电力线通信设备和方法以及使用电力线通信设备和方法的负载电力监测设备和方法
【专利摘要】提供一种使用电力线通信设备和方法的负载电力监测设备和方法。所述电力线通信设备能够经由简单电路结构通过将数据信号加载在经过电力线供应的电流信号上来执行电力线通信。电力线通信设备包括：传输单元，被构造为产生数据信号，并通过电力线传输数据信号，其中，数据信号将通过电力线供应的电流信号用作载波；接收单元，被构造为通过电力线接收由传输单元产生的数据信号。
【专利说明】电力线通信设备和方法以及使用电力线通信设备和方法的 负载电力监测设备和方法
【技术领域】
[0001] 本公开的实施例涉及一种电力线通信（PLC)设备和方法，更具体地讲，涉及一种 被构造为在通过被构造为供电的电力线供电的同时执行通信的电力线通信设备和方法。
【背景技术】
[0002] 电力线通信设备通过已经提供的电力线来执行通信，并因此不需要另外的布线工 作。电力线能够到达无线技术不能到达的地下室或其他封闭的区域。结果，在很多领域中， 正在采用使用电力线通信的通信网络。例如，电力线通信正被改成用于将通信网络形成为 家庭网络的方法。
[0003] 然而，这种电力线通信通过将数据信号加载在电压信号上来执行通信，并因此诸 如各种滤波器、变压器和二极管的外围电路被用于将数据信号加载在电压信号上。结果，电 路的结构变得复杂，且由于需要除了电路结构以外的另外的组件用于通信，因此产品成本 增加。
【发明内容】
[0004] 技术问题
[0005] 因此，本公开的一方面提供一种被构造为将数据信号加载在通过电力线供应的电 力的电流信号上的电力线通信设备，并因此可通过更简单的电路结构来执行电力线通信。
[0006] 本公开的另外的方面将在以下描述中被部分地阐述，并将部分地从所述描述明 显，或通过本公开的实践被学习到。
[0007] 解决方案
[0008] 根据本公开的一方面，电力线通信设备包括传输单元和接收单元。传输单元可被 构造为产生数据信号并通过电力线传输数据信号，其中，电力线供应包括通过电力线供应 的作为载波的电流信号的电力。接收单元可被构造为通过电力线接收由传输单元产生的数 据信号。
[0009] 数据信号可被构造为表示通过电力线被供应电力的负载的状态信息。
[0010] 负载的状态信息可以是以下信息中的至少一个：负载的开/关状态信息、关于负 载的耗电量的信息以及关于负载的耗电模式（pattern)的信息。
[0011] 多个传输单元可被安装为与多个负载相应。
[0012] 传输单元可耦接在同心插头和负载的插头之间，以便电连接到同心插头和负载的 插头。
[0013] 接收单元可安装在所述多个负载被共同连接到的节点上。
[0014] 所述多个负载被共同连接到的节点可包括被构造为向所述多个负载供应电力的 配电盘。
[0015] 传输单元可包括电流传感器、信号产生单元、开关和电阻器。电流传感器可被构造 为检测正供应给负载的电流量。信号产生单元可被构造为基于由电流传感器感测的电流量 来产生表示负载的状态信息的数据信号。开关可被构造为通过由信号产生单元产生的数据 信号而被接通/断开。电阻器可与开关串联连接，使得当开关接通时电流流过电阻器。
[0016] 接收单元可包括电流传感器和信号处理单元。电流传感器可被构造为通过检测流 过电力线的电流量来检测通过电力线接收的数据信号。信号处理单元可被构造为基于由电 流传感器检测的电流量来恢复数据信号。
[0017] 根据本公开的另一方面，一种使用电力线通信的负载电力监测设备包括传输单 元、接收单元和控制单元。传输单元可被构造为产生表示负载的状态信息的数据信号，并通 过供应包括电流信号的电力的电力线传输数据信号，其中，数据信号将通过电力线供应的 电流信号用作载波。接收单元可被构造为通过电力线接收由传输单元产生的数据信号。控 制单元可被构造为通过从通过接收单元接收的数据信号确定负载的状态信息来确定负载 的状态。
[0018] 负载的状态信息可以是以下信息中的至少一个：负载的开/关状态信息、关于负 载的耗电量的信息以及关于负载的耗电模式的信息。
[0019] 多个传输单元可被安装为与多个负载相应。
[0020] 传输单元可耦接在同心插头和负载的插头之间，以便电连接到同心插头和负载的 插头。
[0021] 接收单元可安装在负载被共同连接到的节点上。
[0022] 负载被共同连接到的节点可包括被构造为向负载供应电力的配电盘。
[0023] 传输单元包括电流传感器、信号产生单元、开关和电阻器。电流传感器可被构造为 检测被供应给负载的电流量。信号产生单元可被构造为基于由电流传感器感测的电流量来 产生表示负载的状态信息的数据信号。开关可被构造为通过由信号产生单元产生的数据信 号被接通/断开。电阻器可与开关串联地连接，使得当开关接通时电流流过电阻器。
[0024] 接收单元可包括电流传感器和信号处理单元。电流传感器可被构造为通过检测流 过电力线的电流量来检测通过电力线接收的数据信号。信号处理单元可被构造为基于由电 流传感器检测的电流量来恢复数据信号。
[0025] 根据本公开的另一方面，一种电力线通信方法如下。可产生数据信号，并可通过供 应包括电流信号的电力的电力线来传输数据信号，其中，数据信号将通过电力线供应的电 流信号用作载波。数据信号可通过电力线被接收。
[0026] 数据信号可被构造为表示通过电力线被供应电力而进行操作的负载的状态信息。
[0027] 负载的状态信息可以是负载的开/关状态信息、关于负载的耗电量的信息以及关 于负载的耗电模式的信息中的至少一个。
[0028] 根据本公开的另一方面，一种负载电力监测方法如下。可产生包括负载的状态信 息的数据信号，并可通过供应包括电流信号的电力的电力线传输数据信号，其中，数据信号 将通过电力线供应的电流信号用作载波。数据信号可通过电力线被接收。负载的状态信息 可从数据信号转换。
[0029] 负载的状态信息可以是负载的开/关状态信息、关于负载的耗电量的信息以及关 于负载的耗电模式的信息中的至少一个。
[0030] 根据本公开的另一方面，一种用于连接到封闭场所中的负载的设备包括传输单 元。传输单元产生数据信号，并通过供应包括电流信号的电力的电力线将数据信号传输到 封闭场所中的负载。数据信号将通过电力线供应的电流信号用作载波。数据信号表示负载 的电力信息。
[0031] 根据本公开的另一方面，一种方法如下。可产生数据信号，并通过供应包括电流信 号的电力的电力线将数据信号传输到封闭场所中的负载。数据信号将通过电力线供应的电 流信号用作载波。数据信号表示负载的电力信息。
[0032] 有益效果
[0033] 如上所述，通过将在电力线上供应的电力的电流信号用作载体来传输/接收数据 信号，可通过更简单的电路结构来执行电力线通信。
【专利附图】
【附图说明】
[0034] 从以下结合附图进行的实施例的描述，本公开的这些和/或其他方面将变得清楚 和更易于理解，其中：
[0035] 图1是根据本公开的一个实施例的电力线通信的示图。
[0036] 图2是示出图1上示出的同心插头、传输单元和插头的耦接状态的示图。
[0037] 图3是图1上示出的传输单元和接收单元的电路构造的电路图。
[0038] 图4示出了用于针对图3上示出的电力线通信产生、传输、接收和恢复数据信号的 处理的波形。
[0039] 图5是根据本公开的一个实施例的在电力线通信中所处理的数据信号的结构的 示图。
[0040] 图6是示出根据本公开的一个实施例的使用电力线通信的负载电力监测方法的 流程图。
【具体实施方式】
[0041] 现在将详细说明本公开的实施例，在附图中示出了实施例的示例，其中，相同的参 考标号始终是指相同的元件。
[0042] 图1是根据本公开的实施例的电力线通信设备的示图。如图1中所示，从外部电 力供应源将电力供应给家庭（或营业场所）100,并由家庭100中的配电盘102将电力传送 到同心插头、插座或电源插座104。插头104表示例如设置在卧室、客厅或厨房中的墙壁插 座或电源插座。通过同心插头104将电作为能量供应给家庭100内部的家用电器106,或者 家庭电器106通过连接到同心插头104的多标签（multi-tab)或电源板108接收电力。家 用电器106表不消耗电力的负载。
[0043] 在本公开的实施例中，当将家用电器106的插头110插入到多标签108或同心插 头104的插座时，传输单元112耦接在同心插头104和插头110之间。传输单元112通过 将包括在被供应给家用电器106的电力中的电流信号用作载波来产生示出家用电器106的 状态信息的数据信号，并通过电力线114发送所述数据信号。将传输单元112安装在每个 家用电器106的每个插头110上，并且通过传输单元112,可单独地获得每个家用电器106 的状态信息。接收单元302 (图3)安装在配电盘102上，并接收在传输单元112上产生的 经过电力线114传输的数据信号。控制单元116从通过接收单元接收的数据信号恢复并 获得家用电器106的状态信息。控制单元116是被构造为执行负载电力监测的设备，并且 所述设备可实现在智能手机或家庭服务器上，或可实现在电力供应源的电力供应控制系统 上，其中，所述负载电力监测通过收集家用电器106的状态信息来确定每个家用电器106的 状态。可基于负载电力监测的结果建立针对每个家用电器106的耗电节省策略或电力供应 策略以执行需要的控制。
[0044] 图2是示出如图1上示出的同心插头104、传输单元112和插头110的耦接的示 图。如图2中所示，可插入插头110的插入孔112a形成在传输单元112的一侧，同时端子 112b以被插入到同心插头104的这种方式从传输单元112伸出，并且端子112b被设置在传 输单元112的另一侧。插入孔112a和端子112b在传输单元112内部电连接。因此，当插 头110被插入到插入孔112a并且端子112b被插入到同心插头104时，电力可通过同心插 头104、传输单元112和插头110被供应给家用电器106。传输单元112包括被构造为产生 数据信号并传输所述数据信号的电路，其中，所述数据信号将通过电力线供应的电力的电 流信号用作载波。
[0045] 图3是传输单元112和接收单元302的电路图。传输单元112与每个家用电器 106 -一相应地安装，并且当多个传输单元112被安装时，所述多个传输单元112被并联连 接。接收单元302安装在多个传输单元112被共同连接到的节点上。例如，如图1中所示 和以上所描述的，可将一个接收单元302安装在向家用电器106供应电力的配电盘102上。
[0046] 传输单兀112包括电流传感器304 (第一电流传感器）、信号产生单兀306、开关 308、电阻器310和电源312。电流传感器304检测被供应给家用电器106的电流量，以获得 家用电器106的状态信息。例如，家用电器106的状态信息可以是家用电器106的开/关状 态信息、电流（电力）消耗量信息或耗电模式信息。信号产生单兀306基于由电流传感器 304检测的电流量来产生示出家用电器106的状态信息的脉冲信号的形式的数据信号。信 号产生单元306可由微型计算机单元（MCU)来实现，并可加载有预定算法，该预定算法被构 造为将检测到的电流量转换为与检测到的电流量相应的脉冲信号的形式的数据信号。信号 产生单元306基于上述算法产生与检测到的电流量相应的数据信号。在信号产生单元306 中产生的脉冲信号的形式的数据信号用于接通/断开开关308。也就是说，在数据信号的高 电平部分，开关308接通，在数据信号的低电平部分，开关308断开。当开关308接通时，电 流流经电阻器310和被闭合的开关308。因此，每次开关308闭合时，就形成脉冲信号。脉 冲信号将供应给家用电器106的电流信号用作载波，并且一系列脉冲信号的组合形成数据 信号。可用继电器或高功率半导体开关器件（例如，绝缘栅双极晶体管：IGBT)来实现开关 308。电源312被构造为向信号产生单元306供应电力。
[0047] 接收单元302包括电流传感器314(第二电流传感器）、信号处理单元316和电源 318。电流传感器314检测通过配电盘102供应的电量，并能够直接读取由传输单元112产 生并被加载在电力线114的电流信号上的通过电流传感器314的数据信号（数据信号的接 收）。信号处理单元316基于由电流传感器314检测的电力线114的电流量来恢复数据信 号，并将恢复的数据信号传输到控制单元116。对于以上情况，信号处理单元316加载有与 加载在信号产生单元306上的算法相同的算法。
[0048] 控制单元116分析从接收单元302的信号处理单元316传输的数据信号，以获得 家用电器106的状态信息，诸如，负载的开/关状态信息、关于耗电量的信息或关于耗电模 式的信息。对于以上情况，控制单兀116加载有与加载在信号产生单兀306和信号处理单 元316上的算法相同的算法。控制单元116收集每个家用电器106的状态信息，并执行负 载电力监测来确定每个家用电器106的状态。可基于负载电力监测的结果建立针对每个家 用电器106的耗电节省策略或电力供应策略以执行需要的控制。
[0049] 图4是示出针对图3中示出的电力线通信设备产生、传输、接收和恢复数据信号的 处理的示图。图4的（A)上示出的波形被称为供应给家用电器106的电流的波形，S卩，在 家用电器106上消耗的电流的波形。可通过波形本身来确定家用电器106的开/关状态、 耗电量和耗电模式。例如，当在电流波形上电流量接近0的部分持续了比特定时间段长的 时间段时，可确定家用电器106处于关闭状态或空闲状态。另外，可获得与耗电高或低的时 间相关的信息。图4的等式（B)是与通过图3的电流传感器304检测的电流量相应的数据 信号的示例。例如，当在电流传感器304上检测到的电流量约为1.2A(安培）时，信号产生 单元306根据预定算法产生与1. 2A相应的数据信号，例如，数据信号"0010110101"。与检 测到的电流量相应的数据信号的格式符合按所述算法指定的规则，并且数据信号的格式可 依据指定的规则的方式而变化。如图4的波形（C)中所示，信号产生单元306将数据信号 "0010110101"用作开关控制信号，来接通/断开开关308。也就是说，如图4的波形（C)中 所示，在数据信号的"0"部分，不产生脉冲（开关308断开），但是通过在数据信号的"1"部 分产生脉冲（开关308接通），产生脉冲信号。通过使用脉冲信号，开关308接通/断开。 如图4的波形（D)中所示，通过接通/断开开关308,数据信号"0010110101"被加载在图4 的波形（A)的电流信号上。接收单元302通过接收并转换被加载在电力线的电流信号上的 数据信号，来获得与图4的（E)中示出的数据信号相同的数据信号"0010110101"。控制单 元116通过接收并分析恢复后的数据信号"0010110101"，能够确定在家用电器106中使用 的电流量约为1.2A。
[0050] 图5是示出根据本公开的实施例的在电力线通信设备中所处理的数据信号的结 构的示图。如图3中所示和以上所描述的，至于根据本公开的实施例的电力线通信设备， 由于从多个传输单元112传输的信号被信号接收单元302接收，并随后被传输到控制单元 116,因此从每个传输单元112传输的数据信号需要彼此进行区分。此外，从多个传输单元 112传输的数据信号可彼此叠加，因此如果当信号彼此叠加时发生错误，则可能需要准备工 作。结果，在本公开的一个实施例中，使用具有图5中示出的结构的数据信号（包）。
[0051] 如图5上所示，根据本公开的一个实施例的数据信号包括头502、负载识别码504、 数据506、错误校正码508和E0F(文件尾）510。头502和E0F510分别表示数据信号的开 始和结束。负载识别码504被构造为识别相应信号是从哪个负载（即，从家用电器106中 的哪一个）传输的。预先将唯一识别码分配给每个传输单元112。通过确定传输单元112 中的哪一个传输单元经由同心插头104或多标签108被连接到家用电器106中的特定的一 个，可通过分析从特定的传输单元112传输的数据信号将通过相应的传输单元112连接到 同心插头104或多标签108的家用电器106的状态信息区分开来。数据506被称为由电流 传感器304检测到的被供应给家用电器106的电流量的数据。错误校正码508被提供用于 为当从多个传输单元112传输的信号彼此叠加时可能发生的错误做准备。处理这些错误的 其他方法包括重复地传输数据信号的方法、以足够短的时间段传输数据信号的方法以及允 许在数据信号的脉冲部分中信号电平明显大于噪声分量的方法。
[0052] 图6是示出根据本公开的实施例的使用电力线通信的负载电力监测方法的流程 图。在图6中，操作602和604是在传输单元112中执行的处理，操作606和608是在接收 单元302中执行的处理，操作610是在控制单元116中执行的处理。
[0053] 如图6中所示，通过传输单元112的电流传感器304检测被供应给家用电器106 的电流量，来从检测到的电流量获得家用电器106的状态信息（602)。传输单元112的信号 产生单元306基于由电流传感器304检测到的电流量通过预定算法产生数据信号，并传输 被加载在电力线的电流信号上的数据信号（604)，其中，所述数据信号以示出家用电器106 的状态信息的脉冲信号的形式被提供。
[0054] 接收单元302的电流传感器314检测通过配电盘102供应的电量，并通过电流传 感器314的电流检测来直接接收在传输单元112中产生并被加载在电力线的电流信号上的 数据信号（606)。信号处理单元316将数据信号转换为由电流传感器314检测的电力线的 电流量，并将转换的数据信号传输到控制单元116(608)。
[0055] 控制单元116通过分析从接收单元302的信号处理单元316传输的数据信号来执 行负载电力监测，以获得家用电器106的状态信息，诸如负载的开/关状态信息、关于耗电 量的信息或关于耗电模式的信息（610)。通过负载电力监测方法，控制单元116收集每个家 用电器106的状态信息，基于每个家用电器106的状态信息建立耗电节省策略或电力供应 策略，诸如负载的开/关状态信息、关于耗电量的信息或关于耗电模式的信息，并且，根据 建立的策略，耗电或电力供应可被控制。
[0056] 虽然已示出并描述了本公开的一些实施例，但是本领域的技术人员将理解，可在 不脱离本公开的原理和精神的情况下，在这些实施例中作出改变，其中，本公开的范围在权 利要求及其等同物中限定。
【权利要求】
1. 一种电力线通信设备，包括： 传输单元，被构造为产生数据信号，并通过供应包括电流信号的电力的电力线来传输 数据信号，其中，数据信号将通过电力线供应的电流信号用作载波； 接收单元，被构造为通过电力线接收由传输单元产生的数据信号。
2. 如权利要求1所述的电力线通信设备，其中，数据信号被构造为表示通过电力线被 供应电力的负载的状态信息。
3. 如权利要求2所述的电力线通信设备，其中，负载的状态信息是以下信息中的至少 一个：负载的开/关状态信息、关于负载的耗电量的信息以及关于负载的耗电模式的信息。
4. 如权利要求1所述的电力线通信设备，其中，存在分别用于多个负载的多个传输单 元，并且每个传输单元被安装为与各自的负载相应。
5. 如权利要求1所述的电力线通信设备，其中，传输单元耦接在同心插头和负载的插 头之间，以便电连接到同心插头和负载的插头。
6. 如权利要求1所述的电力线通信设备，其中，存在多个负载，并且接收单元安装在所 述多个负载被共同连接到的节点上。
7. 如权利要求6所述的电力线通信设备，其中，所述多个负载被共同连接到的节点包 括被构造为向所述多个负载供应电力的配电盘。
8. 如权利要求1所述的电力线通信设备，其中，传输单元包括： 电流传感器，被构造为检测正供应给负载的电流量； 信号产生单元，被构造为基于由电流传感器检测的电流量来产生表示负载的状态信息 的数据信号； 开关，被构造为通过由信号产生单元产生的数据信号而被接通/断开； 电阻器，与开关串联连接，使得当开关接通时电流流过电阻器。
9. 如权利要求1所述的电力线通信设备，其中，接收单元包括： 电流传感器，被构造为通过检测流过电力线的电流量来检测通过电力线正接收的数据 信号； 信号处理单元，被构造为基于由电流传感器检测的电流量来恢复数据信号。
10. -种电力线通信方法，包括： 产生数据信号，并通过供应包括电流信号的电力的电力线来传输数据信号，其中，数据 信号将通过电力线供应的电流信号用作载波； 通过电力线接收数据信号。
11. 如权利要求10所述的电力线通信方法，其中，数据信号被构造为表示通过经由电 力线被供应电力而进行操作的负载的状态信息。
12. 如权利要求11所述的电力线通信方法，其中，负载的状态信息是以下信息中的至 少一个：负载的开/关状态信息、关于负载的耗电量的信息以及关于负载的耗电模式的信 肩、。
【文档编号】H04B3/54GK104115416SQ201380008530
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年2月5日 优先权日:2012年2月7日
【发明者】朴贤洙, 朴英珍, 徐成穆, 辛锺玄, 崔宰源 申请人:三星电子株式会社