物聯網寬帶PLC家電系統設計實現方案

摘要：介紹了寬帶PLC應用于物聯網家電中的一種方案，同時說明了物聯網家電針對PLC通訊的需求特性，并依據需求特性選擇了寬帶PLC模塊所使用的主要器件及功能模塊。
關鍵詞：物聯網寬帶PLC家電；跨相耦合；自動組網；同相干擾

1 物聯網寬帶PLC家電系統及網絡構成
物聯網寬帶PLC電力線載波通信家電是將家電本身的一些信息，通過電力線發送到PLC網關，PLC網關再將家電發送的數據信息通過互聯網發送到所需要的地方，同時又可以將用戶的需求通過互聯網發送PLC網關，PLC網關將需求命令數據通過電力線發送給PLC家電，家電按照用戶的需求指令進行運行、反饋運行信息等。

物聯網寬帶PLC家電系統網絡包括感知層、PLC通訊層、網絡層、應用層等幾部分。其物理構成如圖1所示。其中冰箱、熱水器等接收用戶可以通過手機、PAD、電腦等發送查詢、控制命令，同時冰箱、熱水器等家電再根據用戶的指令信息返同用戶需要的數據給手機、PAD、電腦等設備。由于網關及家電都內置PLC模塊，故此處的數據傳輸不再通過無線或網線等傳統方式，而是直接采用電力線進行傳輸并且由于采用了PLC通訊，熱水器、空調等家電設備還可以設計成顯示板與整機分離，即方便操作，又能給用戶帶來舒適的體驗。

2 電力線載波通信(PLC)物聯網家電的特點
PLC物聯網家電異于普通的家電設備，也異于遠程抄表系統。由于數據的傳輸依靠電力線，并且家電設備直接面對用戶來進行操作、顯示，故要求各個家電設備具有適當的感應、傳輸速度、較強抗干擾能力、互聯互通、自動組網、較高的通訊可靠性、適度的傳輸距離等。
適當的感應、傳輸速度針對不同的家電，傳輸的數據速度要求往往不同。如一般的熱水器、洗衣機、冰箱、空調等不需要傳輸圖像、聲音的家電，10 k以內的傳輸速度足夠。而針對物聯電視、電腦等視頻設備則需要幾百k以上的傳輸速率。
較強的抗干擾能力一般指在一定的范圍內，如果存在多個PLC設備或者電力線上存在和傳輸頻率相同的干擾時，每個設備問能夠正常通訊而不被其它影響。
互聯互通(M2M)指物聯網家電之間、Internet與物聯網家電之間能夠互相通訊，傳遞相關信息，只有這樣才能實現“人在外家就在身邊、人在家世界就在眼前”。
自動組網指通過一定的措施，使需要互聯互通的家電能夠自己選擇組成一個網絡，且不與不需組網的PLC設備組網。
較高的通訊可靠性指聯網家電必須有效地進行通訊，而不能像遠程抄表那樣，因為一次通訊成功率低而不得不多次抄讀，而物聯網家電則要求必須滿足人們對操控、欣賞的舒適性要求。
適度的傳輸距離指一般互聯互通的家電在同一住戶內，如果傳輸距離太遠，則用戶數量多的時候很容易影響到其他用戶，但控制在200 m以內，則不會對其他用戶的使用產生太多的影響。

3 物聯網寬帶PLC家電系統的設計
基于PLC物聯網家電的特點，最核心技術是PLC通訊的技術，本設計實現方案主要從以下幾方面來講述在物聯網家電中如何通過PLC通訊實現家電的互聯互通。