本發(fā)明涉及用電設(shè)備通訊技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于電網(wǎng)載波通訊的用電設(shè)備系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，用電設(shè)備(如各種家用電器設(shè)備終端、醫(yī)用電器設(shè)備終端等)之間進(jìn)行通訊，主要采取兩種方式，其一是弱電有線通訊，其二是無線通訊。

對(duì)于弱電有線通訊而言，需要額外布設(shè)專門的數(shù)據(jù)通訊線路，同時(shí)還需要低壓電源支撐，且每個(gè)用電設(shè)備都需要配備低壓電源。這一屬性一方面提高了用電設(shè)備的安裝和使用成本，另一方面還使得每個(gè)用電設(shè)備的正常工作須同時(shí)依賴于強(qiáng)電系統(tǒng)和弱電系統(tǒng)的可靠性，在強(qiáng)電系統(tǒng)正常的情況下，弱電系統(tǒng)出現(xiàn)故障仍將影響用電設(shè)備的正常工作，特別是與通訊有關(guān)的工作。

對(duì)于無線通訊而言，則主要因?yàn)槭褂秒姶挪ㄟM(jìn)行通訊，存在輻射問題，導(dǎo)致在對(duì)輻射強(qiáng)度有要求或者存在抗干擾需求的很多場合無法使用，或者因此而提高了設(shè)備開發(fā)時(shí)的有關(guān)抗干擾部分的成本。另外，每個(gè)用電設(shè)備均需要配置專用的無線通訊芯片，這部分的成本也較為可觀。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于上述現(xiàn)狀，本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于電網(wǎng)載波通訊的用電設(shè)備系統(tǒng)，其能夠?qū)崿F(xiàn)同一區(qū)域小范圍內(nèi)的用電設(shè)備之間可靠、低成本地進(jìn)行通訊，無需額外布設(shè)通訊線路，也不存在輻射問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種基于電網(wǎng)載波通訊的用電設(shè)備系統(tǒng)，包括：

總控制器，其用于連接市電，并輸出載波市電，所述載波市電用于為用電設(shè)備提供電能，并傳遞載波信號(hào)以實(shí)現(xiàn)通訊功能；

至少一個(gè)用電設(shè)備，連接至所述載波市電；

其中，所述用電設(shè)備能夠通過所述載波市電與所述總控制器進(jìn)行通訊，和/或任一個(gè)用電設(shè)備能夠通過所述載波市電與另一個(gè)用電設(shè)備進(jìn)行通訊。

優(yōu)選地，所述總控制器包括隔離模塊，市電經(jīng)所述隔離模塊接入所述總控制器，使得所述載波市電與所述市電彼此隔離。

優(yōu)選地，所述總控制器包括倍壓源和信號(hào)疊加設(shè)備，所述倍壓源用于將通訊信號(hào)升壓，并通過所述信號(hào)疊加設(shè)備調(diào)制到所述載波市電上。

優(yōu)選地，每個(gè)用電設(shè)備均包括調(diào)制模塊和解調(diào)模塊，分別用于向所述載波市電發(fā)送載波信號(hào)和從所述載波市電接收載波信號(hào)。

優(yōu)選地，所述系統(tǒng)采用的通訊協(xié)議中，每個(gè)命令中都包含地址位，每個(gè)用電設(shè)備均具有預(yù)設(shè)的地址編碼，使得每個(gè)用電設(shè)備只響應(yīng)地址位與其預(yù)設(shè)地址編碼完全匹配的命令。

優(yōu)選地，每個(gè)用電設(shè)備均包括分控制器，所述分控制器用于采集所述用電設(shè)備自身的工作狀態(tài)信息參數(shù)，并將所述工作狀態(tài)信息參數(shù)發(fā)送給所述總控制器和/或另一個(gè)用電設(shè)備。

優(yōu)選地，所述總控制器還用于根據(jù)接收到的用電設(shè)備工作狀態(tài)信息參數(shù)發(fā)出控制命令，以控制所述至少一個(gè)用電設(shè)備中某個(gè)或某幾個(gè)用電設(shè)備的工作狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述總控制器還用于根據(jù)用電設(shè)備的工作狀態(tài)信息參數(shù)調(diào)配各個(gè)用電設(shè)備的瞬時(shí)總用電功率。

優(yōu)選地，每個(gè)用電設(shè)備均為廚房電器，所述用電設(shè)備系統(tǒng)構(gòu)成為廚房電器系統(tǒng)。

優(yōu)選地，每個(gè)用電設(shè)備均為家用電器，所述總控制器安裝于家庭用電總開關(guān)之后，所述用電設(shè)備系統(tǒng)構(gòu)成為家庭電器系統(tǒng)。

優(yōu)選地，每個(gè)用電設(shè)備均為醫(yī)療設(shè)備，所述用電設(shè)備系統(tǒng)構(gòu)成為醫(yī)療設(shè)備系統(tǒng)。

本發(fā)明的用電設(shè)備系統(tǒng)可直接基于電源線進(jìn)行信號(hào)收發(fā)，實(shí)現(xiàn)用電設(shè)備之間的或者用電設(shè)備與總控制器之間的信息交流，無需額外布設(shè)通訊線路，也不存在無線通訊所難以避免的輻射問題，安全可靠，成本低。

附圖說明

以下將參照附圖對(duì)根據(jù)本發(fā)明的基于電網(wǎng)載波通訊的用電設(shè)備系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述。圖中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式的基于電網(wǎng)載波通訊的用電設(shè)備系統(tǒng)的通訊原理框圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式的基于電網(wǎng)載波通訊的用電設(shè)備系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式用電設(shè)備系統(tǒng)中的總控制器的系統(tǒng)框圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明認(rèn)為，在市電的供電線路上加入調(diào)制信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)區(qū)域性電網(wǎng)載波。接入電網(wǎng)的用電設(shè)備可經(jīng)由相應(yīng)的解調(diào)模塊及調(diào)制模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)載波信號(hào)的解調(diào)分析及調(diào)制發(fā)射，從而可在不同的用電設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)載波的小范圍信息交流。

在上述認(rèn)知的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提出了一種基于電網(wǎng)載波通訊的用電設(shè)備系統(tǒng)，如圖1和圖2所示，該系統(tǒng)包括：

總控制器100，其用于連接市電10，并輸出載波市電110，所述載波市電110用于為用電設(shè)備200、200’提供電能，并傳遞載波信號(hào)以實(shí)現(xiàn)通訊功能；

至少一個(gè)用電設(shè)備200、200’，這些用電設(shè)備連接至所述載波市電110；

其中，這些用電設(shè)備200、200’能夠通過所述載波市電110與所述總控制器100進(jìn)行通訊，和/或任一個(gè)用電設(shè)備200能夠通過所述載波市電110與另一個(gè)用電設(shè)備200’進(jìn)行通訊。

本發(fā)明的用電設(shè)備系統(tǒng)只需要在接入電網(wǎng)的用電設(shè)備上及在總控制器上增加對(duì)電網(wǎng)載波信號(hào)的調(diào)制及解調(diào)裝置，便可直接基于電源線進(jìn)行信號(hào)收發(fā)，實(shí)現(xiàn)用電設(shè)備之間的或者用電設(shè)備與總控制器之間的信息交流，無需額外布設(shè)通訊線路，也不存在無線通訊所難以避免的輻射問題，安全可靠，成本低。

優(yōu)選地，如圖3所示，所述總控制器100包括隔離模塊101，市電10經(jīng)所述隔離模塊101接入所述總控制器100，使得所述載波市電110與所述市電10彼此隔離。

這樣，就能方便地將電網(wǎng)載波信號(hào)限制在小范圍內(nèi)，例如局限在家庭范圍或者單位內(nèi)部，從而使各個(gè)用電設(shè)備能夠組建成小范圍的局域網(wǎng)絡(luò)，避免不必要的信號(hào)外泄，同時(shí)也能避免載波信號(hào)對(duì)外部電網(wǎng)造成影響。

優(yōu)選地，如圖3所示，所述總控制器100還包括倍壓源103和信號(hào)疊加設(shè)備102，所述倍壓源103用于將通訊信號(hào)升壓，并通過所述信號(hào)疊加設(shè)備102調(diào)制到所述載波市電110上。如圖所示，總控制器100還包括mcu(即為控制單元)104，以用于進(jìn)行各種運(yùn)算及生成相應(yīng)的控制命令等。其中，倍壓源103包括高頻升壓模塊和濾波模塊(未示出)，可以將通訊信號(hào)升壓，并通過信號(hào)疊加設(shè)備102調(diào)制到市電上，從而形成載波市電110。

優(yōu)選地，每個(gè)用電設(shè)備200、200’均包括調(diào)制模塊20和解調(diào)模塊30，例如可內(nèi)置或集成于用電設(shè)備中，分別用于向所述載波市電110發(fā)送載波信號(hào)和從所述載波市電110接收載波信號(hào)。類似地，總控制器100也可以同樣包括調(diào)制模塊20和解調(diào)模塊30，以完成相應(yīng)的發(fā)送載波信號(hào)和接收載波信號(hào)的功能。

調(diào)制模塊和解調(diào)模塊均有成熟的現(xiàn)有技術(shù)，可以直接采用，本發(fā)明中不再贅述。

優(yōu)選地，所述系統(tǒng)采用專用的通訊協(xié)議，該通訊協(xié)議中，每個(gè)命令中都包含地址位，每個(gè)用電設(shè)備200、200’均具有預(yù)設(shè)的地址編碼，使得每個(gè)用電設(shè)備200、200’只響應(yīng)地址位與其預(yù)設(shè)地址編碼完全匹配的命令。優(yōu)選地，每個(gè)命令可包含8位數(shù)據(jù)位，具體可由1位固定校驗(yàn)位、2位地址位、4位命令位和1位停止位組成。每個(gè)用電設(shè)備200、200’可通過軟件編程預(yù)設(shè)地址編碼，從而使各用電設(shè)備200、200’只會(huì)響應(yīng)地址位與預(yù)設(shè)地址編碼完全匹配的數(shù)據(jù)命令。

例如，一臺(tái)用電設(shè)備的調(diào)制信號(hào)疊加到載波市電上，使電網(wǎng)載波，其它用電設(shè)備在檢測到該載波信號(hào)后進(jìn)行解調(diào)，得到原始發(fā)送信號(hào)，完成一組發(fā)送到接收的過程。由于通訊協(xié)議中包括地址位，并且每個(gè)用電設(shè)備也有專用的地址編碼，因此各用電設(shè)備會(huì)準(zhǔn)確地響應(yīng)與之相關(guān)的命令。

優(yōu)選地，每個(gè)用電設(shè)備200、200’均包括分控制器(未示出)，所述分控制器可以用于采集所述用電設(shè)備200、200’自身的工作狀態(tài)信息參數(shù)(例如包括工作電壓、電流、實(shí)時(shí)功率等關(guān)鍵電參數(shù)，或者還可以包括剩余工作時(shí)間或者程序設(shè)定時(shí)間等非電參數(shù))，并將所述工作狀態(tài)信息參數(shù)發(fā)送給所述總控制器100和/或另一個(gè)用電設(shè)備200。當(dāng)然，分控制器還可以通過解調(diào)模塊30將載波市電110上的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、以及接收并執(zhí)行總控制器100的控制命令等等。

例如，在工作內(nèi)容上存在關(guān)聯(lián)的兩臺(tái)用電設(shè)備之間，可以互相發(fā)送工作狀態(tài)信息參數(shù)，以便實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作。以用電設(shè)備為廚房電器為例，如電飯煲與消毒柜之間可以認(rèn)為在工作內(nèi)容上存在關(guān)聯(lián)，當(dāng)電飯煲啟動(dòng)工作時(shí)，可將自身的工作狀態(tài)信息參數(shù)發(fā)送給消毒柜，消毒柜則可根據(jù)電飯煲的工作狀態(tài)(如剩余工作時(shí)間)確定自身啟動(dòng)工作的時(shí)間點(diǎn)，從而使二者能夠協(xié)同地完成工作，確保用戶在需要盛飯時(shí)恰好有消毒完畢的餐具可用。

優(yōu)選地，所述總控制器100還可以根據(jù)接收到的用電設(shè)備工作狀態(tài)信息參數(shù)發(fā)出控制命令，以控制所述至少一個(gè)用電設(shè)備200、200’中某個(gè)或某幾個(gè)用電設(shè)備的工作狀態(tài)。也即，各用電設(shè)備可以將自身的工作狀態(tài)信息參數(shù)發(fā)送給總控制器100，并由總控制器100來實(shí)現(xiàn)各用電設(shè)備之間的協(xié)同。仍以前述的廚房電器為例，當(dāng)電飯煲啟動(dòng)工作時(shí)，可將自身的工作狀態(tài)信息參數(shù)發(fā)送給總控制器100，總控制器100則根據(jù)電飯煲的剩余工作時(shí)間及預(yù)存的消毒柜的工作參數(shù)確定消毒柜啟動(dòng)工作的時(shí)間點(diǎn)，并在相應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)到達(dá)時(shí)發(fā)出控制命令，使消毒柜啟動(dòng)工作，從而使用戶在需要盛飯時(shí)恰好有消毒完畢的餐具可用。

優(yōu)選地，所述總控制器100還用于根據(jù)用電設(shè)備200、200’的工作狀態(tài)信息參數(shù)調(diào)配各個(gè)用電設(shè)備200、200’的瞬時(shí)總用電功率。

例如，總控制器100可以將各個(gè)用電設(shè)備的工作狀態(tài)信息參數(shù)匯總分析，并與電網(wǎng)最大載荷進(jìn)行比較，如果實(shí)時(shí)載荷超過預(yù)設(shè)報(bào)警值，則可切斷部分用電設(shè)備(優(yōu)先切斷的用電設(shè)備和切斷順序可由用戶根據(jù)實(shí)際情況預(yù)設(shè))，以保證用電安全。

本優(yōu)選實(shí)施方式特別適合于統(tǒng)一調(diào)配各種大功率電器的使用情況，例如，在家庭場合中，電熱水器、電烤箱、光波爐、電飯煲等設(shè)備均屬于大功率電器，如果這些電器同時(shí)工作，則會(huì)造成家庭電網(wǎng)的負(fù)荷較高。然而，當(dāng)采用本優(yōu)選實(shí)施方式時(shí)，則可由總控制器100來對(duì)各個(gè)大功率電器的工作情況進(jìn)行協(xié)調(diào)，例如，在確認(rèn)當(dāng)前總用電功率較大時(shí)，可以暫停其中的某個(gè)用電設(shè)備，如電熱水器，或者暫緩啟動(dòng)其中的某個(gè)用電設(shè)備，例如可以等光波爐停止工作后再啟動(dòng)電烤箱，等等，從而可以確?？傆秒姽β试诤线m的范圍內(nèi)，以達(dá)到保護(hù)家庭電網(wǎng)的目的。

在圖2所示的優(yōu)選實(shí)施方式中，各用電設(shè)備可以通過載波市電進(jìn)行地址應(yīng)答，即分控制器識(shí)別命令中的地址位，如果與自身的預(yù)設(shè)地址編碼一致則返回識(shí)別成功信息。而總控制器100則通過載波市電實(shí)現(xiàn)應(yīng)答地址和發(fā)送控制信號(hào)(即控制命令)。

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式還能夠?qū)崿F(xiàn)單一控制器(即總控制器100)同時(shí)控制多個(gè)用電設(shè)備(如家用電器)，控制策略更易于實(shí)現(xiàn)。

優(yōu)選地，本發(fā)明的用電設(shè)備系統(tǒng)中，每個(gè)用電設(shè)備均可以是廚房電器，從而所述用電設(shè)備系統(tǒng)構(gòu)成為廚房電器系統(tǒng)。由于廚房面積較小但用電設(shè)備較多，采用本發(fā)明的用電設(shè)備系統(tǒng)能夠很好地解決各個(gè)廚房電器的通訊問題，既不用布設(shè)復(fù)雜而密集的弱電線路，也不會(huì)使人在廚房時(shí)處于眾多的輻射源(如果采用無線通訊方式的話，每個(gè)電器都是一個(gè)輻射源)的包圍之下，因此，成本低，安全性高，實(shí)現(xiàn)容易。具體實(shí)施時(shí)，總控制器100可以安裝在廚房總開關(guān)之后，從而將廚房內(nèi)的電網(wǎng)與廚房外的電網(wǎng)隔離開；也可以安裝在家庭用電總開關(guān)之后，從而將家庭電網(wǎng)與外部電網(wǎng)隔離開即可，家庭內(nèi)部廚房以外的電網(wǎng)可以不進(jìn)行隔離。

或者，本發(fā)明的用電設(shè)備系統(tǒng)中，每個(gè)用電設(shè)備均可以是家用電器，包括廚房電器、客廳電器、衛(wèi)生間電器、臥室電器等，如電飯煲、光波爐、電烤箱、電熱水器、空調(diào)、電視、冰箱、洗衣機(jī)、空氣凈化器、新風(fēng)機(jī)等等，從而所述用電設(shè)備系統(tǒng)構(gòu)成為家用電器系統(tǒng)。在具體實(shí)施時(shí)，所述總控制器100可以安裝于家庭用電總開關(guān)之后，從而將家庭電網(wǎng)與外部電網(wǎng)隔離開。本實(shí)施方式同樣能夠以低成本和高安全性的方式實(shí)現(xiàn)，避免了在家庭內(nèi)部布設(shè)眾多的弱電線路，同時(shí)有效減少輻射源。

又或者，本發(fā)明的用電設(shè)備系統(tǒng)中，每個(gè)用電設(shè)備均可以是醫(yī)療設(shè)備，從而所述用電設(shè)備系統(tǒng)構(gòu)成為醫(yī)療設(shè)備系統(tǒng)。例如，可以在醫(yī)療機(jī)構(gòu)的總電源開關(guān)或相應(yīng)區(qū)域的總電源開關(guān)之后安裝本發(fā)明的總控制器，使得相關(guān)的醫(yī)療設(shè)備連接于載波市電上，一方面通過載波市電供電，另一方面通過載波市電實(shí)現(xiàn)通訊。相比于現(xiàn)有技術(shù)中采用弱電有線通訊的方式，本發(fā)明能夠提高整個(gè)醫(yī)療設(shè)備系統(tǒng)的穩(wěn)定性，避免因弱電系統(tǒng)故障(如弱電系統(tǒng)掉電或者個(gè)別路由器故障等)而導(dǎo)致的通訊故障，例如即使醫(yī)療設(shè)備本身有電但卻無法進(jìn)行通訊，使得重要的信息(如檢測結(jié)果信息)無法及時(shí)傳輸給相應(yīng)的設(shè)備(如醫(yī)生工作站)。

本發(fā)明的用電設(shè)備系統(tǒng)中，采用市電電網(wǎng)進(jìn)行信號(hào)傳輸，實(shí)現(xiàn)了同一區(qū)域小范圍電網(wǎng)內(nèi)用電設(shè)備的數(shù)據(jù)通信。相比于弱電有線通訊方式，減少了多余的外接通訊線，降低了弱電輔助電源的功率需求；相比于無線通訊方式，解決了無線通訊時(shí)無線模塊對(duì)弱電電源的干擾及造成的輻射干擾。

可見，本發(fā)明的用電設(shè)備系統(tǒng)既保留了有線傳輸載體的穩(wěn)定性的特點(diǎn)，又減少了弱電有線傳輸?shù)耐鈬嘤嗑€路，同時(shí)還減小了弱電電源負(fù)載，降低了弱電電源的功率需求。同時(shí)，本發(fā)明的用電設(shè)備系統(tǒng)還避免了使用無線傳輸信號(hào)時(shí)的輻射干擾情況，降低了弱電電源開發(fā)時(shí)的抗干擾部分的成本。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解的是，在不沖突的前提下，上述各優(yōu)選方案可以自由地組合、疊加。

應(yīng)當(dāng)理解，上述的實(shí)施方式僅是示例性的，而非限制性的，在不偏離本發(fā)明的基本原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以針對(duì)上述細(xì)節(jié)做出的各種明顯的或等同的修改或替換，都將包含于本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。