一种基于电力线载波和微功率无线的双模通信系统的制作方法

本实用新型属于智能电表通信技术领域，具体涉及一种基于电力线宽带载波和微功率无线数据传输的双模通信系统。

背景技术：

在电力线宽带载波通信网络中，一般采用主、从通信模式进行数据传输，抄表网络通畅包括一个主设备和若干从设备，所有从设备均注册到主设备下，主设备以广播或点对点的通信方式将数据下发给从设备，从设备以点对点的通信方式将数据上传给主设备，各从设备相互之间不直接通信。由于使用电力线宽带载波通信的抄表网络存在容易受到阻抗、噪声、谐波等干扰，通信稳定性差的问题，部分从设备因线路干扰或信号衰减时，会无法成功注册到主设备，从而引起主、从设备之间通信中断，不能有效传输数据。由于电力线负荷动态变化范围大，严重影响载波通信环境，导致个别区域部分时段电力宽带载波无法正常通信，不能满足市场对产品的需求，严重影响电力宽带载波在市场的普及应用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于电力线宽带载波和微功率无线的双模通信系统，以电力线宽带载波为主、微功率无线为辅，解决通信成功率低的问题，提高通信的可靠性。

为了实现上述目的，本实用新型采取如下的技术解决方案：

一种基于电力线载波和微功率无线的双模通信系统，包括：主控单元；通过电力线与所述主控单元相连的主载波通信模块；与所述主载波通信单元相连的主双模转换器；通过电力线与所述主载波通信模块相连的若干从载波通信模块；与所述从载波通信模块相连的被控单元；连接在与所述从载波通信模块相连的电力线上的终端双模转换器。

更具体的，所述终端双模转换器通过电力线与从载波通信模块及主载波通信模块进行数据传输，并通过微功率无线通信与主双模转换器进行数据传输。

更具体的，所述终端双模转换器通过电力线与主载波通信模块通信时以从设备模式运行，不能与任何从载波通信模块通信；当终端双模转换器不能通过电力线直接与主载波通信模块通信时主设备模式运行，并通过电力线和不能与主载波通信模块直接通信的从载波通信模块进行通信。

更具体的，所述终端双模转换器以从设备模式运行时，数据传递的下行路径为：数据由主控单元下发给主载波通信模块，主载波通信模块发给各从载波通信模块，从载波通信模块再下发给各自连接的被控单元；数据传递的上行路径为：返回的数据由被控单元发给各自连接的从载波通信模块，从载波通信模块发给主载波通信模块，主载波通信模块上传给主控单元。

更具体的，所述终端双模转换器以主设备模式运行时，数据传递的上行路径为：数据由主控单元下发给主载波通信模块，主载波通信模块发送给可直接与其通信的从载波通信模块和主双模转换器，主双模转换器发送给终端双模转换器，终端双模转换器发送给不能注册到主载波通信模块的各个从载波通信模块，从载波通信模块将数据发送给各自的被控单元；上行路径为：返回数据由被控单元发给各从载波通信模块，可直接与主载波通信模块通信的从载波通信模块将数据发回给主载波通信模块，不能直接与主载波通信模块通信的从载波通信模块将数据发送给终端双模转换器，终端双模转换器发送给主双模转换器，主双模转换器发送给主载波通信模块，主载波通信模块上传给主控单元。

由以上技术方案可知，本实用新型通过设置于主载波通信模块相连的主双模转换器以及与从载波通信模块相连的终端双模转换器，在电力线宽带载波不能正常通信时，自动选择微功率无线通道进行通信，待电力线宽带载波通信恢复正常后，自动切换回电力线宽带载波通信，使从设备与主载波通信模块间的通信不受电力线载波通信环境的影响，即使在个别区域部分时段电力宽带载波网络不通的情况下也能正常工作，提高通信成功率，保证通信稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的框图；

图2为电力线宽带载波通信正常情况下的数据传输路径图；

图3为部分从设备通信中断情况下的示意图；

图4为部分从设备通信中断情况下的数据传输路径图。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的双模通信系统包括主控单元1、主载波通信模块2、主双模转换器3、终端双模转换器4、多个从载波通信模块5及被控单元6，每一被控单元6均与一从载波通信模块5相连。本实施例的主载波通信模块2通过RS485通信接口与主控单元1相连。主双模转换器3通过电力线与主载波通信模块2相连。各从载波通信模块5通过电力线与主载波通信模块2相连。在与从载波通信模块5相连的电力线上连接有终端双模转换器4，终端双模转换器4可通过电力线与从载波通信模块5进行数据传输，以微功率无线通信、电力线载波通信的方式分别与主双模转换器3、主载波通信模块2进行数据传输。本实用新型的(主、从)载波通信模块及双模转换器均采用市场上销售的产品。

本实用新型的通信系统在一个独立的载波网络中只有一个主载波通信模块，主载波通信模块负责整个通信网络的组网。主载波通信模块2定时呼叫从载波通信模块5(从设备)，对于呼叫失败的从载波通信模块5，如有通信数据需要传递，则先将数据传给主双模转换器3，由主双模转换器3将收到的数据通过微功率无线向外发出，由终端双模转换器4接收来自微功率无限通道的数据再传给呼叫失败的从载波通信模块。

本实用新型的通信网络中可设置多个终端双模转换器，终端双模转换器4在可以通过电力线收到主载波通信模块2发出的数据(心跳包)时，以从设备模式运行；当终端双模转换器4不能通过电力线收到主载波通信模块2发出的数据(心跳包)时，终端双模转换器4切换至主设备模式运行，通过微功率无线通信的方式与主双模转换器3进行通信，同时负责管理请求上线的从设备，并形成一个独立的载波网络；当终端双模转换器4重新收到来自主载波通信模块的数据(心跳包)后，切换为从设备模式运行。终端双模转换器4以主设备模式运行时，将以微功率无线通信方式收到的数据通过电力线下发给注册到终端双模转换器上的从载波通信模块5，各从载波通信模块5再将数据通过串口下发给被控单元6，从载波通信模块5从被控单元6接收到串口数据后，再通过电力线上传给终端双模转换器4，终端双模转换器4再将收到的数据通过微功率无线发回。

下面以具体实施例对本实用新型的双模通信系统的工作状态进行详细说明：

图1所示通信系统包括依次连接的主控单元1、主载波通信模块2及主双模转换器3，若干从载波通信模块5通过电力线与主载波通信模块2相连，被控单元6与从载波通信模块5相连，在与从载波通信模块5相连的电力线上设置有一终端双模转换器4，该终端双模转换器4可通过电力线接收来自主载波通信模块2的数据。终端双模转换器可以设置于电力线载波通信环境差的区域。

如图1所示，当电力线载波通信没有收到干扰时，各从载波通信模块5均可与主载波通信模块2通信，并注册到主载波通信模块2下，由主载波通信模块2管理，主载波通信模块5可直接将主控单元1下发的数据通过电力线载波网络以广播或点对点方式发送给各从载波通信模块5，从载波通信模块5也可直接将被控单元6返回的数据通过电力线载波以点对点的方式发送给主载波通信模块2，从载波通信模块相互之间不直接进行通信；

此时，主双模转换器3也注册到主载波通信模块2下，由主载波通信模块2管理，当主双模转换器3收到主载波通信模块2通过电力线发送的数据后，将收到的完整数据通过微功率无线以广播方式转发出去，对从微功率无线通道收到的数据再通过电力线宽带载波以点对点的方式发送给主载波通信模块2；由于电力线载波通信正常，终端双模转换器4可检测到电力线宽带载波网络中已有主载波通信模块2运行在主设备模式，则自动以从设备模式运行，对主载波通信模块2通过电力线发送的数据和主双模转换器3通过微功率无线转发的数据直接丢弃。

图2所示为电力线宽带载波没有受到干扰的情况下的数据传递的路径图，下行路径为：主控单元1发出的数据通过串口下发给主载波通信模块2，主载波通信模块2以点对点或广播的通信方式发给注册的各从载波通信模块5，从载波通信模块5收到数据再以串口下发给连接的被控单元6；上行路径为：被呼叫的被控单元6将返回数据以串口发给各自连接的从载波通信模块5，从载波通信模块5通过电力线以点对点的方式将数据发给主载波通信模块2，主载波通信模块2通过串口上传给主控单元1。

如图3所示，当电力线宽带载波收到干扰，局部区域的从载波通信模块无法和主载波通信模块正常通信时，如图3中B区域内的从载波通信模块5因电力线载波通信中断，无法与主载波通信模块2进行通信，只有A区域内的从载波通信模块5可以和主载波通信模块2进行通信，则B区域内的从载波通信模块5均不能注册到主载波通信模块2，且连接在B区域的电力线上的终端双模转换器4也不能注册到主载波通信模块2，此时，终端双模转换器4切换到主设备模式运行，B区域内(无法与主载波通信模块正常通信区域)的从载波通信模块5则注册到终端双模转换器4下，与终端双模转换器4形成一个独立于区域A的电力线载波网络，终端双模转换器4将从微功率无线通道收到的数据再通过电力线以广播的方式发送给成功注册的从载波通信模块5，从载波通信模块5将被控单元6发送的数据通过电力线发送给终端双模转换器4，终端双模转换器4再将收到的数据通过微功率无线以广播方式发送回去；A区域内从载波通信模块的通信过程不变。

图4所示为电力线宽带载波受到干扰时从载波通信模块的数据传递的路径图，下行路径为：主控单元1发出的数据通过串口下发给主载波通信模块2，主载波通信模块2通过电力线以广播或点对点的通信方式将数据发送给注册到主载波通信模块2的各个从载波通信模块5，同时主双模转换器将主载波通信模块2下发的数据通过微功率无线以广播方式发送，终端双模转换器4接收到主双模转换器3通过微功率无线转发的数据后，通过电力线以广播方式发送给不能注册到主载波通信模块2的各个从载波通信模块5，这些从载波通信模块5将收到的载波数据通过串口发送给各自的被控单元6；上行路径为：被控单元6将返回数据以串口发给各从载波通信模块5，不能直接与主载波通信模块2直接通信的从载波通信模块5通过电力线以点对点的方式将数据发给终端双模转换器4，终端双模转换器4将收到的载波数据通过微功率无线以广播方式发给主双模转换器3，主双模转换器3收到终端双模转换器4通过微功率无线发送的数据后，再通过电力线以点对点的方式发给主载波通信模块2，可以直接与主载波通信模块2直接通信的从载波通信模块将数据直接发回给主载波通信模块2，最后由主载波通信模块2通过串口将数据上传给主控单元1。

本实用新型可以根据载波网络状况自动选择在电力线宽带载波或微功率无线传输数据，对于通过载波呼叫失败的设备，通过微功率无线传输数据，与现有技术相比，本实用新型具有以下特点：

1、只是在载波网络受到干扰、不能正常通信的情况下，才使用微功率无线通信，如果网络干扰消失、通信恢复正常，则恢复载波通信，减少微功率无线对环境的干扰。

2、只针对不能稳定通信的区域增加终端双模转换器，相对于采用载波和无线全覆盖，减少了设备投入，提高了设备的使用率。

3、增加传输距离，对于传输距离较远、超出单纯使用载波或者单纯使用无线距离的区域，可以用载波加无线串联实现远距离传输距离。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的范围之中。