加后的信号频率、幅度都以强正弦波信号为主，弱的正弦波信号通过叠加微弱改变强正弦波的幅度来附加自身的信息。以下两种叠加波形的描述可等价于电力线内所有受强干扰噪声伤害的载波信号波形。
[0007]第一种叠加波形是当强正弦波频率低于弱正弦波频率时出现。可描述为:在一个强正弦波周期内，其幅度随着多个周期的弱正弦波幅度变化而微弱变化，这种强正弦波幅度的微弱变化携带了弱正弦波信号的信息。
[0008]第二种叠加的波形是当强正弦波频率高于弱正弦波频率时出现。可描述为:多个周期的强正弦波幅度在一个弱信号周期内作微弱变化。并通过这种变化来携带弱正弦波信号信息。我们很容易看出这两种信号波形描述，虽然都来自同一个波形叠加原理，但波形结构却有实质的不同。假如我们设计了一种抑制强正弦波电路，它可以有效的抑制比弱正弦波频率低的强正弦波信号，而提升频率较高弱的正弦波信号。但当这两个强弱正弦波信号频率对换时强正弦波信号反而被提升，增强，而弱正弦波信号却被抑制。这就得到相反的结果。因而，以上论述的抑噪方法是有严格的先决条件的。
[0009]所以，只有将信道内存在的强、弱正弦波的相互频率高低，必须有效、准确、随机地判断和完成分时处理。这里的强与弱代表的是干扰噪声和通讯信号。这才能在整个信道内有效抑制强正弦波信号，是改善信噪比的关键。
[0010]如上所述，由于两路强弱正弦波信号幅度相差高达50分贝，它们之间相互频率高低判断，应当先测定强、弱正弦波的频率，再去选择抑噪的方法。现有技术中的电路设计是无法实现的。
[0011]另外，太阳能路灯将自身多余的电量送到电网，当自身发电量不足时从电网取电，这种工作方式也会在电力线中产生噪声。
[0012]中国专利申请《物联网LVD路灯城市照明控制系统》(CN 102427651 A)，其中公开了使用电力载波用于城市照明控制系统，但并没有对电力险种的干扰提出有效的剔除办法。
【发明内容】
[0013]为了解决上述技术问题，本发明设计了一种局域网络，采用电力线作为信息传输通道，并有效去除电力线中的干扰，从而实现了局部区域内太阳能路灯的有效网络连接。
[0014]本发明采用的技术方案是:一种基于电力线传输的太阳能路灯局域网络，多个太阳能路灯各自配套太阳能电池板、风能发电设备及包括处理器的控制板，路灯间通过电力线连接，关键在于:在每个太阳能路灯的控制板上设置电力线通信模块和电力线载波信道降噪电路，在每个变压器工作范围内，至少设置一个太阳能路灯作为局域网主站，其他太阳能路灯作为终端站。
[0015]进一步地:所述电力线载波信道降噪电路包括高通滤波器、额定电平限幅器电路、分时处理通道模块、第一抑制电路、第二抑制电路以及差分混合器。
[0016]电力线载波信道降噪电路的降噪过程包括以下步骤:
A、从接收点引出的载波信号引入高通滤波器，消除混在载波信号中的在频率区间下限内的干扰信号、获得高于频率区间下限值的掺杂强干扰噪声信号与载波信号的混合信号；
B、将混合信号通过额定电平限幅器电路进行限幅，获得在额定电平范围内的限幅混合信号;
C、将限幅混合信号引入分时处理通道模块，该模块中包括强干扰噪声信号与载波信号的频率的比较电路、和根据比较电路的逻辑值决定的两条信息通道出口:强干扰噪声信号频率低于载波信号频率情况下的通道出口和强干扰噪声信号频率高于载波信号频率情况下的通道出口，进入分时处理；
D、引入强干扰噪声信号频率低于载波信号频率的通道混合信号进入第一抑制电路进行限幅降噪处理得到抑噪后混合信号a，然后转送到差分混合电路； E、引入强干扰噪声信号频率高于载波信号频率的通道混合信号进入第二抑制电路对限幅信号进行处理，以获得抑噪后混合信号b，然后转送到差分混合器；
F、抑噪后混合信号a与抑噪后混合信号b两路信号通过差分混合器进行差分混合；
G、将差分混合后的信号输出，完成降噪处理过程。
[0017]进一步地，作为局域网主站的太阳能路灯的控制板上设置GPS模块、无线通信模块；太阳能路灯的太阳能电池板配套设置太阳跟踪系统。
[0018]由于配电变压器对电力载波信号有阻隔作用，所以电力载波信号只能在一个配电变压器区域范围内传送，基于此限制，本发明将局域网的范围限定在每个变压器工作范围内。由于变压器工作范围的大小不同，根据此范围内路灯的数量和位置布局，可以设置一个或多个局域网络，每个局域网络中有一个网络主站，其他为网络终端站。
[0019]采用电力线作为信息传输通道，充分利用现有资源，无需搭建另外的网络，降低了成本。
[0020]采用电力线载波信道降噪电路，在电力线载波信道内，有效地实现了弱小的载波信号在整个载波频带内不被抑制的大前提下，对强干扰噪声进行有效地衰减，当把强噪声干扰抑制到一定电平之后，再对载波信号提取并给予有效放大，最终使信道内传输载波信号的信噪比获得提升，大大提高了网络的可靠性。
[0021]只有主站设置GPS模块，可以