電力線通信設備和方法以及使用電力線通信設備和方法的負載電力監(jiān)測設備和方法
【專利摘要】提供一種使用電力線通信設備和方法的負載電力監(jiān)測設備和方法。所述電力線通信設備能夠經由簡單電路結構通過將數據信號加載在經過電力線供應的電流信號上來執(zhí)行電力線通信。電力線通信設備包括：傳輸單元，被構造為產生數據信號，并通過電力線傳輸數據信號，其中，數據信號將通過電力線供應的電流信號用作載波；接收單元，被構造為通過電力線接收由傳輸單元產生的數據信號。
【專利說明】電力線通信設備和方法以及使用電力線通信設備和方法的 負載電力監(jiān)測設備和方法

【技術領域】
[0001] 本公開的實施例涉及一種電力線通信（PLC)設備和方法，更具體地講，涉及一種 被構造為在通過被構造為供電的電力線供電的同時執(zhí)行通信的電力線通信設備和方法。

【背景技術】
[0002] 電力線通信設備通過已經提供的電力線來執(zhí)行通信，并因此不需要另外的布線工 作。電力線能夠到達無線技術不能到達的地下室或其他封閉的區(qū)域。結果，在很多領域中， 正在采用使用電力線通信的通信網絡。例如，電力線通信正被改成用于將通信網絡形成為 家庭網絡的方法。
[0003] 然而，這種電力線通信通過將數據信號加載在電壓信號上來執(zhí)行通信，并因此諸 如各種濾波器、變壓器和二極管的外圍電路被用于將數據信號加載在電壓信號上。結果，電 路的結構變得復雜，且由于需要除了電路結構以外的另外的組件用于通信，因此產品成本 增加。


【發(fā)明內容】

[0004] 技術問題
[0005] 因此，本公開的一方面提供一種被構造為將數據信號加載在通過電力線供應的電 力的電流信號上的電力線通信設備，并因此可通過更簡單的電路結構來執(zhí)行電力線通信。
[0006] 本公開的另外的方面將在以下描述中被部分地闡述，并將部分地從所述描述明 顯，或通過本公開的實踐被學習到。
[0007] 解決方案
[0008] 根據本公開的一方面，電力線通信設備包括傳輸單元和接收單元。傳輸單元可被 構造為產生數據信號并通過電力線傳輸數據信號，其中，電力線供應包括通過電力線供應 的作為載波的電流信號的電力。接收單元可被構造為通過電力線接收由傳輸單元產生的數 據信號。
[0009] 數據信號可被構造為表示通過電力線被供應電力的負載的狀態(tài)信息。
[0010] 負載的狀態(tài)信息可以是以下信息中的至少一個：負載的開/關狀態(tài)信息、關于負 載的耗電量的信息以及關于負載的耗電模式（pattern)的信息。
[0011] 多個傳輸單元可被安裝為與多個負載相應。
[0012] 傳輸單元可耦接在同心插頭和負載的插頭之間，以便電連接到同心插頭和負載的 插頭。
[0013] 接收單元可安裝在所述多個負載被共同連接到的節(jié)點上。
[0014] 所述多個負載被共同連接到的節(jié)點可包括被構造為向所述多個負載供應電力的 配電盤。
[0015] 傳輸單元可包括電流傳感器、信號產生單元、開關和電阻器。電流傳感器可被構造 為檢測正供應給負載的電流量。信號產生單元可被構造為基于由電流傳感器感測的電流量 來產生表示負載的狀態(tài)信息的數據信號。開關可被構造為通過由信號產生單元產生的數據 信號而被接通/斷開。電阻器可與開關串聯(lián)連接，使得當開關接通時電流流過電阻器。
[0016] 接收單元可包括電流傳感器和信號處理單元。電流傳感器可被構造為通過檢測流 過電力線的電流量來檢測通過電力線接收的數據信號。信號處理單元可被構造為基于由電 流傳感器檢測的電流量來恢復數據信號。
[0017] 根據本公開的另一方面，一種使用電力線通信的負載電力監(jiān)測設備包括傳輸單 元、接收單元和控制單元。傳輸單元可被構造為產生表示負載的狀態(tài)信息的數據信號，并通 過供應包括電流信號的電力的電力線傳輸數據信號，其中，數據信號將通過電力線供應的 電流信號用作載波。接收單元可被構造為通過電力線接收由傳輸單元產生的數據信號。控 制單元可被構造為通過從通過接收單元接收的數據信號確定負載的狀態(tài)信息來確定負載 的狀態(tài)。
[0018] 負載的狀態(tài)信息可以是以下信息中的至少一個：負載的開/關狀態(tài)信息、關于負 載的耗電量的信息以及關于負載的耗電模式的信息。
[0019] 多個傳輸單元可被安裝為與多個負載相應。
[0020] 傳輸單元可耦接在同心插頭和負載的插頭之間，以便電連接到同心插頭和負載的 插頭。
[0021] 接收單元可安裝在負載被共同連接到的節(jié)點上。
[0022] 負載被共同連接到的節(jié)點可包括被構造為向負載供應電力的配電盤。
[0023] 傳輸單元包括電流傳感器、信號產生單元、開關和電阻器。電流傳感器可被構造為 檢測被供應給負載的電流量。信號產生單元可被構造為基于由電流傳感器感測的電流量來 產生表示負載的狀態(tài)信息的數據信號。開關可被構造為通過由信號產生單元產生的數據信 號被接通/斷開。電阻器可與開關串聯(lián)地連接，使得當開關接通時電流流過電阻器。
[0024] 接收單元可包括電流傳感器和信號處理單元。電流傳感器可被構造為通過檢測流 過電力線的電流量來檢測通過電力線接收的數據信號。信號處理單元可被構造為基于由電 流傳感器檢測的電流量來恢復數據信號。
[0025] 根據本公開的另一方面，一種電力線通信方法如下。可產生數據信號，并可通過供 應包括電流信號的電力的電力線來傳輸數據信號，其中，數據信號將通過電力線供應的電 流信號用作載波。數據信號可通過電力線被接收。
[0026] 數據信號可被構造為表示通過電力線被供應電力而進行操作的負載的狀態(tài)信息。
[0027] 負載的狀態(tài)信息可以是負載的開/關狀態(tài)信息、關于負載的耗電量的信息以及關 于負載的耗電模式的信息中的至少一個。
[0028] 根據本公開的另一方面，一種負載電力監(jiān)測方法如下?？僧a生包括負載的狀態(tài)信 息的數據信號，并可通過供應包括電流信號的電力的電力線傳輸數據信號，其中，數據信號 將通過電力線供應的電流信號用作載波。數據信號可通過電力線被接收。負載的狀態(tài)信息 可從數據信號轉換。
[0029] 負載的狀態(tài)信息可以是負載的開/關狀態(tài)信息、關于負載的耗電量的信息以及關 于負載的耗電模式的信息中的至少一個。
[0030] 根據本公開的另一方面，一種用于連接到封閉場所中的負載的設備包括傳輸單 元。傳輸單元產生數據信號，并通過供應包括電流信號的電力的電力線將數據信號傳輸到 封閉場所中的負載。數據信號將通過電力線供應的電流信號用作載波。數據信號表示負載 的電力信息。
[0031] 根據本公開的另一方面，一種方法如下?？僧a生數據信號，并通過供應包括電流信 號的電力的電力線將數據信號傳輸到封閉場所中的負載。數據信號將通過電力線供應的電 流信號用作載波。數據信號表示負載的電力信息。
[0032] 有益效果
[0033] 如上所述，通過將在電力線上供應的電力的電流信號用作載體來傳輸/接收數據 信號，可通過更簡單的電路結構來執(zhí)行電力線通信。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034] 從以下結合附圖進行的實施例的描述，本公開的這些和/或其他方面將變得清楚 和更易于理解，其中：
[0035] 圖1是根據本公開的一個實施例的電力線通信的示圖。
[0036] 圖2是示出圖1上示出的同心插頭、傳輸單元和插頭的耦接狀態(tài)的示圖。
[0037] 圖3是圖1上示出的傳輸單元和接收單元的電路構造的電路圖。
[0038] 圖4示出了用于針對圖3上示出的電力線通信產生、傳輸、接收和恢復數據信號的 處理的波形。
[0039] 圖5是根據本公開的一個實施例的在電力線通信中所處理的數據信號的結構的 示圖。
[0040] 圖6是示出根據本公開的一個實施例的使用電力線通信的負載電力監(jiān)測方法的 流程圖。

【具體實施方式】
[0041] 現在將詳細說明本公開的實施例，在附圖中示出了實施例的示例，其中，相同的參 考標號始終是指相同的元件。
[0042] 圖1是根據本公開的實施例的電力線通信設備的示圖。如圖1中所示，從外部電 力供應源將電力供應給家庭（或營業(yè)場所）100,并由家庭100中的配電盤102將電力傳送 到同心插頭、插座或電源插座104。插頭104表示例如設置在臥室、客廳或廚房中的墻壁插 座或電源插座。通過同心插頭104將電作為能量供應給家庭100內部的家用電器106,或者 家庭電器106通過連接到同心插頭104的多標簽（multi-tab)或電源板108接收電力。家 用電器106表不消耗電力的負載。
[0043] 在本公開的實施例中，當將家用電器106的插頭110插入到多標簽108或同心插 頭104的插座時，傳輸單元112耦接在同心插頭104和插頭110之間。傳輸單元112通過 將包括在被供應給家用電器106的電力中的電流信號用作載波來產生示出家用電器106的 狀態(tài)信息的數據信號，并通過電力線114發(fā)送所述數據信號。將傳輸單元112安裝在每個 家用電器106的每個插頭110上，并且通過傳輸單元112,可單獨地獲得每個家用電器106 的狀態(tài)信息。接收單元302 (圖3)安裝在配電盤102上，并接收在傳輸單元112上產生的 經過電力線114傳輸的數據信號?？刂茊卧?16從通過接收單元接收的數據信號恢復并 獲得家用電器106的狀態(tài)信息。控制單元116是被構造為執(zhí)行負載電力監(jiān)測的設備，并且 所述設備可實現在智能手機或家庭服務器上，或可實現在電力供應源的電力供應控制系統(tǒng) 上，其中，所述負載電力監(jiān)測通過收集家用電器106的狀態(tài)信息來確定每個家用電器106的 狀態(tài)?？苫谪撦d電力監(jiān)測的結果建立針對每個家用電器106的耗電節(jié)省策略或電力供應 策略以執(zhí)行需要的控制。
[0044] 圖2是示出如圖1上示出的同心插頭104、傳輸單元112和插頭110的耦接的示 圖。如圖2中所示，可插入插頭110的插入孔112a形成在傳輸單元112的一側，同時端子 112b以被插入到同心插頭104的這種方式從傳輸單元112伸出，并且端子112b被設置在傳 輸單元112的另一側。插入孔112a和端子112b在傳輸單元112內部電連接。因此，當插 頭110被插入到插入孔112a并且端子112b被插入到同心插頭104時，電力可通過同心插 頭104、傳輸單元112和插頭110被供應給家用電器106。傳輸單元112包括被構造為產生 數據信號并傳輸所述數據信號的電路，其中，所述數據信號將通過電力線供應的電力的電 流信號用作載波。
[0045] 圖3是傳輸單元112和接收單元302的電路圖。傳輸單元112與每個家用電器 106 -一相應地安裝，并且當多個傳輸單元112被安裝時，所述多個傳輸單元112被并聯(lián)連 接。接收單元302安裝在多個傳輸單元112被共同連接到的節(jié)點上。例如，如圖1中所示 和以上所描述的，可將一個接收單元302安裝在向家用電器106供應電力的配電盤102上。
[0046] 傳輸單兀112包括電流傳感器304 (第一電流傳感器）、信號產生單兀306、開關 308、電阻器310和電源312。電流傳感器304檢測被供應給家用電器106的電流量，以獲得 家用電器106的狀態(tài)信息。例如，家用電器106的狀態(tài)信息可以是家用電器106的開/關狀 態(tài)信息、電流（電力）消耗量信息或耗電模式信息。信號產生單兀306基于由電流傳感器 304檢測的電流量來產生示出家用電器106的狀態(tài)信息的脈沖信號的形式的數據信號。信 號產生單元306可由微型計算機單元（MCU)來實現，并可加載有預定算法，該預定算法被構 造為將檢測到的電流量轉換為與檢測到的電流量相應的脈沖信號的形式的數據信號。信號 產生單元306基于上述算法產生與檢測到的電流量相應的數據信號。在信號產生單元306 中產生的脈沖信號的形式的數據信號用于接通/斷開開關308。也就是說，在數據信號的高 電平部分，開關308接通，在數據信號的低電平部分，開關308斷開。當開關308接通時，電 流流經電阻器310和被閉合的開關308。因此，每次開關308閉合時，就形成脈沖信號。脈 沖信號將供應給家用電器106的電流信號用作載波，并且一系列脈沖信號的組合形成數據 信號?？捎美^電器或高功率半導體開關器件（例如，絕緣柵雙極晶體管：IGBT)來實現開關 308。電源312被構造為向信號產生單元306供應電力。
[0047] 接收單元302包括電流傳感器314(第二電流傳感器）、信號處理單元316和電源 318。電流傳感器314檢測通過配電盤102供應的電量，并能夠直接讀取由傳輸單元112產 生并被加載在電力線114的電流信號上的通過電流傳感器314的數據信號（數據信號的接 收）。信號處理單元316基于由電流傳感器314檢測的電力線114的電流量來恢復數據信 號，并將恢復的數據信號傳輸到控制單元116。對于以上情況，信號處理單元316加載有與 加載在信號產生單元306上的算法相同的算法。
[0048] 控制單元116分析從接收單元302的信號處理單元316傳輸的數據信號，以獲得 家用電器106的狀態(tài)信息，諸如，負載的開/關狀態(tài)信息、關于耗電量的信息或關于耗電模 式的信息。對于以上情況，控制單兀116加載有與加載在信號產生單兀306和信號處理單 元316上的算法相同的算法?？刂茊卧?16收集每個家用電器106的狀態(tài)信息，并執(zhí)行負 載電力監(jiān)測來確定每個家用電器106的狀態(tài)。可基于負載電力監(jiān)測的結果建立針對每個家 用電器106的耗電節(jié)省策略或電力供應策略以執(zhí)行需要的控制。
[0049] 圖4是示出針對圖3中示出的電力線通信設備產生、傳輸、接收和恢復數據信號的 處理的示圖。圖4的（A)上示出的波形被稱為供應給家用電器106的電流的波形，S卩，在 家用電器106上消耗的電流的波形?？赏ㄟ^波形本身來確定家用電器106的開/關狀態(tài)、 耗電量和耗電模式。例如，當在電流波形上電流量接近0的部分持續(xù)了比特定時間段長的 時間段時，可確定家用電器106處于關閉狀態(tài)或空閑狀態(tài)。另外，可獲得與耗電高或低的時 間相關的信息。圖4的等式（B)是與通過圖3的電流傳感器304檢測的電流量相應的數據 信號的示例。例如，當在電流傳感器304上檢測到的電流量約為1.2A(安培）時，信號產生 單元306根據預定算法產生與1. 2A相應的數據信號，例如，數據信號"0010110101"。與檢 測到的電流量相應的數據信號的格式符合按所述算法指定的規(guī)則，并且數據信號的格式可 依據指定的規(guī)則的方式而變化。如圖4的波形（C)中所示，信號產生單元306將數據信號 "0010110101"用作開關控制信號，來接通/斷開開關308。也就是說，如圖4的波形（C)中 所示，在數據信號的"0"部分，不產生脈沖（開關308斷開），但是通過在數據信號的"1"部 分產生脈沖（開關308接通），產生脈沖信號。通過使用脈沖信號，開關308接通/斷開。 如圖4的波形（D)中所示，通過接通/斷開開關308,數據信號"0010110101"被加載在圖4 的波形（A)的電流信號上。接收單元302通過接收并轉換被加載在電力線的電流信號上的 數據信號，來獲得與圖4的（E)中示出的數據信號相同的數據信號"0010110101"。控制單 元116通過接收并分析恢復后的數據信號"0010110101"，能夠確定在家用電器106中使用 的電流量約為1.2A。
[0050] 圖5是示出根據本公開的實施例的在電力線通信設備中所處理的數據信號的結 構的示圖。如圖3中所示和以上所描述的，至于根據本公開的實施例的電力線通信設備， 由于從多個傳輸單元112傳輸的信號被信號接收單元302接收，并隨后被傳輸到控制單元 116,因此從每個傳輸單元112傳輸的數據信號需要彼此進行區(qū)分。此外，從多個傳輸單元 112傳輸的數據信號可彼此疊加，因此如果當信號彼此疊加時發(fā)生錯誤，則可能需要準備工 作。結果，在本公開的一個實施例中，使用具有圖5中示出的結構的數據信號（包）。
[0051] 如圖5上所示，根據本公開的一個實施例的數據信號包括頭502、負載識別碼504、 數據506、錯誤校正碼508和E0F(文件尾）510。頭502和E0F510分別表示數據信號的開 始和結束。負載識別碼504被構造為識別相應信號是從哪個負載（即，從家用電器106中 的哪一個）傳輸的。預先將唯一識別碼分配給每個傳輸單元112。通過確定傳輸單元112 中的哪一個傳輸單元經由同心插頭104或多標簽108被連接到家用電器106中的特定的一 個，可通過分析從特定的傳輸單元112傳輸的數據信號將通過相應的傳輸單元112連接到 同心插頭104或多標簽108的家用電器106的狀態(tài)信息區(qū)分開來。數據506被稱為由電流 傳感器304檢測到的被供應給家用電器106的電流量的數據。錯誤校正碼508被提供用于 為當從多個傳輸單元112傳輸的信號彼此疊加時可能發(fā)生的錯誤做準備。處理這些錯誤的 其他方法包括重復地傳輸數據信號的方法、以足夠短的時間段傳輸數據信號的方法以及允 許在數據信號的脈沖部分中信號電平明顯大于噪聲分量的方法。
[0052] 圖6是示出根據本公開的實施例的使用電力線通信的負載電力監(jiān)測方法的流程 圖。在圖6中，操作602和604是在傳輸單元112中執(zhí)行的處理，操作606和608是在接收 單元302中執(zhí)行的處理，操作610是在控制單元116中執(zhí)行的處理。
[0053] 如圖6中所示，通過傳輸單元112的電流傳感器304檢測被供應給家用電器106 的電流量，來從檢測到的電流量獲得家用電器106的狀態(tài)信息（602)。傳輸單元112的信號 產生單元306基于由電流傳感器304檢測到的電流量通過預定算法產生數據信號，并傳輸 被加載在電力線的電流信號上的數據信號（604)，其中，所述數據信號以示出家用電器106 的狀態(tài)信息的脈沖信號的形式被提供。
[0054] 接收單元302的電流傳感器314檢測通過配電盤102供應的電量，并通過電流傳 感器314的電流檢測來直接接收在傳輸單元112中產生并被加載在電力線的電流信號上的 數據信號（606)。信號處理單元316將數據信號轉換為由電流傳感器314檢測的電力線的 電流量，并將轉換的數據信號傳輸到控制單元116(608)。
[0055] 控制單元116通過分析從接收單元302的信號處理單元316傳輸的數據信號來執(zhí) 行負載電力監(jiān)測，以獲得家用電器106的狀態(tài)信息，諸如負載的開/關狀態(tài)信息、關于耗電 量的信息或關于耗電模式的信息（610)。通過負載電力監(jiān)測方法，控制單元116收集每個家 用電器106的狀態(tài)信息，基于每個家用電器106的狀態(tài)信息建立耗電節(jié)省策略或電力供應 策略，諸如負載的開/關狀態(tài)信息、關于耗電量的信息或關于耗電模式的信息，并且，根據 建立的策略，耗電或電力供應可被控制。
[0056] 雖然已示出并描述了本公開的一些實施例，但是本領域的技術人員將理解，可在 不脫離本公開的原理和精神的情況下，在這些實施例中作出改變，其中，本公開的范圍在權 利要求及其等同物中限定。
【權利要求】
1. 一種電力線通信設備，包括： 傳輸單元，被構造為產生數據信號，并通過供應包括電流信號的電力的電力線來傳輸 數據信號，其中，數據信號將通過電力線供應的電流信號用作載波； 接收單元，被構造為通過電力線接收由傳輸單元產生的數據信號。
2. 如權利要求1所述的電力線通信設備，其中，數據信號被構造為表示通過電力線被 供應電力的負載的狀態(tài)信息。
3. 如權利要求2所述的電力線通信設備，其中，負載的狀態(tài)信息是以下信息中的至少 一個：負載的開/關狀態(tài)信息、關于負載的耗電量的信息以及關于負載的耗電模式的信息。
4. 如權利要求1所述的電力線通信設備，其中，存在分別用于多個負載的多個傳輸單 元，并且每個傳輸單元被安裝為與各自的負載相應。
5. 如權利要求1所述的電力線通信設備，其中，傳輸單元耦接在同心插頭和負載的插 頭之間，以便電連接到同心插頭和負載的插頭。
6. 如權利要求1所述的電力線通信設備，其中，存在多個負載，并且接收單元安裝在所 述多個負載被共同連接到的節(jié)點上。
7. 如權利要求6所述的電力線通信設備，其中，所述多個負載被共同連接到的節(jié)點包 括被構造為向所述多個負載供應電力的配電盤。
8. 如權利要求1所述的電力線通信設備，其中，傳輸單元包括： 電流傳感器，被構造為檢測正供應給負載的電流量； 信號產生單元，被構造為基于由電流傳感器檢測的電流量來產生表示負載的狀態(tài)信息 的數據信號； 開關，被構造為通過由信號產生單元產生的數據信號而被接通/斷開； 電阻器，與開關串聯(lián)連接，使得當開關接通時電流流過電阻器。
9. 如權利要求1所述的電力線通信設備，其中，接收單元包括： 電流傳感器，被構造為通過檢測流過電力線的電流量來檢測通過電力線正接收的數據 信號； 信號處理單元，被構造為基于由電流傳感器檢測的電流量來恢復數據信號。
10. -種電力線通信方法，包括： 產生數據信號，并通過供應包括電流信號的電力的電力線來傳輸數據信號，其中，數據 信號將通過電力線供應的電流信號用作載波； 通過電力線接收數據信號。
11. 如權利要求10所述的電力線通信方法，其中，數據信號被構造為表示通過經由電 力線被供應電力而進行操作的負載的狀態(tài)信息。
12. 如權利要求11所述的電力線通信方法，其中，負載的狀態(tài)信息是以下信息中的至 少一個：負載的開/關狀態(tài)信息、關于負載的耗電量的信息以及關于負載的耗電模式的信 肩、。
【文檔編號】H04B3/54GK104115416SQ201380008530
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年2月5日 優(yōu)先權日:2012年2月7日
【發(fā)明者】樸賢洙, 樸英珍, 徐成穆, 辛鍾玄, 崔宰源 申請人:三星電子株式會社