CN102761120A - 一种大功率直流电压源总线的通讯组网控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电气方法类，具体是一种大功率直流电压源总线的通讯组网控制方法，具体是：将配电网交流电转换为直流电压源；通过高频阻波器连接至两线制布线网络，同时该网络连接至全部需要通讯组网控制的智能家居设备以及唯一的中央控制器；连接至两线制布线网络的智能家居设备与中央控制器，其电源输入接口均设有高频阻波器，其通讯接口通过直流隔离电容与高频脉冲变压器连接至两线制布线网络；中央控制器对全部连接至两线制布线网络的智能家居设备编制唯一非重复的数字身份编号，采用主从问答的方式完成与目标智能家居设备的指令传输和数据交换。本发明方案合理、接线简单、成本低，适用于多种需要大功率电源配送与通讯组网控制的场合。

Description

一种大功率直流电压源总线的通讯组网控制方法
技术领域
本发明属于电气方法类，具体是一种大功率直流电压源总线的通讯组网控制方法。
背景技术
随着物联网技术的不断进步，以智能照明、智能安防、家电远程控制等功能为代表的智能家居***得到了快速发展。智能家居***融合传感技术、自动化、远程通讯控制技术于一体，通过将各种家用电气设备接入具有双向通讯功能的总线网络，从而赋予其更多、更为灵活的控制方式。然而传统的家庭住宅其布线结构一般只提供两线制的交流电源总线，要实现智能家居设备的组网控制，需要铺设专用的通讯总线网络，不仅改造过程复杂而且改造成本巨大。在免布线的智能家居通讯组网控制方面，目前已有的技术主要为低压工频交流电源载波通讯和短程无线通讯两种方式，前者受到越来越多的电力电子电源设备以及配电网自身扰动的影响难以保证组网通讯过程的通讯速率和通讯可靠性；后者受到越来越多的无线通讯设备干扰影响，在家居环境下也具有较低的通讯可靠性，且由于无线组网信号泄露，还容易造成其它的安全隐患。在针对智能家居应用中家用电器设备电源配送和通讯组网控制方面，目前还没有一种拓扑简单、布线灵活、通讯可靠、通讯速率高的两线制总线控制方法。
发明内容
本发明针对现有技术的不足以及智能家居***中直流供电设备所占比重的显著增长，提供一种方案合理、接线简单、成本低，并能提升***灵活性的大功率直流电压源总线的通讯组网控制方法。
本发明的技术方案如下：
一种大功率直流电压源总线的通讯组网控制方法，其特征在于：采用一大功率交流-直流转换电源将配电网交流电转换为直流电压源；转换后的直流电压源通过高频阻波器连接至两线制布线网络，同时该网络连接至全部需要通讯组网控制的智能家居设备以及唯一的中央控制器；连接至两线制布线网络的智能家居设备与中央控制器，其电源输入接口均设有高频阻波器，其通讯接口通过直流隔离电容与高频脉冲变压器连接至两线制布线网络；中央控制器对全部连接至两线制布线网络的智能家居设备编制唯一非重复的数字身份编号，通讯过程中，中央控制器首先通过发送一个与目标智能家居设备数字身份编号一致的数字编码激活与目标对象的通讯连接，然后中央控制器采用主从问答的方式完成与目标智能家居设备的指令传输和数据交换（中央控制器作为主机，目标智能家居设备作为从机）；对连接至两线制布线网络中的多个智能家居设备，中央控制器采用时间段分割和轮流查询的方式逐个完成指令传输与数据交换任务。
本发明的中央控制器与智能家居设备，其通讯接口采用高频交流调幅方式实现通讯信号的发送，通讯信号发送时，首先将待发送的原始数字通讯脉冲与高频振荡器产生的高频交流信号通过乘法运算电路（如逻辑与门电路、模拟乘法器）进行幅值调制，而后通过脉冲功率放大器、直流隔离电容连接至发送高频变压器的一次侧，发送高频变压器的二次侧通过直流隔离电容与两线制布线网络直接连接；通讯信号接收端，接收高频变压器一次侧通过直流隔离电容与两线制布线网络直接连接，接收高频变压器二次侧依次与带通滤波器、信号放大器、检波电路连接，被调幅的高频载波交流通讯信号从发送高频变压器通过两线制布线网络传输至接收高频变压器，其中高频交流载波通讯信号通过直流隔离电容与及接收高频变压器传输至带通滤波器，并经过信号放大器、检波电路处理得到与被发送的原始数字通讯脉冲一致的数字通讯脉冲。
本发明通过两线制布线网络的直流频段配送大功率直流电源，通过高频交流频段双向传输高频调幅交流信号，充分利用两线制布线网络在不同频带的信号传输能力，将大功率直流电源配送至多个智能家居设备的同时实现其通讯组网控制；直流电压源的出口和所有连接至两线制布线网络设备的电源输入接口均设有高频阻波器，这使得两线制布线网络的高频交流频段仅用于高频调幅交流信号的传输，通讯过程抗干扰能力强，通讯速率和可靠性高。当两线制布线网络采用环形拓扑时还能实现供电和通讯线路的双重冗余，抵御单点线路中断故障。本发明的中央控制器接入互联网后可实现全部通讯组网控制设备的远程监控功能。
本发明基于大功率直流供电电源，采用两线制总线并支持树形、星形、环形布线拓扑的智能家居设备通讯组网控制方法，达到简化线路结构并提升***灵活性的效果；方案合理、接线简单、成本低，适用于多种需要大功率电源配送与通讯组网控制的场合。
附图说明
附图为本发明示意图。
具体实施方式
如图所示，一种大功率直流电压源总线的通讯组网控制方法，其特征在于：
A、用大功率交流-直流转换电源2将配电网交流电源1转换为直流电压源，转换后的直流电压源输出通过高频阻波器3连接至两线制布线网络4；
B、两线制布线网络4上连接有中央控制器5、智能家居设备6，智能家居设备6在两线制布线网络4上的连接数量有多个，智能家居设备6其内部构造在通讯接口部分和输入电源接口部分与中央控制器5相同；
C、中央控制器5、智能家居设备6主要由数字控制器11、输入电源模块、通讯发送模块、通讯接收模块构成，其中输入电源模块由高频阻波器7、电源电压调整器10构成，通讯发送模块由高频调幅载波模块13、发送高频变压器电路8构成，通讯接收模块由接收高频变压器电路9，带通滤波、信号放大、检波模块12构成；
D、中央控制器5、智能家居设备6均通过由高频阻波器7和电源电压调整10构成的输入电源模块从两线制布线网络4上获得大功率直流电源；
E、进行通讯组网控制时，中央控制器5的数字控制器11先通过高频调幅载波模块13、发送高频变压器电路8向两线制布线网络4发送一串与通讯目标-被选定智能家居设备6数字身份编号一致的编码信号，被该编码信号调制的高频调幅交流信号通过两线制布线网络4传输至全部智能家居设备6的接收高频变压器电路9，并经过带通滤波、信号放大、检波模块12处理得到编码信号。
F、编码信号被通讯目标-选定的智能家居设备6的数字控制器11识别后，中央控制器5与选定的智能家居设备6的通讯回路被激活，中央控制器5与选定的智能家居设备6的指令传输和数据交换采用主从问答方式完成，中央控制器5为主机，选定的智能家居设备6为从机；
G、中央控制器5通过分时发送不同的编码信号，激活与不同智能家居设备6之间的通讯回路，采用轮询的方式与连接至两线制布线网络4的全部智能家居设备6实现指令传输与数据交换。
本发明的高频调幅载波模块13能将数字控制器11发出的原始数字通讯脉冲调制为高频交流调幅信号，调制采用乘法运算电路如模拟开关、逻辑与门电路、模拟乘法器实现，通讯信号在两线制布线网络4、发送高频变压器电路8、接收高频变压器电路9中的传输形式均为高频调幅交流信号。
本发明的高频阻波器3和高频阻波器7结构相同，均能够双向阻断高频调幅载波通讯信号频带以下的交流信号传输路径，本发明的带通滤波、信号放大、检波模块12具有选通高频调幅载波通讯信号并阻断其他频带交流信号的作用。
本发明的两线制布线网络4配送大功率直流电源至中央控制器5和全部已连接智能家居设备6时，能瞬时同步进行中央控制器5与任意选定智能家居设备6之间的双向数据通讯；通讯过程与直流电源配送过程互不影响，通讯过程两线制布线网络4的直流电源配送无中断。

Claims (3)

1.一种大功率直流电压源总线的通讯组网控制方法，其特征在于：采用一大功率交流-直流转换电源将配电网交流电转换为直流电压源；转换后的直流电压源通过高频阻波器连接至两线制布线网络，同时该网络连接至全部需要通讯组网控制的智能家居设备以及唯一的中央控制器；连接至两线制布线网络的智能家居设备与中央控制器，其电源输入接口均设有高频阻波器，其通讯接口通过直流隔离电容与高频脉冲变压器连接至两线制布线网络；中央控制器对全部连接至两线制布线网络的智能家居设备编制唯一非重复的数字身份编号，通讯过程中，中央控制器首先通过发送一个与目标智能家居设备数字身份编号一致的数字编码激活与目标对象的通讯连接，然后中央控制器采用主从问答的方式完成与目标智能家居设备的指令传输和数据交换。
2.根据权利要求1所述的大功率直流电压源总线的通讯组网控制方法，其特征在于：中央控制器、智能家居控制器由数字控制器、输入电源模块、通讯发送模块、通讯接收模块构成，其中输入电源模块由高频阻波器、电源电压调整器构成，通讯发送模块由高频调幅载波模块、发送高频变压器电路构成，通讯接收模块由接收高频变压器电路，带通滤波、信号放大、检波模块构成。
3.根据权利要求1或2所述的大功率直流电压源总线的通讯组网控制方法，其特征在于：对连接至两线制布线网络中的多个智能家居设备，中央控制器采用时间段分割和轮流查询的方式逐个完成指令传输与数据交换任务。
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