专利名称：一种交流电网电器的物联网系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种交流电网电器的物联网系统，其中物联网(The Internet of things)为通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设 备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识 别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，以实现物物相连。
背景技术：
物联网概念在中国是1999年提出的，当时物联网被称为传感网。中科院早在1999 年就启动了“传感网”研究，并已建立了一些适用的传感网。2005年11月27日，在突尼斯 举行的信息社会世界峰会上，国际电信联盟(ITU)发布了《ITU互联网报告2005 物联网》， 正式提出了物联网的概念。简言之，物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思第一，物联网的核心和 基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的一种网络；第二，其用户端延伸和扩 展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。实现电力供电网电器的物联网是物联网的一个基本分支。利用已有的电力线作为 物联网的信息传输线，已有的电力线传控装置以固定功率向电力线传输信息，但电力线路 的阻抗因用电器的随时开关是随时间变化的，且少有规律，导致现有电力线传控装置还不 能很好地适应呈容性、感性、阻性实时变化的城市电网传输线特质，通信距离近、可靠性低 和干扰大；现有电力通信控制方法或协议还不能满足同网多系统、接口重定义等灵活构架 物联网所必须具备的要求。
发明内容有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种满足电力线上阻抗变化条件下进行可 靠通信的交流电网电器的物联网系统。本实用新型采用的技术方案为本实用新型交流电网电器的物联网系统，包括供电电网，作为给定区域内物联网系统的传输媒介；终端传控装置，每一该终端传控装置具有唯一标识，经其收发模块耦接于所述供 电电网，并设有本地通讯口 ；用户终端，具有本地通讯口和/或本地控制口，并相应连接于所述本地通信口、本 地控制口 ；所述收发模块为自适应收发模块，接收所述供电电网反馈的供电电网参量，经所 述终端传控装置处理后调整收发模块的发送功率。依据本实用新型技术方案的交流电网电器的物联网系统，由于采用了自适应收发 模块，可以动态追踪供电电网的变化，尤其是阻抗的变化，进而改变发送功率的增益，克服 供电电网的阻抗实时变化大、干扰种类多、分布不均衡等障碍，满足在复杂电磁环境下数据
3的可靠传输。尤其是基于本方案不必再进行相关通信电路和规约的设计，在供电电网电器中构 建低成本、高可靠性、多系统的电器物联网成为模块化、集成化的简单的组合工作。当然，本 系统需基于交流电网电力线上的模块化双工通信系统、适应不同应用需要的可扩展数字模 拟接口、支持多种常用的通信接口，以及适合电网特性的传输协议，相比来说节约了组网成 本，降低二次开发难度。上述物联网系统，所述终端传控装置还包括耦接于所述供电电网的相位同步模 块，以提供所述收发模块进行信息收发的同步信号。上述物联网系统，所述终端传控装置还包括耦接于所述供电电网的信号检测模 块，以识别供电电网上其他终端传控装置的载波信号。上述物联网系统，所述通讯口优选串行口，所述控制口为用户可定义型模拟或数 字输入或输出接口。上述物联网系统，若所述供电电网为三相电网，则该物联网系统还包括用于互联 各相间通讯的三相互联模块。上述物联网系统，所述三相互联模块包括三套相应耦接于相线与零线间的电力线 通讯口，该电力线通讯口包括自适应收发接口、正弦相位同步接口和识别信号的检测接口。上述物联网系统，所述三相互联模块还设有用于连接上位机的本地通讯接口和用 于连接到互联网上的网络接口。
下面结合说明书附图向书本实用新型的技术方案，其中图1为依据本实用新型技术方案的一种物联网系统的结构原理框图。图2为依据本实用新型技术方案的单相交流电网的单相部分结构框图。图3为依据本实用新型技术方案的三相交流电网的三相部分结构框图。图中1、微处理，2、逻辑运算单元，3、可重定义模拟数字输入输出接口，4、功率可 调发送模块，5、相位同步检测模块，6、信号检测接收模块，7、RS232接口，8、SPI接口，9、 TCP/IP网络接口。
具体实施方式
参照说明附图1，其示出了一种交流电网电器的物联网系统，包括供电电网，作为给定区域内物联网系统的传输媒介；终端传控装置，每一该终端传控装置具有唯一标识，经其收发模块耦接于所述供 电电网，并设有本地通讯口 ；用户终端，具有本地通讯口和/或本地控制口，并相应连接于所述本地通信口、本 地控制口 ；所述收发模块为自适应收发模块，接收所述供电电网反馈的供电电网参量，经所 述终端传控装置处理后调整收发模块的发送功率。在图2所示的单相交流电网中，终端传控装置可认为是连接在电力相线与零线之 间，当然，也可以把所说的终端传控装置模块化，形成终端传控模块(图1中的Al、An、Bm、
4Cq)，根据需要，可在给定区域内设置多个。每个终端传控装置可以连接一个或者多个用户 终端，如图1中的用电器，用户终端根据应用对象而分成多个应用系统，信号的强度和信号 的类别不同，需要对其进行调制或者作其他处理，便于网络的传输，在本方案中，自然是在 供电网上传输。 所述终端传控装置还包括耦接于所述供电电网的相位同步模块，以提供所述收发 模块进行信息收发的同步信号，配置于所述收发模块，为信息收发提供同步信号。在图2、3 中相应的配有相位同步检测模块5，以检测供电电网上的同步信号。进一步地，所述终端传控装置还包括耦接于所述供电电网的信号检测模块，以识 别供电电网上其他终端传控装置的载波信号。本地通讯接口外接多种应用系统，或者说是物联网中的物以及上位机，比如个人 电脑。本地控制口和本地通讯口都连接于终端传控装置的控制器上，控制器则可以选择微 处理器、工业控制机、嵌入式处理器，以及其他的逻辑控制元件。本地通信口可以选用RS232 接口、RS485接口，也可以选用SPI通讯硬件接口。可重定义的模拟或数字输入输出接口， 提供相应的控制接口。终端传控装置用于通过单相或三相交流电力线接收和发送应用系统间的通信信 号，并能够同时进行通信和同步信号的检测识别。所说的终端传控装置可模块化，以简化结 构，集成终端传控装置元器件的实用模块为一厚约7mm面积小于3. 9平方厘米的密封插接 模块；方便地嵌入到电器内部做通信终端或直接测控。参考说明书附图3，若所述供电电网为三相电网，则该物联网系统还包括用于互联 相间通讯的三相互联模块。该三项互联模块把不同相线间的信息转发到另外的相线去，实 现了不同相线间的信息中继互换功能，形成相间信息的传输。所述终端传控装置还包括耦接于所述供电电网的信号检测模块，以识别供电电网 上其他终端传控装置的载波信号所述三相互联模块还设有用于连接上位机的本地通讯接口和用于连接到互联网 的网络接口。本地通信具备RS232 (或可扩展RS485)、SPI的ModBus、SMBus串行通信和RJ45 接口的TCP/IP的网络通信功能。通过该模块的桥接，很容易把构建的物联网接入已有的主 干互联网，构成更大的地区网、行业网或全球网。为了提供较高的服务质量，终端传输装置和三相互联模块可以配置竞争侦听、传 输线自适应和同网不同应用系统识别的程序功能模块。竞争侦听功能是为避免多主系统或不同系统间可能出现的同发干扰，规定了每 次发送前先侦听本位地址个位码+1个同步空闲，再发送竞争码后进入正式发送的控制手 段；从而具备了不会因同时发送数据的相互干扰造成误码的功能。传输线自适应功能是用微处理器检测电力传输线实时输出效果，了解当前电力 线阻抗现状，进而动态调整发送功率以保证通讯距离、稳定通信可靠性的措施。是针对电力 线的阻抗实时巨幅变化的传输线特点，而设计的适应性功能，所说的收发模块设有调节其 发送功率的自动增益控制电路，以满足数据传输的自适应，拓展本方案的适用范围。同网不同应用系统识别的功能是采用侦听、检测和设置同一变压器供电台区 (也就是给定区域)中不同应用系统间的识别设置。实现同在一个电力网中的不同系统具 备不同的识别设置和指令解析方式，借以保障同网不同系统间的通信互不可识、互不串扰
5的功能。现以使用本方案构建一个供电台区的供暖表的远抄远测物联网系统为例说明本 物联网系统的工作原理。在每个供热户表内安装一采集温度传感器模拟量的终端传控装置 /模块，电力线通信端或者说收发模块耦接到家用照明电路的相零线间。针对不同家庭所使 用的输电线路可能分布在不同相线内的状况，在上一层把变压器附近的3相4线接入三相 互联模块。在三相互联模块的本地通信口连接一台安装有测控软件的计算机。构建上位机， 编辑计算机软件，收发符合标准ModBus、SMBus规约的测控指令，不需要铺设测控信息线就 可以构建本台区供热用户表的远抄远测的物联网系统。所说的收发模块采用具有自适应功能的收发模块，以实时地调整不同时段的发送 功率，满足物联网系统信息传输的需要。
权利要求一种交流电网电器的物联网系统，包括供电电网，作为给定区域内物联网系统的传输媒介；终端传控装置，每一该终端传控装置具有唯一标识，经其收发模块耦接于所述供电电网，并设有本地通讯口和本地控制口；用户终端，具有本地通讯口和/或本地控制口，并相应连接于所述本地通信口、本地控制口；其特征在于所述收发模块为自适应收发模块，接收所述供电电网反馈的供电电网参量，经所述终端传控装置处理后调整收发模块的发送功率。
2.根据权利要求1所述的物联网系统，其特征在于所述终端传控装置还包括耦接于 所述供电电网的相位同步模块，以提供所述收发模块进行信息收发的同步信号。
3.根据权利要求2所述的物联网系统，其特征在于所述终端传控装置还包括耦接于 所述供电电网的信号检测模块，以识别供电电网上其他终端传控装置的载波信号。
4.根据权利要求3所述的物联网系统，其特征在于所述通讯口优选串行口，所述控制 口为用户自定义型模拟或数字输入输出接口。
5.根据权利要求4所述的物联网系统，其特征在于若所述供电电网为三相电网，则该 物联网系统还包括用于互联各相间通讯的三相互联模块。
6.根据权利要求5所述的物联网系统，其特征在于所述三相互联模块包括三套相应 耦接于相线与零线间的电力线通讯口，该电力线通讯口包括自适应收发接口、正弦相位同 步接口和识别信号的检测接口。
7.根据权利要求6所述的物联网系统，其特征在于所述三相互联模块还设有用于连 接上位机的本地通讯接口和用于连接到互联网上的网络接口。专利摘要本实用新型公开了一种交流电网电器的物联网系统，包括供电电网，作为给定区域内物联网系统的传输媒介；终端传控装置，每一该终端传控装置具有唯一标识，经其收发模块耦接于所述供电电网，并设有本地通讯口；用户终端，具有本地通讯口和/或本地控制口，并相应连接于所述本地通信口、本地控制口；所述收发模块为自适应收发模块，接收所述供电电网反馈的供电电网参量，经所述终端传控装置处理后调整收发模块的发送功率。依据本实用新型技术方案的物联网系统满足电力线上阻抗变化条件下进行可靠通信。
文档编号H02J13/00GK201750224SQ201020280719
公开日2011年2月16日 申请日期2010年8月4日 优先权日2010年8月4日
发明者汪劲川, 汪子玙 申请人:汪劲川;汪子玙