一种基于电力线载波的通信控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于电力线载波的通信控制系统，所述系统包括，智能电能表，PLC网关模块和控制终端，所述智能电能表与所述PLC网关模块一体化设置；所述控制终端，用于采集家居设备的运行信息，所述智能电能表，用于采集用户的用电信息，以及，与所述PLC网关模块建立通信连接并将所采集的用电信息发送至所述PLC网关模块；所述PLC网关模块，用于接收所述运行信息和用电信息并发送至服务器，以及，接收控制命令并将控制命令发送给所述控制终端。本发明专利技术的系统能够通过PLC网关模块可以采用220v低压电力线与用电设备组网，克服了无线组网带来的不足。同时无需重新布局布线，设备入网便捷，系统安全性高，易于实施，操作便利，用户体验感好。

A communication control system based on power line carrier

【技术实现步骤摘要】
一种基于电力线载波的通信控制系统
本专利技术涉及物联网
，特别是一种基于电力线载波的通信控制系统。
技术介绍
伴随物联网时代到来，对海量用电设备高效控制与管理是近年来研究的热点。用户希望将全部用电设备联网，组成一个智能通信控制系统，这样用户只需通过移动终端访问云端服务器发送指令，便可以实现对用电器设备的控制和获取设备运行状态信息，突破距离限制，真正意义上达到‘集中管理，分散控制’的效果，通过远程控制，可以有效的提高人们工作与生活的舒适度，安全性，体验感。考虑到大多数情况下，电设备较为集中(尤其是家庭用电设备)的特点，将内部用电设备通过一定的传输介质连通起来实现资源共享，对外通过网关与外部网络互联，提供远程访问控制功能。因此有必要提出一种易于实施，操作便利，用户体验感好的基于电力线载波的通信控制系统。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术的目的就是提供一种基于电力线载波的通信控制系统，实现设备入网便捷，系统安全性高，易于实施，操作便利，用户体验感好的技术效果。本专利技术的目的之一是通过这样的技术方案实现的，一种基于电力线载波的通信控制系统，所述系统包括，智能电能表，PLC网关模块和控制终端，所述智能电能表与所述PLC网关模块一体化设置；所述控制终端，用于采集家居设备的运行信息，以及，与所述PLC网关模块通过低压电力线建立通信连接并将所采集的运行信息发送至所述PLC网关模块；所述智能电能表，用于采集用户的用电信息，以及，与所述PLC网关模块建立通信连接并将所采集的用电信息发送至所述PLC网关模块；所述PLC网关模块，用于接收所述运行信息和用电信息并发送至服务器，以及，接收控制命令并将控制命令发送给所述控制终端。可选的，所述PLC网关模块还用于进行内外网络协议的转换；包括，对接收到的不同格式的数据包进行解析以完成内部电力线载波网络中物理地址的映射，并根据不同的外部网络接口封装成指定格式的外部传输数据包和内网传输数据包。可选的，所述PLC网关模块与智能电能表的接入包括，在新出厂的智能电能表中整合所述PLC网关模块，或者，在现有的智能电能表外部连接PLC网关模块；在新出厂的智能电能表中整合所述PLC网关模块，还包括，在所述新出厂的智能电能表与所述PLC网关模块设置阻波器，所述阻波器用于隔离内网电力线中传输的高频载波信号；在现有的智能电能表外部连接PLC网关模块，还包括：在现有的智能电表输入端设置阻波器，所述阻波器用于隔离内网电力线中传输的高频载波信号。可选的，所述PLC网关模块包含第一处理器、第一存储器、外部网络连接模块、第一电力线载波连接模块和第一电源模块；所述第一处理器分别与第一存储器、外部网络连接模块和第一电力线载波模块建立连接，第一存储器和第一电力线载波模块均连接至外部网络连接模块；所述第一处理器，用于实现内外网络的数据包格式转换与管理内部网络；所述第一存储器，用于存储需要转发的数据包、控制指令以及与双向鉴权加密相关的鉴权数据；所述外部网络连接模块，用于提供不同的外部网络接口；所述第一电力线载波连接模块，用于与控制终端的第二电力线载波模块连接实现电力线通信功能；所述第一电源模块为PLC网关模块各模块提供电源。可选的，所述控制终端，设置于家居设备内部或外部；所述控制终端还用于解析所述PLC网关模块发送的控制命令，并根据所述控制命令对家居设备执行相应的控制；所述控制终端包括，第二处理器、第二存储器、第二电力线载波模块、执行模块、数据采集模块和第二电源模块；所述第二处理器分别与第二电力载波模块、第二存储器、执行模块、数据采集模块相连接；所述数据采集模块，用于通过传感器采集家居设备的工作信息，并将所述工作信息AD转换后传送至第二处理器处理以封装成数据包执行模块用于接收第二处理器传送过来的指令执行相应的操作。可选的，所述控制终端与所述家居设备一一对应，所述控制终端中存储有所述家居的设备信息，在新加入设备上电后，所述控制终端将所述设备信息发送至所述PLC网关模块；所述PLC网关模块，还用于根据所述设备信息建立设备目录表，并将所述设备目录表发送至服务器以供移动终端访问；所述移动终端，还用于根据所述设备目录表进入不同家居设备的操作界面并下发对应的控制命令。可选的，根据所述设备信息建立设备目录表，包括：在设备上电后，将设备种类、品牌、款式、编号发送至所述PLC网关模块；所述PLC网关模块为设备添加序列号并分配物理地址以生成设备链表已完成设备目录表的建立。可选的，所述家居设备上还对应设置有二维码信息，所述二维码信息包括家居设备对应的设备信息。可选的，所述PLC网关模块，还用于与所述控制终端进行双向鉴权加密以完成家居设备的接入和数据的加密传输，包括：为用户分配家居设备鉴权秘钥Ki，将鉴权秘钥存入鉴权中心AUC；家居设备上电后，控制终端将设备ID发送至PLC网关模块，PLC网关模块从AUC获取鉴权秘钥Ki；PLC网关模块生鉴权四元组，并将鉴权四元组发送到控制终端，若是新加入的设备PLC网关模块还向控制终端发送网关公钥Pka；控制终端接收鉴权四元组并进行计算确定鉴权数据，通过所述鉴权数据与所述鉴权四元组进行对比以完成鉴权；所述鉴权秘钥Ki与家居设备ID对应；所述鉴权四元组，随机数RAND、响应数SRES、加密秘钥Kc、鉴权令牌AUTN；控制终端接收鉴权四元组并进行计算确定鉴权数据，通过所述鉴权数据与所述鉴权四元组进行对比以完成鉴权，包括：控制终端利用AUTN+PKa计算确定鉴权随机数RAND’；利用RAND+Ki计算确定Kc，利用RAND+Ki计算确定SRES’，若是新加入设备保存网关公钥Pka；若RAND’＝RAND，则家居设备对PLC网关鉴权成功，并向PLC网关模块返回鉴权响应数RES，否则鉴权失败；若RES＝SRES，PLC网关模块对设备鉴权成功，反之，鉴权失败；在鉴权成功后，数据发送方利用Kc产生伪随机比特流并与数据包进行计算以获得密文；接收方利用相同的伪随机比特流进行计算获得明文以完成数据的加密传输。可选的，所述PLC网关模块存储需要转发的数据包、控制指令以及与双向鉴权加密相关的鉴权数据，包括：PLC网关模块定时采集内网家居设备的运行信息进行处理存储，并将运行信息传送至云端存储；若某一家居设备在某一时间段内致使所述PLC网关模块处于饱和状态，PLC网关模块根据家居设备物理地址对所述家居设备进行标记，并不受理所述家居设备的数据。由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下的优点：本专利技术的系统能够通过PLC网关模块可以采用220v低压电力线与用电设备组网，克服了无线组网带来的不足，同时无需重新布局布线，设备入网便捷，系统安全性高，易于实施，操作便利，用户体验感好。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电力线载波的通信控制系统，其特征在于，所述系统包括，智能电能表，电力线载波PLC网关模块和控制终端，所述智能电能表与所述PLC网关模块一体化设置；/n所述控制终端，用于采集家居设备的运行信息，以及，与所述PLC网关模块通过低压电力线建立通信连接并将所采集的运行信息发送至所述PLC网关模块；/n所述智能电能表，用于采集用户的用电信息，以及，与所述PLC网关模块建立通信连接并将所采集的用电信息发送至所述PLC网关模块；/n所述PLC网关模块，用于接收所述运行信息和用电信息并发送至服务器，以及，接收控制命令并将控制命令发送给所述控制终端。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于电力线载波的通信控制系统，其特征在于，所述系统包括，智能电能表，电力线载波PLC网关模块和控制终端，所述智能电能表与所述PLC网关模块一体化设置；
所述控制终端，用于采集家居设备的运行信息，以及，与所述PLC网关模块通过低压电力线建立通信连接并将所采集的运行信息发送至所述PLC网关模块；
所述智能电能表，用于采集用户的用电信息，以及，与所述PLC网关模块建立通信连接并将所采集的用电信息发送至所述PLC网关模块；
所述PLC网关模块，用于接收所述运行信息和用电信息并发送至服务器，以及，接收控制命令并将控制命令发送给所述控制终端。


2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述PLC网关模块还用于进行内外网络协议的转换；
包括，对接收到的不同格式的数据包进行解析以完成内部电力线载波网络中物理地址的映射，并根据不同的外部网络接口封装成指定格式的外部传输数据包和内网传输数据包。


3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述PLC网关模块与智能电能表的接入包括，在新出厂的智能电能表中整合所述PLC网关模块，或者，在现有的智能电能表外部连接PLC网关模块；
在新出厂的智能电能表中整合所述PLC网关模块，还包括，在所述新出厂的智能电能表与所述PLC网关模块设置阻波器，所述阻波器用于隔离内网电力线中传输的高频载波信号；
在现有的智能电能表外部连接PLC网关模块，还包括：在现有的智能电表输入端设置阻波器，所述阻波器用于隔离内网电力线中传输的高频载波信号。


4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述PLC网关模块包含第一处理器、第一存储器、外部网络连接模块、第一电力线载波连接模块和第一电源模块；
所述第一处理器分别与第一存储器、外部网络连接模块和第一电力线载波模块建立连接，第一存储器和第一电力线载波模块均连接至外部网络连接模块；
所述第一处理器，用于实现内外网络的数据包格式转换与管理内部网络；
所述第一存储器，用于存储需要转发的数据包、控制指令以及与双向鉴权加密相关的鉴权数据；
所述外部网络连接模块，用于提供不同的外部网络接口；
所述第一电力线载波连接模块，用于与控制终端的第二电力线载波模块连接实现电力线通信功能；
所述第一电源模块为PLC网关模块各模块提供电源。


5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制终端，设置于家居设备内部或外部；
所述控制终端还用于解析所述PLC网关模块发送的控制命令，并根据所述控制命令对家居设备执行相应的控制；
所述控制终端包括，第二处理器、第二存储器、第二电力线载波模块、执行模块、数据采集模块和第二电源模块；
所述第二处理器分别与第二电力载波模块、第二存储器、执行模块、数据采集模块相连接；
所述数据采集模块，用于通过传感器采集家居设备的工作信息，并将所述工作信息AD转换后传送至第二处理器处理以封装成数据包；
执行模块用于接收第二处理器传送过来的指令执...

【专利技术属性】
技术研发人员：周全，王毅，李松浓，
申请(专利权)人：国网重庆市电力公司电力科学研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50