一种多频段电力线载波通讯系统及其通讯方法与流程

本发明涉及通讯领域，具体涉及一种多频段电力线载波通讯系统及其通讯方法。

背景技术：

1、电力线载波通信技术(power line communication)是在电力线路上增加载波信号进行信息传输。发射方将数字信号转化为载波信号，通过耦合装置输入到电力系统中，接收方则利用耦合装置将载波信号取出并转换为数字信号，以达到信息交互的目的。随着智能家居的发展，目前市面上plc频段分为多种，彼此之间相互干扰，互不通讯，其中主流的一种是窄带plc，其主要工作在频率≤500khz频段，一种是宽带plc，其主要工作在频率＞500khz频段，标准ieee.1901.1规定了面向物联网场景的设备工作频率在中频，即500khz至12mhz之间，其中根据方案不同又可分为500khz-6mhz和6-12mhz。

2、当用户家中存在两种不同频段的plc设备，则会互相影响通讯，对于不同频段的plc设备需要单独布线，并用隔离器作为信号隔离，设置成本较大；或者对不同频段的plc信号进行延时发送，但是器件受生产、温度、湿度或其他因素影响，导致不同设备之间通讯延时时间存在差异，使得设备之间通讯不统一，无法在相同时间段内交互信息，容易导致数据错乱和丢包，进而影响plc通讯系统的稳定性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种多频段的电力线载波通讯系统，旨在改善现有不同频段的plc设备因重新布线而导致成本高的问题，以及改善延时时间不稳定，容易导致数据错乱甚至丢包等现象的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种多频段电力线载波通讯系统的通讯方法，包括以下步骤

4、s1将低频plc数据和高频plc数据分割成相应的数据包，并准备进行数据发送；

5、s2检测交流电的过零点信号，若检测到过零点信号则记录此时刻为t1，进行步骤s3，若在一个市电周期内均检测不到过零点信号，则判断工作异常，结束收发状态；

6、s3在t1+ft时刻开始对高频段plc数据进行过滤、接收并发送，在发送至t2时刻后，停止发送高频段plc数据，并进行延时t0时刻；

7、s4在t3时刻开始对低频段plc数据进行过滤、接收并发送，在发送至t4时刻后，停止发送低频段plc数据；

8、s5判断数据是否传输完成，传输完成则结束收发状态，传输未完成则回至步骤s2。

9、进一步的，还包括

10、步骤s0设置初始默认ft；

11、步骤s0.1 t2时刻记录电压幅值vf；

12、步骤s0.2计算t2时刻的理论电压值vcb；

13、步骤s0.3判断|vf-vcb|≤5v是否成立，成立则进行步骤s0.4，不成立则进行步骤s0.5；

14、步骤s0.4保持ft，进行步骤s0.6；

15、步骤s0.5利用反三角函数计算vf对应的电路时刻，再计算需要补偿的时间差值并赋值给ft，进行步骤s0.6；

16、步骤s0.6输出ft至步骤s3。

17、进一步的，所述理论电压值vcb的计算公式为：

18、

19、进一步的，所述vf对应的电路时刻的计算公式为：

20、

21、所述t为vf对应的电路时刻。

22、进一步的，所述t0为0.5ms。

23、为实现上述目的，本发明还采用以下技术方案：

24、一种多频段电力线载波通讯系统，包括信号耦合单元、开关单元、电压检测单元、电压幅值反馈单元、控制单元、第一plc单元、第二plc单元和供电单元；

25、所述电压幅值反馈单元连接在火线和控制单元的信号输入端之间，所述电压幅值反馈单元取得采样电压传输给控制单元；

26、所述电压检测单元和信号耦合单元电性连接在火线和零线上，所述电压检测单元的信号输出端与控制单元的信号输入端电性连接，所述电压检测单元检测交流电的过零点信号，并传输给控制单元；

27、所述控制单元的输出端与开关单元的控制端电性连接，所述控制单元控制开关单元的通断；

28、所述信号耦合单元的输出端与开关单元的信号输入端电性连接，

29、所述开关单元的第一输出端与第一plc单元的输入端电性连接，所述开关单元的第二输出端与第二plc单元的输入端电性连接，所述第一plc单元和第二plc单元对plc信号进行过滤、接收和发送，并均与控制单元的信号输入端电性连接；

30、所述供电单元为开关单元、电压检测单元、第一plc单元、第二plc单元、控制单元进行供电。

31、进一步的，所述开关单元包括双刀双掷开关芯片2u1和电容2c1，所述供电模块的供电输出端与电容2c1的一端和双刀双掷开关芯片2u1的引脚1电性连接，所述控制单元的输出端与双刀双掷开关芯片2u1的引脚2电性连接，所述信号耦合单元的输出端与双刀双掷开关芯片2u1的引脚3和引脚4电性连接，所述双刀双掷开关芯片2u1的引脚6和引脚7与第一选频单元的输入端电性连接，所述双刀双掷开关芯片2u1的引脚8和引脚9与第二选频单元的输入端电性连接，所述双刀双掷开关芯片2u1的引脚5和引脚10均接地。

32、进一步的，所述电压检测单元包括电阻1r11、电阻1r14、电阻1r15、电阻1r16、电阻1r17、电阻1r18、电阻1r20、电容1c9和三极管1q1，

33、所述电阻1r14、电阻1r15依次串联在火线上，所述电阻1r17、电阻1r18依次串联在零线上，所述电阻1r15和电阻1r18与电阻1r20、电阻1r16和电容1c9的一端电性连接，所述电阻1r16的另一端与三极管1q1的基极电性连接，所述供电单元的电源输出端与电阻1r11的一端电性连接，所述三极管1q1的集电极与电阻1r11的另一端和控制单元的输入端电性连接，所述三极管1q1的发射极和电阻1r20、电容1c9的另一端均接地。

34、进一步的，所述第一plc单元包括第一选频模块和第一处理单元，所述第一选频单元的信号输入端与开关单元的第一输出端电性连接，所述第一选频单元的信号输出端与第一处理单元电性连接，

35、所述第二plc单元包括第二选频模块和第二处理单元，所述第二选频单元的信号输入端与开关单元的第二输出端电性连接，所述第二选频单元的信号输出端与第二处理单元电性连接，

36、所述第一选频模块和第二选频模块分别对低频段plc信号和高频段plc信号进行筛选；

37、所述第一处理单元和第二处理单元对plc信号进行发送和接收，并均与控制单元的信号输入端电性连接。

38、进一步的，所述电压幅值反馈单元包括电阻1r21、电阻1r22、电阻1r23、电阻1r24、电阻1r25、电阻1r26、电容1c14和二极管1d6，电阻1r21、电阻1r22、电阻1r23、电阻1r24和电阻1r25串联在火线与控制单元的输入端之间，电阻1r26、电容1c14和二极管1d6并联在电阻1r25与控制单元的输入端之间，并接地。

39、采用上述技术方案后，本发明与背景技术相比，具有如下优点：

40、电压检测单元对市电的过零点进行检测，并将过零点信息传输给控制单元，控制单元控制开关单元先后与第一plc单元和第二plc单元进行连接，对低频段的plc信号和高频段的plc信号进行延时过滤、接收和发送，合理安排两种不同频段plc通讯时序，并且不需要进行单独布线，降低成本，适用面更广；并且电压幅值反馈单元对市电电压进行采样，控制单元通过电压幅值以及对应的采样时间，可以有效判断延时时间是否稳定，及时做出时间补偿，确保通讯开始时刻与过零点时间重合，避免数据错乱，能够很好的协调多设备之间的通讯一致性，保障了整体plc通讯的可靠性和稳定性。