電力載波的應用環(huán)境

電力載波通訊即PLC，是英文Power line Communication的簡稱。 電力載波是電力系統特有的通信方式，電力載波通訊是指利用現有電力線，通過載波方式將模擬或數字信號進行高速傳輸的技術。最大特點是不需要重新架設網絡，只要有電線，就能進行數據傳遞。

電力載波

電力線載波通訊因為有以下缺點，導致PLC主要應用－－“電力上網”未能大規(guī)模應用：

1、配電變壓器對電力載波信號有阻隔作用，所以電力載波信號只能在一個配電變壓器區(qū)域范圍內傳送；

2、三相電力線間有很大信號損失（10 dB -30dB）。通訊距離很近時，不同相間可能會收到信號。一般電力載波信號只能在單相電力線上傳輸；

3、不同信號耦合方式對電力載波信號損失不同，耦合方式有線-地耦合和線-中線耦合。線-地耦合方式與線-中線耦合方式相比，電力載波信號少損失十幾dB，但線-地耦合方式不是所有地區(qū)電力系統都適用；

4、電力線存在本身固有的脈沖干擾。使用的交流電有50HZ和60HZ，其周期為20ms和16.7ms，在每一交流周期中，出現兩次峰值，兩次峰值會帶來兩次脈沖干擾，即電力線上有固定的100HZ或120HZ脈沖干擾，干擾時間約2ms，因此干擾必須加以處理。有一種利用波形過0點的短時間內進行數據傳輸的方法，但由于過零點時間短，實際應用與交流波形同步不好控制，現代通訊數據幀又比較長，所以難以應用；

5、電力線對載波信號造成高削減。當電力線上負荷很重時，線路阻抗可達1歐姆以下，造成對載波信號的高削減。實際應用中，當電力線空載時，點對點載波信號可傳輸到幾公里。但當電力線上負荷很重時，只能傳輸幾十米。

電力載波通訊的互聯網家居智能的應用

電力載波通訊（PLC）是電力系統特有的通信方式，是指利用現有電力線，通過載波方式將模擬或數字信號進行高速傳輸的技術。最大特點是不需要重新設置通信網絡，只要有電線，就能進行數據傳輸。但是電力載波通訊因為有如下缺點，導致PLC技術應用未能展開。

配電變壓器對電力載波信號有阻隔作用，所以電力載波信號只能在一個配電變壓器區(qū)域內傳輸；三相電力線間有很大信號損失以及較近距離不同相間可能會收到信號，所以一般電力載波信號只能在單相電力線上傳輸；電力線存在固有的脈沖干擾，即市電50赫茲交流電周期過0點時所產生的脈沖，時間約2ms；電力負荷對載波信號造成衰減，負荷過重時線路阻抗可低至1歐姆以下，造成對載波信號傳輸距離的影響可能從幾千米削減到幾十米。

隨著家居智能系統的興起，給PLC應用帶來了一個新的轉機。在目前的家居智能系統中，以PC機為核心的家居智能系統最受青睞。該系統理念就是，隨著PC電腦的普及，可以將家用電器及設施需要處理的數據交給PC機來完成，這樣就需要在家電與PC機間構建一個數據傳輸網絡?，F在使用的多是無線數據傳輸技術，但是在家居環(huán)境中，墻壁的阻隔作用對無線傳輸的距離和質量影響較大，特別是在別墅和躍層住宅中這一影響更加明顯。設置專用網線除了增加成本外，家電也無法根據需要移動位置。

PLC技術利用電力線進行數據傳輸的特點，無疑成為了解決智能家居數據傳輸的最佳途徑。同時因為數據僅在家居范圍內傳輸，制約PLC應用的幾個因素已不明顯，遠程控制也能通過互聯網先聯接到PC機終端然后再控制家用設施的方式來實現。

PLC作為利用電力線組網的一種接入技術，具有極大的便捷性，只要有電源插座的地方不用專設網線就可享受高速寬帶網絡接入，從而實現集數據、語音、視頻及電力于一體的“四網合一”。

電力載波在我國大概有數據傳輸（電力貓），多媒體傳輸（視頻音頻，IPTV等），指令傳輸（抄表系統及部分智能家居）等技術應用。這些已不是新技術，但是在我國為什么沒有看到大規(guī)模的應用呢？除了人們的接受需要時間外，還與國家電網的質量以及電力載波系統的成本有較大關系。在遠距離的情況下，由于國家電網質量及載波芯片設計等原因，電力載波方式上網帶寬一般只能達到1-7M。并且我國普通寬帶大部分在4-8M左右，這樣用普通寬帶上網或跑IPTV其實就是一樣的效果?，F在我國的網絡電視IPTV也不超過3M，所以電力載波網絡終端產品與高帶寬產品對于用戶是一樣的。

在帶寬輸入一樣的情況下對傳輸的穩(wěn)定性和可靠性方面的要求非常重要，市場上流行的電力載波芯片和網絡終端產品已經有了自動檢測電網環(huán)境的功能，使得電網環(huán)境的影響變的微乎其微。在QOS方面有8-16等級使信號傳輸更加穩(wěn)定。所以電力載波產品有了穩(wěn)定性和可靠性的保證則非常適合音頻和流媒體的傳輸。另外，電力載波產品可實現自動組網，2個終端的距離一般在200M左右。通過中繼功能可使幾個終端傳輸的距離加長到1公里以上，非常適合于電力遠程抄表系統、家庭局域通訊和各種監(jiān)控系統。

近幾年，隨著互聯網的發(fā)展和移動互聯網的興起，基于電力載波通訊技術的互聯網家居智能科技已由互聯網PC機終端逐步延伸至移動智能終端，因其技術特點和結構組成與PC機終端又有所不同，使得這種家居智能系統在原有基礎上變得越來越復雜才能滿足需求。加之，在享受高速寬帶網絡PLC接入方式便捷性的同時，寬帶AP平臺的電力線損耗、電磁輻射污染以及分散的每個家居智能設施網絡功能的必要和繁復，無形中增加了這種家居智能實現方式的成本和健康安全隱患。

要解決上述問題，一種可行的方案就是：只將家居智能系統所需的控制和通訊數據通過電力載波各單元模塊直接調制到電力線上，利用電力線路傳輸至電力載波各種聯絡及控制終端和智能家居電力載波中央處理及網絡單元，經過解調分析出相關信息用于電力載波控制和聯絡終端以及聯網用于PC機終端或移動智能終端。此方式與文章前面談到的寬帶網絡最后一公里電力載波入戶方案的區(qū)別在于：電力線路是被用于傳輸已調制有用信息的載波信號而非寬帶網絡信息的傳輸載體；好處在于：一般載波通訊只在有需要時（實時控制和通信）才會有信號輸出，沒有需要時只是普通的電力傳輸線。工程實踐時在電力線重點路徑使用屏蔽線可以最大限度的消除可能的電磁污染和人身安全隱患。再者，由于性能要求相對簡單和側重點的不同，承擔家居自動化、智能化的功能集成和聯網通訊的中央處理、電網環(huán)境及網絡單元模塊可以相應的要求簡單和便于實現。

1 下面，我們就簡要來談談互聯網及移動互聯網家居智能化系統的另一種構成及其運行分析。

（1）家居智能電力載波開關模塊系列。此系列包括電力載波編碼發(fā)送及受控對象狀態(tài)檢測單元、電力載波接收解碼受控執(zhí)行及狀態(tài)回饋單元。控制方式為既可以點對點配對使用，也可以多點混合分散控制使用，由此構成從載波通訊、控制及狀態(tài)顯示等全面的電氣開關控制功能。又可以由智能家居中央處理單元集中聯接互聯網利用PC機終端或移動智能終端來控制和進行狀態(tài)顯示。按用途及負荷性質可分為普通斷續(xù)開關模塊，調功、調壓、調頻開關模塊等。示例如圖1、圖2所示。

（2）家用電器電力載波接口單元模塊。我們試以現有的普通電視機與紅外遙控器之間的通訊聯系和控制為例，來簡要說明家電電力載波接口應用實現的可能性：先于電視機紅外接收電路處加裝一只電力載波接收電路，利用其接收經過解調的控制信號去代替紅外接收頭實現對電視機的控制；同時對現有的紅外遙控器加裝電力載波發(fā)送單元模塊以替代原有的紅外發(fā)射電路或兩套控制方式互相轉換并行不悖。由于成功的將紅外遙控系統改造成載波遠控及紅外遙控雙功能遙控系統，使用中不但增加了便利，還因為普通電視具備了接收電力載波信號的能力，這樣，結合家居智能中央處理單元模塊強大的網絡及載波編碼控制和解析能力，就可以很方便地實現移動互聯網智能終端實時操控電視機的功能。 　　據上，家電只要在內部配備電力載波通信模塊，設計好程序，便可實現對原有家電的改造。家電廠家結合物聯網科技應用電力載波通訊技術進行家電智能化一體設計，便可輕松實現自動化、網絡化和高度智能化。

（3）安防、消防電力載波單元。

（4）各種家居智能傳感及檢測載波單元。

（5）通用型家用電器電力載波接口。所謂通用型家用電器電力載波接口模塊與家用電器載波改造模塊類似，可替代各種專用模塊使用，和專用及一體化設計的家居各種載波單元模塊相比具有使用簡單，易于實現。中央單元解析信息量小，開發(fā)簡單，成本較低。缺點是功能簡單，自動化、智能化程度低。

（6）智能家居電力載波中央處理、電網環(huán)境及網絡單元。此模塊是智能家居系統的處理核心。承擔載波信號采集，編解碼和發(fā)送，安防、消防等狀態(tài)監(jiān)控任務，各種家居智能傳感器檢測數據?？蓪崿F多種方式的控制、數學建模以及運算輸出，實現家居智能化設施的定時、記憶及自適應等自動控制功能，還可以通過其中的網絡單元接入互聯網，利用互聯網PC機終端或移動互聯網智能終端及其應用實現遠程監(jiān)控家居智能系統運行狀態(tài)的目的。所以中央處理單元需要能實時處理多任務操作，以高效地驅動外圍模塊運行。

由于電力載波家居智能自成系統，高度一體化，能否長距離高效運行很大程度上處決于電網環(huán)境對載波傳輸的影響。此單元內集成的電網載波干擾抑制器能有效抑制家居智能系統相鄰干擾，高效利用載波頻率及編、解碼資源。

（7）家居智能電力載波各種聯絡及控制終端。

（8）互聯網PC機終端和移動互聯網智能終端及其應用軟件。

基于電力載波技術的通訊控制系統，是家居智能化得以實現的一種新模式，是對傳統通訊控制系統的拓展。由于使用電力線作為載波信號的傳輸媒介，因此具有信息傳輸可靠，路由合理、可同時復用信號等特點。由于電力線和信號線合一，無須鋪設信號線，人們原來使用和維護習慣都不受影響。由于家居智能系統的信息量相對較小，電力載波傳輸速度慢的缺點不突出。因此，電力載波通訊技術在家居智能化應用特別是在中速率傳輸應用方面，因其可靠性高、造價低廉等優(yōu)點，具有顯著應用價值和市場開發(fā)前景。