物联网宽带PLC家电系统设计实现方案

摘要：介绍了宽带PLC应用于物联网家电中的一种方案，同时说明了物联网家电针对PLC通讯的需求特性，并依据需求特性选择了宽带PLC模块所使用的主要器件及功能模块。
关键词：物联网宽带PLC家电；跨相耦合；自动组网；同相干扰

1 物联网宽带PLC家电系统及网络构成
物联网宽带PLC电力线载波通信家电是将家电本身的一些信息，通过电力线发送到PLC网关，PLC网关再将家电发送的数据信息通过互联网发送到所需要的地方，同时又可以将用户的需求通过互联网发送PLC网关，PLC网关将需求命令数据通过电力线发送给PLC家电，家电按照用户的需求指令进行运行、反馈运行信息等。

物联网宽带PLC家电系统网络包括感知层、PLC通讯层、网络层、应用层等几部分。其物理构成如图1所示。其中冰箱、热水器等接收用户可以通过手机、PAD、电脑等发送查询、控制命令，同时冰箱、热水器等家电再根据用户的指令信息返同用户需要的数据给手机、PAD、电脑等设备。由于网关及家电都内置PLC模块，故此处的数据传输不再通过无线或网线等传统方式，而是直接采用电力线进行传输并且由于采用了PLC通讯，热水器、空调等家电设备还可以设计成显示板与整机分离，即方便操作，又能给用户带来舒适的体验。

2 电力线载波通信(PLC)物联网家电的特点
PLC物联网家电异于普通的家电设备，也异于远程抄表系统。由于数据的传输依靠电力线，并且家电设备直接面对用户来进行操作、显示，故要求各个家电设备具有适当的感应、传输速度、较强抗干扰能力、互联互通、自动组网、较高的通讯可靠性、适度的传输距离等。
适当的感应、传输速度针对不同的家电，传输的数据速度要求往往不同。如一般的热水器、洗衣机、冰箱、空调等不需要传输图像、声音的家电，10 k以内的传输速度足够。而针对物联电视、电脑等视频设备则需要几百k以上的传输速率。
较强的抗干扰能力一般指在一定的范围内，如果存在多个PLC设备或者电力线上存在和传输频率相同的干扰时，每个设备问能够正常通讯而不被其它影响。
互联互通(M2M)指物联网家电之间、Internet与物联网家电之间能够互相通讯，传递相关信息，只有这样才能实现“人在外家就在身边、人在家世界就在眼前”。
自动组网指通过一定的措施，使需要互联互通的家电能够自己选择组成一个网络，且不与不需组网的PLC设备组网。
较高的通讯可靠性指联网家电必须有效地进行通讯，而不能像远程抄表那样，因为一次通讯成功率低而不得不多次抄读，而物联网家电则要求必须满足人们对操控、欣赏的舒适性要求。
适度的传输距离指一般互联互通的家电在同一住户内，如果传输距离太远，则用户数量多的时候很容易影响到其他用户，但控制在200 m以内，则不会对其他用户的使用产生太多的影响。

3 物联网宽带PLC家电系统的设计
基于PLC物联网家电的特点，最核心技术是PLC通讯的技术，本设计实现方案主要从以下几方面来讲述在物联网家电中如何通过PLC通讯实现家电的互联互通。