一种电力线载波与Zigbee技术混合通信系统的制作方法

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种电力线载波与zigbee技术混合通信系统。

背景技术：

随着国家节能减排的政策要求，工厂、办公楼以及居民用电已经将逐步纳入能效管理的范畴，需要一个能源管理系统来监测和控制用电设备的用电情况和各种运行参数。通过分析形成智能闭环控制环路，达到节能减排的要求。针对工业场景来说，机器设备的联网(能效终端)的概念将逐渐成为热点。能效终端是物联网在工业现场的应用场景之一。能效终端由传感器采集、通信传输、智能控制和反馈等几大部分组成。单从通信传输部分来说，工业现场已经有很多经典的工业现场总线，例如rs485等。但如果需要针对每台机器都进行联网监控实施能效管理，则需要铺设密集的总线，无论从经济方面还是从铺设难度以及现场维护方面都有比较大的难度，而无线通信联网尽管布设方便，但无线信号过墙壁后衰减明显，影响工作可靠性。

技术实现要素：

本发明公开一种电力线载波与zigbee技术混合通信系统，技术方案如下：

一种电力线载波与zigbee技术混合通信系统，包括总控单元与多个效能终端；效能终端包括前端控制器、电力线通信前端模拟设备ⅰ及射频收发器ⅰ，前端控制器与电力线通信前端模拟设备ⅰ电连接，前端控制器与射频收发器ⅰ电连接；总控单元包括数据集中器、后台处理设备、电力线通信前端模拟设备ⅱ及射频收发器ⅱ，数据集中器通过rs485/rs232/can/wifi与射频收发器ⅱ连接，数据集中器通过rs485/rs232/can/wifi与电力线通信前端模拟设备ⅱ连接，数据集中器与后台处理设备通过rs485或以太网连接，电力线通信前端模拟设备ⅰ、电力线通信前端模拟设备ⅱ均与供电线路连接。

前端控制器将采集于前端用电设备的信息传输至电力线通信前端模拟设备ⅰ与射频收发器ⅰ，射频收发器ⅱ接收射频收发器ⅰ的信息传送至数据集中器，电力线通信前端模拟设备ⅱ接收电力线通信前端模拟设备ⅰ的信息传送至数据集中器，后台处理设备接收数据集中器的信息后进行分析处理。

进一步地，后台处理设备是一台运行智能分析软件的计算机，数据集中器选用by.2-epl1000，前端控制器选用芯片tms320f28035，电力线通信模拟前端设备选用afe031，射频收发器选用cc2530。

afe031的发送链路经spi总线接口与tms320f28035连接，tms320f28035将调制好的ofdm(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing即正交频分复用技术)数字信号通过spi发送到afe031芯片中，通过tx滤波和pa功率放大将ofdm信号通过调制到电力线上。

afe031的接收链路经adc接口与tms320f28035连接，tms320f28035通过内部集成的12bitadc接收afe031滤波放大的ofdm信号。

cc2530是ti的zigbeesoc芯片，其内部集成了符合2.4gieee802.15.4协议的zigbee收发器，拥有比较好的接收灵敏度，集成度比较高，周围器件少，并且内部集成了8051内核。c2000与cc2530通过uart口进行数据通信。

进一步地，前端控制器在abcd频段的phy层发送流程为：打包数据、编码、机器整合、扰码生成、交织、调制信号、快速傅里叶变换、上传采样信号、数字滤波、上传变频信号及经过dac/spi通讯协议发送。

前端控制器在abcd频段的phy层接收流程为：下载变频信号、数字滤波、下载变频信号、快速傅里叶变换、解交织、机器组合、马特比计算及接收。

本发明公开的一种电力线载波与zigbee技术混合通信系统，实现了针对工业现场的能效终端的电力线载波+无线通信混合互不干扰的模通信技术。无需铺设总线，即可实现每台机器设备的联网通信。无论从经济效益上，还是通信的可靠性上，都有比原有工业现场总线或者单通道通信系统有很大的提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的总体电气关系框图；

图2为本发明的前端控制器与电力线通信前端模拟设备ⅰ的连接关系示意图；

图3为本发明的前端控制器物理层发送流程框图；

图4为本发明的前端控制器物理层接收流程框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种电力线载波与zigbee技术混合通信系统，包括总控单元与多个效能终端；效能终端包括前端控制器、电力线通信前端模拟设备ⅰ及射频收发器ⅰ，前端控制器与电力线通信前端模拟设备ⅰ电连接，前端控制器与射频收发器ⅰ电连接；总控单元包括数据集中器、后台处理设备、电力线通信前端模拟设备ⅱ及射频收发器ⅱ，数据集中器通过rs485/rs232/can/wifi与射频收发器ⅱ连接，数据集中器通过rs485/rs232/can/wifi与电力线通信前端模拟设备ⅱ连接，数据集中器与后台处理设备通过rs485或以太网连接，电力线通信前端模拟设备ⅰ、电力线通信前端模拟设备ⅱ均与供电线路连接。

前端控制器将采集于前端用电设备的信息传输至电力线通信前端模拟设备ⅰ与射频收发器ⅰ，射频收发器ⅱ接收射频收发器ⅰ的信息传送至数据集中器，电力线通信前端模拟设备ⅱ接收电力线通信前端模拟设备ⅰ的信息传送至数据集中器，后台处理设备接收数据集中器的信息后进行分析处理。

本发明公开的一种电力线载波与zigbee技术混合通信系统，实现了针对工业现场的能效终端的电力线载波+无线通信混合互不干扰的模通信技术。无需铺设总线，即可实现每台机器设备的联网通信。无论从经济效益上，还是通信的可靠性上，都有比原有工业现场总线或者单通道通信系统有很大的提高。此模型具有成本低，无需额外布线，互不干扰双通道可靠性传输等特点，解决了实际现场需要大规模布线的成本和维护工作。此模型可以广泛应用于工业现场能效终端的通信单元，智能家居，智能城市的信号传输。

进一步地，后台处理设备是一台运行智能分析软件的计算机，数据集中器选用by.2-epl1000，前端控制器选用芯片tms320f28035，电力线通信模拟前端设备选用afe031，射频收发器选用cc2530。

如图2所示，afe031的发送链路经spi总线接口与tms320f28035连接，tms320f28035将调制好的ofdm(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing即正交频分复用技术)数字信号通过spi发送到afe031芯片中，通过tx滤波和pa功率放大将ofdm信号通过调制到电力线上。

afe031的接收链路经adc接口与tms320f28035连接，tms320f28035通过内部集成的12bitadc接收afe031滤波放大的ofdm信号。

cc2530是ti的zigbeesoc芯片，其内部集成了符合2.4gieee802.15.4协议的zigbee收发器，拥有比较好的接收灵敏度，集成度比较高，周围器件少，并且内部集成了8051内核。c2000与cc2530通过uart口进行数据通信。

进一步地，如图3所示，前端控制器在abcd频段的phy层发送流程为：打包数据、编码、机器整合、扰码生成、交织、调制信号、快速傅里叶变换、上传采样信号、数字滤波、上传变频信号及经过dac/spi通讯协议发送。

如图4所示，前端控制器在abcd频段的phy层接收流程为：下载变频信号、数字滤波、下载变频信号、快速傅里叶变换、解交织、机器组合、马特比计算及接收。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。