一种用于电气火灾监控数据传输的电力载波系统的制作方法

本实用新型涉及火灾监控探测领域，尤其涉及一种用于电气火灾监控数据传输的电力载波系统。

背景技术：

在当今的物联网时代，大多电气火灾监控设备是用GPRS(General Packet Radio Service缩写，是通用分组无线服务技术的简称，它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务，属于第二代移动通信中的数据传输技术)或NB-IoT(窄带物联网Narrow Band Internet of Things的缩写)信号来传输数据，实现物与物的互联，进行远程电气火灾的实时监控，然而这种方式有一个无法避免的问题，既非常依赖信号质量，在环境差的地方比如：如隧道、地下室、地下车库、地下综合管廊等地方，信号受到严重影响，导致数据传输质量下降，甚至无法传输数据。

为了解决上述存在的问题，我们发明了一种用于电气火灾监控数据传输的电力载波系统。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的在于解决在环境差的地方GPRS或NB-IOT信号数据传输质量下降，甚至无法传输数据的问题。其具体解决方案如下：

一种用于电气火灾监控数据传输的电力载波系统，包括电力载波发射端、通过电力线与所述电力载波发射端连接的电力载波接收端、与所述电力载波发射端连接的探测器装置、与所述电力载波接收端连接的无线传输装置、通过无线信号与所述无线传输装置连接的服务器平台。

所述电力载波发射端与所述电力载波接收端的电路结构相同，包括电力载波模块、分别与所述电力载波模块连接的过零检测模块、RS485通讯模块、电源供电模块、分别与所述过零检测模块、电源供电模块连接的电力驱动与耦合电路，所述RS485通讯模块与所述电源供电模块连接。

进一步地，所述电源供电模块包括电源电路、与所述电源电路输出端+5V连接的电压转换电路，所述电压转换电路输出电压为VDD。

所述探测器装置包括第一MCU处理器、分别与所述第一MCU处理器连接的探测器、RS485通讯模块，该RS485通讯模块与所述电力载波发射端的所述RS485通讯模块连接，所述探测器装置的供电+5V由所述电力载波发射端提供，通过所述RS485通讯模块的接口同时接入。

所述无线传输装置包括第二MCU处理器、分别与所述第二MCU处理器连接的GPRS模块、RS485通讯模块，该RS485通讯模块与所述电力载波接收端的所述RS485通讯模块连接，所述无线传输装置的供电+5V由所述电力载波接收端提供，通过所述RS485通讯模块的接口同时接入。

所述电力载波模块为U2，型号为KQ-330F，U2的10脚通过电阻R6连接+5V，5脚接地，4脚连接+5V，同时通过电解电容E1接地，2脚接模拟地G，3脚通过电解电容C6后接模拟地G。

所述过零检测模块包括光电耦合芯片U1，型号为NEC2501K，U1的1脚接二极管D2负极和电阻R1的一端，U1的2脚接二极管D2正极和电力线N，电阻R1的另一端接电力线L，U1的3脚接地，4脚通过电阻R3连接+5V，同时4脚与所述电力载波模块U2的7脚GL连接。

所述电力驱动与耦合电路包括三极管Q1与变压器T2组成的调谐功率放大电路，一端连接电力线L的电容C1串联电感L1后连接变压器T2的3脚，T2的4脚连接电力线N，T2的2脚接地同时连接电阻R5、电容C4、电感L4并联电路的一端、二极管D5负极、D6正极、二极管D3、D4、D1的正极、三极管Q1发射极、电阻R2一端，T2的1脚同时连接二极管D3负极、电容C3一端、电阻R7一端，电容C7一端同时连接电阻R5、电容C4、电感L4并联电路的另一端、U2的1脚IRX，电容C7另一端连接电阻R7另一端，电容C3另一端同时连接二极管D4负极、三极管Q1集电极、电容C5和电感L3并联电路的一端，电容C5和电感L3并联电路的另一端连接+5V，二极管D5正极、D6负极同时连接模拟地G，电阻R2另一端同时连接三极管Q1基极、二极管D1负极、电容C2一端，电容C2另一端串联电阻R4后连接U2的8脚T1。

综上所述，采用本实用新型的技术方案具有以下有益效果：

本方案解决了环境差的地方比如：如隧道、地下室、地下车库、地下综合管廊等地方，GPRS或NB-IoT信号数据传输质量下降，甚至无法传输数据的问题。本方案在电力载波发射端和电力载波接收端各省去了一个MCU处理器，分别设置在电力载波发射端和电力载波接收端中的电源供电模块，还能通过RS485接口分别对外部的探测器和无线传输装置进行供电，节省了电路的成本，本方案具备工作稳定、应用范围广、抗干扰能力强、生产、安装及维护成本低的优势。变压器T2具有双重作用，一方面耦合载波信号；另一方面，使通信电路与220V的强电隔离。在三极管Q1和电力载波模块U2(KQ－330F)内部的前级运放之间通过串联电阻R4耦合载波信号，该电阻R4能避免后级电路产生自激振荡，以及增加放大器的负载阻抗的作用。过零检测模块确保了电路在开与关的时候不会对电路产生干扰和影响，保证电力载波的传输顺利进行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还能够根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种用于电气火灾监控数据传输的电力载波系统的方框图；

图2为本实用新型电力载波模块的电路图；

图3为本实用新型过零检测模块的电路图；

图4为本实用新型电力驱动与耦合电路的电路图。

附图标记说明：

1-电力载波发射端，2-电力载波接收端，3-探测器装置，4-无线传输装置，5-服务器平台，6-电力载波模块，7-过零检测模块，8-RS485通讯模块，9-电源供电模块，10-电力驱动与耦合电路，11-电源电路，12-电压转换电路，13-第一MCU处理器，14-探测器，15-第二MCU处理器，16-GPRS模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种用于电气火灾监控数据传输的电力载波系统，包括电力载波发射端1、通过电力线与电力载波发射端1连接的电力载波接收端2、与电力载波发射端1连接的探测器装置3、与电力载波接收端2连接的无线传输装置4、通过无线信号与无线传输装置4连接的服务器平台5。

电力载波发射端1与电力载波接收端2的电路结构相同，包括电力载波模块6、分别与电力载波模块6连接的过零检测模块7、RS485通讯模块8、电源供电模块9、分别与过零检测模块7、电源供电模块9连接的电力驱动与耦合电路10，RS485通讯模块8与电源供电模块9连接。

进一步地，电源供电模块9包括电源电路11、与电源电路11输出端+5V连接的电压转换电路12，电压转换电路12输出电压为VDD，本实施例VDD是3.3V。

探测器装置3包括第一MCU处理器13、分别与第一MCU处理器13连接的探测器14、RS485通讯模块8，该RS485通讯模块8与电力载波发射端1的RS485通讯模块8连接，探测器装置3的供电+5V由电力载波发射端1提供，通过RS485通讯模块8的接口(图中未画出)同时接入。

无线传输装置4包括第二MCU处理器15、分别与第二MCU处理器15连接的GPRS模块16、RS485通讯模块8，该RS485通讯模块8与电力载波接收端2的RS485通讯模块8连接，无线传输装置4的供电+5V由电力载波接收端2提供，通过RS485通讯模块8的接口(图中未画出)同时接入。

如图2所示，电力载波模块6为U2，型号为KQ-330F，U2的10脚通过电阻R6连接+5V，5脚接地，4脚连接+5V，同时通过电解电容E1接地，2脚接模拟地G，3脚通过电解电容C6后接模拟地G。

如图3所示，过零检测模块7包括光电耦合芯片U1，型号为NEC2501K，U1的1脚接二极管D2负极和电阻R1的一端，U1的2脚接二极管D2正极和电力线N，电阻R1的另一端接电力线L，U1的3脚接地，4脚通过电阻R3连接+5V，同时4脚与电力载波模块6(U2)的7脚GL连接。

如图4所示，电力驱动与耦合电路10包括三极管Q1与变压器T2(变压比为：30：10)组成的调谐功率放大电路，一端连接电力线L的电容C1串联电感L1后连接变压器T2的3脚，T2的4脚连接电力线N，T2的2脚接地同时连接电阻R5、电容C4、电感L4并联电路的一端、二极管D5负极、D6正极、二极管D3、D4、D1的正极、三极管Q1发射极、电阻R2一端，T2的1脚同时连接二极管D3负极、电容C3一端、电阻R7一端，电容C7一端同时连接电阻R5、电容C4、电感L4并联电路的另一端、U2的1脚IRX，电容C7另一端连接电阻R7另一端，电容C3另一端同时连接二极管D4负极、三极管Q1集电极、电容C5和电感L3并联电路的一端，电容C5和电感L3并联电路的另一端连接+5V，二极管D5正极、D6负极同时连接模拟地G，电阻R2另一端同时连接三极管Q1基极、二极管D1负极、电容C2一端，电容C2另一端串联电阻R4后连接U2的8脚T1。

电力载波系统的整个工作过程是：电源供电模块9提供+5V直流电源给电力载波模块6、过零检测模块7、电力驱动与耦合电路10、RS485通讯模块8的接口端(图中未画出)，电源供电模块9提供VDD(3.3V)直流电源给RS485通讯模块8工作。第一MCU处理器13控制从探测器装置3的探测器14上获取检测信号，通过两个RS485通讯模块8的通讯传输至电力载波发射端1的电力载波模块U2(KQ－330F)进行信号处理后，将U2的8脚信号T1和1脚信号IRX以电流的形式来驱动三极管Q1进行信号的放大，再通过变压器T2将信号进行耦合到220V/50HZ的电力线上发射至电力载波接收端2，第二MCU处理器15控制电力载波接收端2的两个RS485通讯模块8将接收到的信号通过GPRS模块16无线发射至服务器平台5无线接收。电力载波发射端1与电力载波接收端2为双向数据传输，服务器平台5不仅能接收电力载波系统的数据，还能向电力载波系统发射控制信号指令，实现远程无线控制。

需要特别说明的是，本实施例中的电源供电模块9分别设置在电力载波发射端1和电力载波接收端2，作为另一种实施方式，也可将电源供电模块9分别设置在探测器装置3和无线传输装置4中，通过RS485通讯模块8的接口端将直流供电连接至电力载波发射端1和电力载波接收端2。

有关RS485通讯模块、电源电路、电压转换电路属于现有技术，在此不作赘述。

综上所述，采用本实用新型的技术方案具有以下有益效果：

本方案解决了环境差的地方比如：如隧道、地下室、地下车库、地下综合管廊等地方，GPRS或NB-IoT信号数据传输质量下降，甚至无法传输数据的问题。本方案在电力载波发射端1和电力载波接收端2各省去了一个MCU处理器，分别设置在电力载波发射端1和电力载波接收端2中的电源供电模块9，还能通过RS485接口分别对外部的探测器14和无线传输装置4进行供电，节省了电路的成本，本方案具备工作稳定、应用范围广、抗干扰能力强、生产、安装及维护成本低的优势。变压器T2具有双重作用，一方面耦合载波信号，另一方面，使通信电路与220V的强电隔离。在三极管Q1和电力载波模块U2(KQ-330F)内部的前级运放之间通过串联电阻R4耦合载波信号,该电阻R4能避免后级电路产生自激振荡,以及增加放大器的负载阻抗的作用。过零检测模块7确保了电路在开与关的时候不会对电路产生干扰和影响，保证电力载波的传输顺利进行。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。