摘要：物联网因其巨大的应用背景而引起广泛的关注，而信息传输网络作为物联网的重要组成部分其实现方式也是多种多样；本文提出采用电力载波通讯来实现物联网的信息传输，并详细分析其可行性，最终给出相关应用案例。
关键词：电力载波物联网
1 引言
电力载波通讯（Power line Communication），简称PLC，是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术；它具有可靠性高、投资少、见效快、与电网建设同步等得天独厚的优点，是一种应用比较普遍的通讯方式。
物联网（The Internet of things）是由具有自我标识、感知和智能的物理实体基于通信技术相互连接形成的网络，这些物理设备可以在无需人工干预的条件下实现协同和互动，为人们提供智慧和集约的服务。胡锦涛总书记在十七大报告中指出：发展现代产业体系，大力推进信息化与工业化融合，促进工业由大变强，振兴装备制造业，淘汰落后生产能力。其中提出了两化融合的概念，物联网是实现两化融合的重要基础。本文重点阐述基于电力载波通信的物联网的可行性及相关案例。
2 物联网的原理
物联网体系结构主要分为三个层次：感知层、网络层、应用层。感知层位于底部，用来感知物联网中的数据；第二层是网络层，将感知的数据进行传输；最高层是应用层，负责构建物联网应用体系。
2.1.感知层。接触物体，对物体信息及现实中发生的事件信息进行采集，感知层是物联网发展的基础，是数据进入互联网前的传感体系，其主要包括感应器、传感器、以及传感控制技术等。
2.2.网络层。用于传递和处理信息，网络层主要建立在现有的移动通信网和互联网的基础上。3.应用层。感知数据通过网络层传到应用层，应用层利用这些分析过的数据，为人们提供服务，并与各行各业相结合，实现广泛的智能化。应用层不仅能实现各行各业，各个系统间的信息互通、同步、共享，而且还能实现对各行业的监督，智能交通，城市管理等。应用层是物联网与日常生活的的融合，与人们需求向结合，实现智能化。在现有的一些物联网应用中，还存在一些不完善不成熟的部分，存在非常多的机遇和挑战。
3 电力载波通讯及智能物联网
电力线载波通信技术出现于20世纪20年代初期[1]，20世纪90年代中期，电力线载波通信的制式从模拟电力线载波通信一跃迈入了数字电力线载波通信时代，为电力线载波通信的技术进步和应用拓展奠定了坚实的基础。2001年，全部采用数字调制和滤波的数字载波机研制成功，并迅速在国内得到广泛使用。该通讯技术的最大特点是不需要重新架设网络，体现在现实中就是不需要对现有建筑物进行修整，只要有电线，就能进行数据传递。当前，电力线载波通信的应用范围已从电力调度通信，扩展到更广泛的数据采集、继电保护、远方抄表、系统监控、图像传输、直流输电、配网自动化、小水电控制及IP网络等方面。而“物联网”的兴起，也为电力载波通讯的发展带来了无限空间。电力网是全球最大、覆盖面最广泛的网络资源，电力网上加载的终端数量远超过无线和专线的终端。洗衣机、电视、空调等电力网的终端都可以通过电力载波技术纳入互联网，实现信息的交换、通讯和管理控制。
“物联网”的概念于1999年由麻省理工学院的Auto-ID实验室提出[2]，将书籍、鞋、汽车部件等物体装上微小的识别装置，就可以时刻知道物体的位置、状态等信息，实现智能管理。Auto-ID的概念以无线传感器网络和射频识别技术为支撑。1999年在美国召开的移动计算和网络国际会议Mobi―Com1999上提出了传感网（智能尘埃）是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇[3]。同年，麻省理工学院的Gershenfeld Neil教授撰写了“When Things Start to Think”一书[4]，以这些为标志开始了物联网的发展。2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，正式提出了“物联网”的概念[5]。通俗地讲，物联网就是万物都可以上网，物体通过装入射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统（GPS）或其他通讯方式，按约定的协议，与互联网相连，形成智能网络，物品间可自行进行信息交换和通讯，管理者通过电脑或手机，可实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。
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物联网的核心在于互联，是在互联网的基础上进行信息交换和通讯。目前传输信息的手段很多，国内许多市场主体大都采用无线射频或专线铺设来进行信息传输。
无线射频识别（RFID），即利用无线射频来阅读一个小器件（称为标记）上的信息的技术。如公交卡、门卡都应用了无线射频识别技术。而利用无线进行数据传输可能有不少盲点，由于无线的覆盖密度、组网方式会受到建筑密度的影响，随着障碍物的不断增多，铺设的成本也会越来越高。而对于专线铺设，由于专线是低电压，所以信号可能比较弱，不方便进行数据控制，要想实现数据控制，就需要在终端进行加压处置，这对于成本会有不小的增加。
如果说当前物联网技术在很大的层面上是概念的炒作的话，那么它和PLC结合则就可以创造出成熟的商业模式，PLC被喻为“物联网的新力量”。
4 基于电力载波通讯的智能物联网
物联网包括传感网络、传输网络、应用网络三部分。如图1所示，传感网络由各种具有感知能力的设备组成，包括摄像头、GPS、传感器和M2M终端、传感器网络和传感器网关等设备，在这一部分主要实现感知和识别物体，采集和捕获包括交通、电力、家居、农业、水利、环镜等使用场景所产生的相关信息。传输网络将传感网络所获取的相关数据信息通过嫁接了智能电表的电力载波通讯网络与互联网形成的融合网络，实现信息传递和处理。应用网络通过物联网综合处理平台与行业专业应用结合，实现广泛智能化的解决方案集。
5 应用案例
应用案例一：智能家居。实现智能家居控制，就是将电力载波技术集成后嵌入到家用电器中，再利用家庭已有的电力线作为载波通讯媒介，实现智能设备之间的互联互动，例如：操控电器开关及查询电器状态、探测燃气泄露等，为家庭安防提供有力保障。
应用案例二：能源管理。当前，我国的资源消耗、环境污染等问题日益突出，如何有效实现节能减排，只靠自觉性和环保价值观宣传不能根本解决问题，最好的方式就是在水、电、气、热四大能源消耗量化表上准确计算出用户应支付的费用，对是否发生跑冒滴露有直接的定位和捕捉，在一般的家庭户中肯定有不少的障碍物----墙壁，它会给无线传输造成障碍，而家庭电力线是已铺设好的，所以采用电力载波通讯非常适宜。
应用案例三：特定情况下的应用。某博物馆拥有悠久历史的建筑，线路很复杂，单独进行专线铺设，不免穿墙凿洞、毁坏古迹；那么馆方在进行节能施工以及物联网建设时采用电力载波通讯就是很好的解决方法。
6 结语
在现有电路上采取智能嫁接技术，省去了无线和专线架设的麻烦和开销，就可以对世界上最多的终端进行管理控制，市场潜力无疑相当巨大，也是非常节能环保的。电力载波通讯技术将成为物联网新技术的有益补充，具有广泛的应用前景。
参考文献：
[1] 潘莹玉.我国电力线载波通信的现状与发展[J].中国电子商情，2001（2）：53-56.
[2] http：//www.autoidlabs.org/page.html.
[3] Kahn JM，KatzRH，PisterKS J.Next century challenges：mobile networking for“Smart Dust”[c]∥Proceedings of the 5th anDua[ACM/IEEE international conference on Mobile compuring and networking（MobiCom1999）.August 1999.
[4] Nell G.When Things Start to Think[M].New York：HenryHolt 1999.
[5] ITU Strategy and Policy Unit（SPU）.ITU Internet Reports 2005：The Internet of Things[R].Geneva：International Telecommunication Union（ITU）.2005.
论文作者:侯海萍
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/16
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