基于高速载波通信方式的物联网通信装置的制作方法

1.本实用新型是关于电力线高速载波通信技术领域，特别是关于一种基于高速载波通信方式的物联网通信装置。


背景技术：

2.在电力终端通信中，现有物联网通信装置大部分使用wifi、蓝牙和zigbee等无线通信的方式，但上述的无线通信方式存在以下不足：
3.1、使用2.4g开放频段，信号容易受到干扰；
4.2、信号绕射能力差，存在信号盲区，应用场景受限。
5.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种基于高速载波通信方式的物联网通信装置，结构简单合理，功耗低，使用成本低，且抗干扰能力强。
7.为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于高速载波通信方式的物联网通信装置，用以连接智能物联设备和电力线。基于高速载波通信方式的物联网通信装置包括：壳体、hplc主控芯片、发送滤波电路、信号耦合电路以及接收滤波电路。hplc主控芯片内置于壳体中，且hplc主控芯片与智能物联设备电性连接。发送滤波电路的一端与hplc主控芯片电性连接。信号耦合电路的第一端与发送滤波电路的另一端电性连接，且信号耦合电路的第二端与电力线电性连接。接收滤波电路的一端与信号耦合电路的第三端电性连接，且接收滤波电路的另一端与hplc主控芯片电性连接。其中，hplc主控芯片接收智能物联设备发送的数据帧，且将数据帧调制成ofdm信号，并将ofdm信号通过发送滤波电路和信号耦合电路发送至电力线上进行传输。其中，hplc主控芯片通过信号耦合电路和接收滤波电路接收电力线上的ofdm信号，且对ofdm信号进行数模转换、解调和解码处理，恢复出数据帧，并将恢复出的数据帧发送给智能物联设备。
8.在一个或多个实施方式中，基于高速载波通信方式的物联网通信装置还包括dc-dc电源模块，与所述hplc主控芯片电性连接。
9.在一个或多个实施方式中，hplc主控芯片包括arm处理器和基于ofdm通信的mac层和phy物理层，以及模拟前端电路。
10.在一个或多个实施方式中，hplc主控芯片是通过uart接口与所述智能物联设备电性连接的。
11.在一个或多个实施方式中，dc-dc电源模块为4路输出的电源管理单元，且所述dc-dc电源模块的输入电压为7.5v-42v，并采用qfn16-3
×
3进行封装。
12.在一个或多个实施方式中，基于高速载波通信方式的物联网通信装置还包括运
放，设置于所述发送滤波电路与所述信号耦合电路之间，且所述运放用以所述hplc主控芯片输出的所述ofdm信号进行放大。
13.在一个或多个实施方式中，arm处理器用以系统的控制、计算和译码。
14.在一个或多个实施方式中，mac层用以建立和管理节点间的链路。
15.在一个或多个实施方式中，phy物理层用以利用传输介质为数据链路层提供物理连接。
16.在一个或多个实施方式中，模拟前端电路用以信号的调制和解调。
17.与现有技术相比，根据本实用新型的基于高速载波通信方式的物联网通信装置，具有如下有益效果：
18.1、结构简单合理，体积小，功耗低，便于物联设备集成使用；
19.2、采用电力线传输，无需单独布线，使用成本低；
20.3、采用ofdm调制技术，抗干扰能力强。
附图说明
21.图1是根据本实用新型一实施方式的基于高速载波通信方式的物联网通信装置的线框结构示意图。
22.图2是根据本实用新型一实施方式的基于高速载波通信方式的物联网通信装置的hplc主控芯片的线框结构示意图。
23.主要附图标记说明：
24.1-壳体，2-hplc主控芯片，3-发送滤波电路，4-运放，5-信号耦合电路，6-接收滤波电路，7-智能物联设备，8-电力线，9-arm处理器，10-mac，11-phy，12-模拟前端电路，13-dc-dc电源模块。
具体实施方式
25.下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。
26.除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
27.图1是根据本实用新型一实施方式的基于高速载波通信方式的物联网通信装置的线框结构示意图。图2是根据本实用新型一实施方式的基于高速载波通信方式的物联网通信装置的hplc主控芯片2的线框结构示意图。
28.如图1至图2所示，根据本实用新型一实施方式的一种基于高速载波通信方式的物联网通信装置，用以连接智能物联设备7和电力线8。基于高速载波通信方式的物联网通信装置包括：壳体1、hplc主控芯片2、发送滤波电路3、信号耦合电路5以及接收滤波电路6。hplc主控芯片2内置于壳体1中，且hplc主控芯片2与智能物联设备7电性连接。发送滤波电路3的一端与hplc主控芯片2电性连接。信号耦合电路5的第一端与发送滤波电路3的另一端电性连接，且信号耦合电路5的第二端与电力线8电性连接。接收滤波电路6的一端与信号耦合电路5的第三端电性连接，且接收滤波电路6的另一端与hplc主控芯片2电性连接。其中，
hplc主控芯片2接收智能物联设备7发送的数据帧，且将数据帧调制成ofdm信号，并将ofdm信号通过发送滤波电路3和信号耦合电路5发送至电力线8上进行传输。其中，hplc主控芯片2通过信号耦合电路5和接收滤波电路6接收电力线8上的ofdm信号，且对ofdm信号进行数模转换、解调和解码处理，恢复出数据帧，并将恢复出的数据帧发送给智能物联设备7。
29.在一个或多个实施方式中，基于高速载波通信方式的物联网通信装置还包括dc-dc电源模块13，与所述hplc主控芯片2电性连接。hplc主控芯片2包括arm处理器9和基于ofdm通信的mac10层和phy11物理层，以及模拟前端电路12。
30.在一个或多个实施方式中，hplc主控芯片2是通过uart接口与所述智能物联设备7电性连接的。dc-dc电源模块13为4路输出的电源管理单元，且所述dc-dc电源模块13的输入电压为7.5v-42v，并采用qfn16-3
×
3进行封装。
31.在一个或多个实施方式中，基于高速载波通信方式的物联网通信装置还包括运放4，设置于所述发送滤波电路3与所述信号耦合电路5之间，且所述运放4用以所述hplc主控芯片2输出的所述ofdm信号进行放大。
32.在一个或多个实施方式中，arm处理器9用以系统的控制、计算和译码。mac10层用以建立和管理节点间的链路。phy11物理层用以利用传输介质为数据链路层提供物理连接。模拟前端电路12用以信号的调制和解调。
33.在实际应用中，本实用新型的基于高速载波通信方式的物联网通信装置，提供一个信号传输通道供智能物联设备7组网传输信号。基于高速载波通信方式的物联网通信装置包括hplc主控芯片2、发送滤波电路3、接收滤波电路6、dc-dc电源模块13、运放4和信号耦合电路5等部分。其中，hplc主控芯片2采用智芯sct241h芯片，包括arm cpu子系统(arm处理器9)、基于ofdm通信的mac10和phy11、模拟前端等，实现数据在电力线8的调制、解调和数据收发功能。hplc主控芯片2通过urat接口收物联设备发送的数据帧，经过分帧、加密、编码等处理，调制成适合在低压电力配电线路上传输的ofdm信号，通过信号耦合电路5发送到电力线8上传输。同时，hplc主控芯片2通过信号耦合电路5，接收电力线8上的ofdm调制信号，经过数模转换、解调、解码等处理，恢复出数据，通过uart接口，发送给智能物联设备7。
34.如图2所示，arm处理器9负责系统的控制、计算、译码等功能；mac10层负责建立和管理节点间的链路。该层的主要功能是：通过各种控制协议，将有差错的物理信道变为无差错的、能可靠传输数据帧的数据链路；phy11物理层(phy11sical layer)是参考模型的最低层，也是osi模型的第一层，物理层的主要功能是利用传输介质为数据链路层提供物理连接，实现比特流的透明传输。模拟前端电路12(afe)负责信号的调制、解调等功能，是信号模数转换基本单元。
35.而dc-dc电源模块13的芯片使用自研器件sca245k,为4路输出的电源管理单元，能有效满足通信模组的电源需求，输入电压:7.5v,-42v，并采用qfn16-3
×
3封装，输出效率大于90％。其中，图1信号耦合电路5与电力线8相连接的4条连接线分别表示三相四线制交流传输线路的a/b/c/n线，将信号同时耦合在a/b/c线路上能管理不同相位上的目标设备。发送滤波电路3和接收滤波电路6为相同的电路，均为带通滤波器。运放4的作用是将主控芯片输出的带调制信息的差分数据信号进行放大，以达到更好的传输性能。
36.总之，本实用新型的基于高速载波通信方式的物联网通信装置，具有如下有益效果：
37.1、结构简单合理，体积小，功耗低，便于物联设备集成使用；
38.2、采用电力线传输，无需单独布线，使用成本低；
39.3、采用ofdm调制技术，抗干扰能力强；
40.4、利用现有的电力线作为传输媒介，通过局端设备和终端设备之间建立连接传输数据，其信号不受物理环境限制，传输距离远，且局端设备负责管理本地的多个终端设备，同光纤网络相结合可以实现智能设备的联网功能。
41.前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。