本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用電力線載波技術(shù)的監(jiān)控設(shè)備及其監(jiān)控方法。

背景技術(shù)：

通信設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)對于保障可靠的通訊鏈路具有重要意義。自20世紀(jì)80年代起，現(xiàn)場總線因其可靠性強(qiáng)/通信快捷、兼容性廣等一系列優(yōu)勢在工業(yè)自動化控制中得以廣泛應(yīng)用。目前各種設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)和現(xiàn)場總線設(shè)備種類繁多，可以滿足各行業(yè)的需要。但在一些空間有限的應(yīng)用場景，現(xiàn)場總線技術(shù)也存在著布線難度高、傳輸速率受限、不易維護(hù)的問題。

電力線載波技術(shù)是指利用已有的配電網(wǎng)作為傳輸媒介，進(jìn)行載波傳輸?shù)囊环N通信方式，該技術(shù)將通信信號通過耦合電路耦合到電力線上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞和信息交換。電力線載波通信技術(shù)借助電力線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，不需要重新布線，在家庭上網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種利用電力線載波技術(shù)的監(jiān)控設(shè)備及其監(jiān)控方法，無需重新布線，即可有效的完成設(shè)備監(jiān)控管理。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種利用電力線載波技術(shù)的監(jiān)控設(shè)備，包括主節(jié)點(diǎn)、調(diào)制解調(diào)器、從節(jié)點(diǎn)，一個設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)含有一個主節(jié)點(diǎn)和多個從節(jié)點(diǎn)，主從節(jié)點(diǎn)、調(diào)制解調(diào)器通過電力線信道組成單總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，主節(jié)點(diǎn)為系統(tǒng)監(jiān)控基站，接收來自從節(jié)點(diǎn)的監(jiān)控數(shù)據(jù)，調(diào)制解調(diào)器用于完成監(jiān)控數(shù)據(jù)的調(diào)制、解調(diào)和耦合，為主從節(jié)點(diǎn)通信提供通路；從節(jié)點(diǎn)為被監(jiān)控設(shè)備，按照規(guī)定的總線訪問機(jī)制將監(jiān)控數(shù)據(jù)發(fā)送給主節(jié)點(diǎn)，電力線為數(shù)據(jù)傳輸提供通道，同時為主從節(jié)點(diǎn)和調(diào)制解調(diào)器提供電源；

所述的主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)與調(diào)制解調(diào)器接口采用UART或USB通信方式通信；

所述的調(diào)制解調(diào)器主要包括調(diào)制解調(diào)模塊、AD/DA模塊、耦合器模塊，其中調(diào)制解調(diào)模塊采用RS編碼對節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，來避免來自電力線信道中的單頻點(diǎn)脈沖干擾，然后采用采用相位連續(xù)的PSK調(diào)制解調(diào)方式對數(shù)據(jù)信號進(jìn)行調(diào)制，保證減小頻譜擴(kuò)展和干擾，然后將調(diào)制好的信號通過AD模塊、耦合器模塊發(fā)送至電力線信道上，同理與主節(jié)點(diǎn)連接的調(diào)制解調(diào)器完成對信號的接收、解調(diào)、解碼等流程，將監(jiān)控數(shù)據(jù)發(fā)送給主節(jié)點(diǎn)。

一種利用電力線載波技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備監(jiān)控的方法，其監(jiān)控方法包括物理層設(shè)計和數(shù)據(jù)鏈路層信道訪問機(jī)制設(shè)計，其中物理層主要實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的調(diào)制解調(diào)方式和信號處理相關(guān)內(nèi)容，為數(shù)據(jù)鏈路層通信提供底層訪問服務(wù)和接口；數(shù)據(jù)鏈路層主要發(fā)明了一套基于改進(jìn)的令牌總線的多址通信通信方案，包括以下步驟：

1、物理層數(shù)據(jù)傳輸過程如下：

1）從節(jié)點(diǎn)通過UART或USB方式將監(jiān)控數(shù)據(jù)發(fā)送給調(diào)制解調(diào)器；

2）調(diào)制解調(diào)器將監(jiān)控數(shù)據(jù)進(jìn)行組幀，然后經(jīng)RS編碼、連續(xù)相位的PSK調(diào)制、DA變換、信號耦合，然后將信號發(fā)送至電力線信道上；

3）主節(jié)點(diǎn)通過耦合器感知電力線上的模擬信號，然后經(jīng)AD轉(zhuǎn)換、PSK解調(diào)、RS解碼，從幀中獲取來自從節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)；

4）主節(jié)點(diǎn)向從節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)同上；

2、數(shù)據(jù)鏈路層基于改進(jìn)的令牌總線多址訪問：

1）系統(tǒng)上電后，總線上的調(diào)制解調(diào)器通過電力線進(jìn)行自組網(wǎng)，組網(wǎng)后每一個節(jié)點(diǎn)都具備唯一的邏輯地址。每一個從節(jié)點(diǎn)都有前繼地址和后繼地址，以及主節(jié)點(diǎn)地址；

2）當(dāng)網(wǎng)絡(luò)空閑時，只有空閑令牌在環(huán)路上不停流動；

4）當(dāng)一個站想發(fā)送數(shù)據(jù)時，必須截獲空閑令牌；

3）系統(tǒng)上電后，初始空閑令牌由主節(jié)點(diǎn)發(fā)出，遍歷所有從節(jié)點(diǎn)后，由最后一個從節(jié)點(diǎn)傳遞給主節(jié)點(diǎn)；

5）如果經(jīng)過的令牌其比特為1，則不是空閑令牌，只能耐心等待；

6）如果經(jīng)過的令牌其比特為0，這時，發(fā)送站將令牌比特置為1，并將本節(jié)點(diǎn)所需發(fā)送數(shù)據(jù)長度等信息發(fā)送至主節(jié)點(diǎn)，主節(jié)點(diǎn)接收此信息后，對該從節(jié)點(diǎn)應(yīng)答，并將總線訪問權(quán)授予此從節(jié)點(diǎn)，從節(jié)點(diǎn)收到主節(jié)點(diǎn)授權(quán)后將待發(fā)送數(shù)據(jù)組裝成數(shù)據(jù)幀，發(fā)送數(shù)據(jù)至主節(jié)點(diǎn)，該從節(jié)點(diǎn)可以連續(xù)地發(fā)送直到無數(shù)據(jù)可發(fā)為止；

7）從節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)完成后，向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送釋放令牌請求，讓出總線訪問權(quán)。待主節(jié)點(diǎn)應(yīng)答后，將空閑令牌發(fā)送至下一從節(jié)點(diǎn)；

8）當(dāng)環(huán)路中所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)完成后，將空閑令牌發(fā)送至主節(jié)點(diǎn)，主節(jié)點(diǎn)獲得令牌后，可以訪問從節(jié)點(diǎn)。如果無需訪問從節(jié)點(diǎn)，可以將令牌傳遞給1號從節(jié)點(diǎn)，繼續(xù)上述傳遞流程。

附圖說明

圖1電力線設(shè)備監(jiān)控單總線拓?fù)鋱D；

圖2 調(diào)制解調(diào)器物理層數(shù)據(jù)處理流程；

圖3 令牌在總線上的傳遞流程。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對發(fā)明進(jìn)一步敘述。

如圖1所示，一種利用電力線載波技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備監(jiān)控的方法，其特征在于，硬件平臺包括主節(jié)點(diǎn)、調(diào)制解調(diào)器、從節(jié)點(diǎn)，一個設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)含有一個主節(jié)點(diǎn)和多個從節(jié)點(diǎn)，主從節(jié)點(diǎn)、調(diào)制解調(diào)器通過電力線信道組成單總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，主節(jié)點(diǎn)為系統(tǒng)監(jiān)控基站，接收來自從節(jié)點(diǎn)的監(jiān)控數(shù)據(jù)；調(diào)制解調(diào)器用于完成監(jiān)控數(shù)據(jù)的調(diào)制、解調(diào)和耦合，為主從節(jié)點(diǎn)通信提供通路；從節(jié)點(diǎn)為被監(jiān)控設(shè)備，按照規(guī)定的總線訪問機(jī)制將監(jiān)控數(shù)據(jù)發(fā)送給主節(jié)點(diǎn)，電力線為數(shù)據(jù)傳輸提供通道，同時為主從節(jié)點(diǎn)和調(diào)制解調(diào)器提供電源，其監(jiān)控方法包括以下步驟：

如圖2所示，點(diǎn)對點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸過程如下：

1）從節(jié)點(diǎn)通過UART或USB方式將監(jiān)控數(shù)據(jù)發(fā)送給調(diào)制解調(diào)器；

2）調(diào)制解調(diào)器將監(jiān)控數(shù)據(jù)進(jìn)行組幀，然后經(jīng)RS編碼、連續(xù)相位的PSK調(diào)制、DA變換、信號耦合，然后將信號發(fā)送至電力線信道上；

3）主節(jié)點(diǎn)通過耦合器感知電力線上的模擬信號，然后經(jīng)AD轉(zhuǎn)換、PSK解調(diào)、RS解碼，從幀中獲取來自從節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)；

4）主節(jié)點(diǎn)向從節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)同上；

如圖3所示，本發(fā)明在處理多個節(jié)點(diǎn)共享通信信道時，采用了改進(jìn)型的令牌總線技術(shù)方案，為各個節(jié)點(diǎn)提供平等的網(wǎng)絡(luò)訪問服務(wù)，可靠性高，通信速率高，可確定的網(wǎng)絡(luò)性能，保證了設(shè)備監(jiān)控對于傳輸時延的需求。具體實(shí)施方式如下：

1）系統(tǒng)上電后，總線上的調(diào)制解調(diào)器通過電力線進(jìn)行自組網(wǎng)，組網(wǎng)后每一個節(jié)點(diǎn)都具備唯一的邏輯地址。每一個節(jié)點(diǎn)都有前繼地址和后繼地址，以及主節(jié)點(diǎn)地址。

2）當(dāng)網(wǎng)絡(luò)空閑時，只有空閑令牌在環(huán)路上不停流動。

3）系統(tǒng)上電后，初始空閑令牌由主節(jié)點(diǎn)發(fā)出，遍歷所有從節(jié)點(diǎn)后，由最后一個從節(jié)點(diǎn)傳遞給主節(jié)點(diǎn)。

4）當(dāng)一個站想發(fā)送數(shù)據(jù)時，必須截獲空閑令牌。

5）如果經(jīng)過的令牌其比特為1，則不是空閑令牌，只能耐心等待。

6）如果經(jīng)過的令牌其比特為0，這時，發(fā)送站將令牌比特置為1，并將待發(fā)送數(shù)據(jù)組裝成數(shù)據(jù)幀，發(fā)送數(shù)據(jù)至主節(jié)點(diǎn)。該站可以連續(xù)地發(fā)送直到無數(shù)據(jù)可發(fā)或者到令牌保持計時器計滿為止。

7）該站發(fā)送數(shù)據(jù)完成后，釋放令牌，并將空閑令牌發(fā)送至下一節(jié)點(diǎn)。

8）當(dāng)環(huán)路中所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)完成后，將空閑令牌發(fā)送至主節(jié)點(diǎn)，主節(jié)點(diǎn)獲得令牌后，可以訪問從節(jié)點(diǎn)。如果無需訪問從節(jié)點(diǎn)，可以將令牌傳遞給1號從節(jié)點(diǎn)，繼續(xù)上述傳遞流程。

9）從節(jié)點(diǎn)之間不進(jìn)行數(shù)據(jù)幀傳輸。