PLC——Power line Communication電力載波通信,是電力系統特有的通信方式,電力載波通信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,隻要有電線,就能進行數據傳遞。
技術說明
雲梯PLC技術
一、PLC技術概述
PLC技術(英文:Power line communicaon),電力載波通信技術。通過電力線(交流或者直流)傳輸數字信號。PLC技術發展瞭幾十年,最早在電力傳輸中采用。目前有兩大應用方向.
第一是低壓、中壓和高壓的交流電力傳輸系統中使用。屬於窄帶PLC
電力傳輸系統中,例如抄表,再例如某些中高壓電力傳輸段,4G沒有覆蓋,那麼節點之間的通信采用電力載波。這類電力系統,一般要求的速率在幾百BPS到幾百kbps,傳輸某些重要的傳感器數據或者應用數據。傳輸距離要求比較長,一般按公裡為單位計算。通信時延高,有可能達到幾個小時。器件代表廠傢如我們國內的東軟公司。
第二是傢庭或者某些特殊場景下采用。歸類於寬帶PLC。實現在電力線、電話線、以及同軸電纜上數據傳輸,滿足傢庭數字多媒體傳輸的需要而制定的標準。這類傳輸以傳輸速率高為特點,在幾十Mbps,能夠實現以太網的連接通信。傳輸距離已在500米范圍內。通信時延非常低,要求達到ms級別。國際上,此類標準有兩種:一是Homeplug AV 和G.hn兩種。
在整個互聯網通信標準上,PLC技術和wifi、網線、光纖、ADSL等雖然是不同的通信傳輸介質,但在應用中互為補充。在不同的場景下選擇不同方式的通信方式,以滿足不同的場景需求。
經過多年的開發,我們認為,在電梯這個特殊場景下,PLC技術是最為適合的選擇。我們新再靈的PLC技術,采用的是Homeplug AV協議。能夠將以太網,通過調制解調的方式,在電梯的照明供電線上傳輸,實現視頻、圖片以及快速的傳感器數據連接,同時滿足多媒體直播等各種應用要求,以支撐雲梯物聯網的各種業務要求。
二、電梯場景的分析和描述
為什麼電梯場景下,PLC是最為合適的選擇?我們從四個方面來分析
1. 通信距離
電梯是運行在一個密閉的井道內。電梯的井道,從幾十米到幾百米不等。電梯就是運行在此密閉空間裡,不停的上下往復。我們選擇的通信方式,必須滿足電梯井道的要求。電梯根據實際樓層的不同,從幾十米到幾百米不等。
電梯的運行速度也要考慮。有的電梯,能到達6米/S,200多公裡的時速。這對通信也會造成一定的影響。
2. 安全要求
電梯是特種設備,第一要求是不能影響電梯的工作。無論從電磁幹擾到網絡安裝等,都不能對原有電梯系統造成影響。
3. 運行環境
電梯本質上是機電一體化設備。系統中有兩個電動機。一是電梯主電動機,千瓦級別,二是電梯門機電動機,百瓦級。在電梯運行是,電梯井道內出現復雜的電磁環境。這些電梯環境,會對通信的可靠性帶來重大的影響。
不同廠傢和種類的電梯,此運行環境有很大的不同。
4. 外部環境
外部天氣的影響,在電梯物聯網的運行中,不可忽略。雨雪天氣、濕度、溫度、海拔高度,都會對通信帶來相當的影響。我們國傢電梯,從北方到南方,外部環境差異非常大。通信方式的選擇,要能適應所有的地區。
綜上所述,既要適用上述電梯場景,滿足不同地區、不同種類和廠傢的電梯、不同樓層、不通速度的電梯,又要滿足電梯物聯網的通信速率高(多媒體播放、視頻AI分析、圖片AI分析等)的要求,PLC是最優化的選擇。
三、雲梯PLC的技術
PLC技術包含很多的技術細節。我將此分成兩類,第一類是PlC通用技術,第二類是PLC特殊技術。
PLC通用技術,包括4層,簡單介紹如下:
A. 物理底層調制解調技術,采用高級前向糾錯、通道預估、自適應能力的OFDM,載波子波段在2M~60M,實現500M的底層數據速率。(註意:電力系統的窄帶PLC中,一般不采用OFDM方式)
B. MAC層則綜合使用具有QoS保證的TDMA時分多址有序接入和CSMA競爭接入兩種方式,並通過快速自動重發請求(ARQ)可靠傳送.
C. 支持TDMA和FDMA,即兼容時分多址和頻分多址,以便兼容BPL寬帶接入
D. 協議棧支持多種上層協議,如802.3、IP and UPNP
上述通用技術,需要每個研究PLC的廠傢,都必須具備。除此之外,應用到電梯場景,必須采用一些特定的技術,不然,PLC在電梯場景下應用,可靠性和時延也得不到保證。
我們的雲梯PLC,有2個特殊的技術:
1、 強自適應能力的OFDM調制解調方式(軟件算法)
我們針對電梯場景下的照明供電下的電力線幹擾方式,對OFDM的方式進行瞭優化。簡單描述就是:對電梯的電動機啟停和空間輻射,通過試驗場景建立瞭電梯不同運行階段的特征點,然後在調制解調時,避開受到幹擾的子載波頻段。整個過程由算法自學習實現和特征點的匹配、剔除,以達到降低PLC傳輸時延和高可靠傳輸的目的。
電動機的啟停帶來的影響,是PLC的首要處理的內容。
2、解決幹擾的方法
電力線傳輸上,共有4種類型的幹擾:電力線的浪湧、諧波幹擾,容性幹擾、感性幹擾,分徑幹擾。這四種幹擾即影響調制,也影響解調的復原。
A. 硬件上,針對電梯的照明線路的上述4個方面,對發射驅動電路、接受檢測電路進行相應的抗幹擾設計。
B. 軟件驅動上,根據連接質量進行,進行調制解調的發射功率進行自適應的調整。上述兩點,是我們雲梯PlC的技術上的主要處理點,結合起來,是雲梯的PLC的可靠性和時延的性能會得到全面的提高。
開發團隊
·帶隊負責人:靳旭哲
靳旭哲,新再靈科技CTO,工程師。從事嵌入式軟件硬件技術開發近二十年,獲得授權發明專利9項,2012年負責的電力載波調制解調器開發和產業化項目榮獲國傢火炬計劃產業化示范項目立項。參與開發的WebField ECS-100控制系統獲得浙江省科學技術一等獎;負責開發的雲梯系統獲得2016中國國際電子信息創客大賽暨“雲上貴州”大數據商業模式大賽二等獎和2016年度第十八屆中國國際高新技術成果交易會優秀產品獎稱號,2019年被認定為第三屆“杭州工匠”
團隊其他人員:胡喜麗,唐麗娜
·隸屬機構:新再靈科技
浙江新再靈科技股份有限公司是一傢基於電梯場景的人工智能和大數據服務企業,擁有發明專利及軟著200餘項。一直以來公司秉持讓垂直出行更美好的企業之道,致力於提升電梯安全管理能力和效率,讓電梯場景數字化和更有價值。浙江新再靈總部位於杭州,旗下擁有上海梯之星信息科技有限公司、北京梯豆科技有限公司、浙江新怡科技有限公司等以及分佈在全國的31傢控股子公司。截止目前,公司產品雲梯已經在全國104個城市,安裝上線超過15萬臺,為全國7000餘小區提供電梯智慧管理,每天保障數億人次的出行安全。
相關評價
新再靈企業致力於數字化城市治理下電梯智慧管理,聚焦民生問題,站在行業前沿。雲梯設備符合溫州市電梯智能化檢測裝置,是貼近民生的好工程、好項目,符合社會治理現代化需求,值得廣泛推廣應用。
——溫州市市場監督管理局主任 郭江華
浙江新再靈科技股份有限公司的雲梯設備符合上海市智慧電梯檢測終端需求,設備均有檢測報告,符合國傢相關部門要求,進一步提高瞭對電梯安全數字化監管的能力,提升瞭電梯安全運行水平,有效保障乘梯人出行安全。
——上海市聯合電梯安全技術促進中心主任 胡暉
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