ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ТЕЛЕУПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ НЕСКОЛЬКИХ СИГНАЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕХНОЛОГИИ СВЯЗИ ПО ЛИНИЯМ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
TELECONTROL ENERGY-SAVING APPARATUS FOR SIMULTANEOUS TRANSMISSION OF MULTIPLE SIGNALS WITH POWERLINE TECHNOLOGY

Область техники
Данное изобретение относится к энергосберегающему устройству телеуправления для одновременной передачи нескольких сигналов с использованием технологии связи по линиям электропередачи.
Предпосылки изобретения
В последнее время в телекоммуникациях и электронике технология “связи по линиям электропередачи” или “PLC” (связь по ЛЭП) известна и используется после нахождения применений, которые изначально было довольно ограничены, таких как контролирование систем распределения электричества, считывание показаний дистанционных измерительных приборов, обмен сигналами между движущимися поездами и железнодорожными станциями.
Принцип действия технологии связи по линиям электропередачи основан на наложении на низкочастотный переменный или постоянный электрический ток, проходящий по металлическому проводу, сигнала с более высокой частотой, модулированного сигналом информации, которая должна быть передана.
Интерес к данной технологии обусловлен в основном тем фактом, что в конструкциях, где для других применений уже существуют системы распределения электричества или кабельные линии, она позволяет обойтись без создания новой проводки и соединений. Указанные проводка и соединения неизбежно повлекут за собой существенные экономические затраты, а также воздействие на окружающую среду, которое все сложнее поддерживать.
С массовым и разнообразным распространением в последние десятилетия систем связи, все более и более распространяющихся на все территории и достигающих домов и мест, где совершаются все виды рабочей, торговой и социальной коммуникативной деятельностей, также развилась технология связи по линиям электропередачи.
Постоянным элементом, который являлся характерной чертой в этом развитии, бесспорно являлось постепенное повышение значений несущей частоты системы связи по линиям электропередачи и, соответственно, увеличение возможной скорости передачи данных.
В современной технологии для систем связи по линиям электропередачи были введены стандарты, которые обеспечивают скорости передачи более 1 Гбит/с, со значениями несущей частоты, способными поддерживать любую цифровую передачу данных по электросети.
В настоящее время системы связи по линиям электропередачи могут по существу работать даже в широкополосном диапазоне, и, таким образом, они могут предоставлять услуги, такие как потоки видеоданных с высоким разрешением, для обеспечения функционирования, такого как передача изображений в системах наблюдения, безопасности, предотвращения событий различных типов.
Хотя с увеличением частоты и скорости передачи диапазон работы системы связи по линиям электропередачи увеличился, к сожалению, возросли взаимные помехи между указанными системами и другими системами электропитания и передачи. Кроме того, указанные взаимные помехи также были обнаружены между электронными устройствами связи по линиям электропередачи, которые, хотя и работают на разных частотных диапазонах, расположены близко друг к другу.
Вышеуказанный недостаток препятствует возможности объединения нового широкополосного устройства связи по линиям электропередачи с узкополосным устройством связи по линиям электропередачи. Действительно, сложно разместить их на одной электрической линии и/или в одном вмещающем устройстве, что в противоположность может быть необходимым в связи с отсутствием альтернативных положений, или когда наличие нового устройства должно быть скрытым. Среди редких случаев, при которых можно было разместить узкополосные и широкополосные устройства связи по линиям электропередачи на той же электрической линии и/или в одном компоненте, в рассматриваемом случае уличного фонаря для уличного освещения, должно быть отмечено устройство, которое является объектом изобретения патентной заявки PCT WO2011/012573. Оно относится к системе телеуправления для ряда установок уличного освещения, которые объединены способностью выступать в качестве физических опор для различных типов устройств, таких как видеокамеры, которые способны обмениваться данными с тем же блоком управления, который управляет работой установки освещения.
Второй тип проблем, которые возникают в данных устройствах, связан с поиском удовлетворяющего компромисса между эффективностью системы и расходами энергии, связанными с ней. В уровне техники проблема была решена двумя противоположными путями.
В вышеупомянутом документе, например, управление подаваемым питанием расположено на каждом периферийном блоке телеуправления посредством электронной катушки индуктивности. Ограничения данного решения очевидны: особенно на линиях, выполненных из большого количества периферийных блоков, необходимость в электронной катушке индуктивности для каждого из них означает довольно высокие затраты. Кроме того, в некоторых странах, таких как США, где напряжение сети составляет только 110 В, а не 220 В, подаваемая мощность соответствует удваиванию силы тока, что приводит к неприемлемому увеличению температур, серьезно уменьшая срок службы и эффективность используемых электронных устройств.
В других решениях элемент управления мощностью расположен в центральном блоке, к которому подсоединены электрические линии, питающие периферические блоки. В этом случае регулирование управляет подачей питания на электрические линии для работы периферийных блоков, которые, в частности, не обязательно должны работать непрерывно в течение всего дня. Таким образом, данное решение обеспечивает ограничение потребления, но, в течение периодов, когда периферийный блок не работает, оно также влечет за собой соответствующее прекращение работы устройств, подключенных к той же электрической линии.
Таким образом, целью данного изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.
Раскрытие изобретения
Изобретение с признаками, описанными в формуле изобретения, достигает цели путем использования централизованных блоков регулятора мощности и питания, фильтров и модемов, которые способны работать с изменяемыми входными напряжениями и которые обеспечивают прохождение питания и сигналов в соответствующем диапазоне и препятствуют помехам между устройствами и перегреву.
Основное преимущество, достигаемое данным изобретением, по существу заключается в том, что централизованный регулятор потока, комбинированный с устройствами включения и выключения, которые связаны с каждым устройством пользователя, обеспечивает экономию электроэнергии по меньшей мере 30%.
Кроме того, устройства связи по линиям электропередачи могут быть установлены на одной электрической линии или в одном вмещающем устройстве несмотря на работу в разных частотных диапазонах.
В заключение, новое широкополосное устройство связи по линиям электропередачи может быть установлено во вмещающем устройстве уже существующего узкополосного устройства связи по линиям электропередачи, работа которого остается неизменной.
Краткое описание графических материалов
Дополнительные преимущества и признаки изобретения станут очевидны в последующем подробном описании со ссылкой на сопроводительные графические материалы, которые изображают предпочтительный вариант осуществления без ограничения объема изобретения, на которых:
фиг. 1 представляет собой блок-схему изобретения;
фиг. 2 представляет собой блок-схему возможного альтернативного варианта осуществления изобретения;
фиг. 3 представляет собой частичную блок-схему изобретения с некоторыми частями, которые вырезаны для того, чтобы лучше изобразить остальные.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Как можно увидеть на сопроводительных графических материалах данное изобретение относится к энергосберегающему устройству телеуправления для одновременной передачи нескольких сигналов с использованием технологии двухполосной связи по линиям электропередачи.
Указанное устройство 100 содержит блок 10 дистанционного управления и по меньшей мере один периферийный блок 1 телеуправления, который способен обмениваться сигналами с помощью технологии связи по линиям электропередачи.
Блок 10 дистанционного управления снабжен регулятором 101 напряжения, предназначенным для изменения во времени подачи питания на электрические линии, на которых расположены периферийные блоки 1.
Периферийный блок 1 снабжен по меньшей мере одним пользовательским прибором 2, работающим от электросети, таким как уличный фонарь, и соединительными средствами 20, предназначенными для обмена в узкой полосе сигналами телеуправления между блоком 10 дистанционного управления и прибором 2. Прибор 2 использует средства 22 энергопитания технологии узкополосной связи по линиям электропередачи, содержащие обмотки 22a с низким рассеиванием тепла и высокой эффективностью индуктивности, таким образом, с очень низким индуцированным и кондуктивным излучением в соответствующем диапазоне так, чтобы избежать перегрева и помех на приборе 2 и прежде всего на соединительных средствах 20.
Периферийный блок 1 также содержит цифровой аппарат 3, такой как видеокамера, и средства 30 передачи, предназначенные для отправки в широкой полосе сигналов от аппарата 3 на блок 10 дистанционного управления. Без изменения конструкции периферийного блока 1 цифровой аппарат 3 также может быть, в другом примере, радиопередающим устройством, громкоговорителем, визуальным экраном для общественной информации, интерактивным сенсорным терминалом и т.д. Аппарат 3 использует средства 32 энергопитания технологии связи по линиям электропередачи, содержащие обмотки 32a с низким рассеиванием тепла и высокой эффективностью индуктивности, таким образом, с очень низким индуцированным и кондуктивным излучением в соответствующем диапазоне так, чтобы избежать перегрева и помех на аппарате 3 и прежде всего на средствах 30 передачи.
Каждый пользовательский прибор 2 снабжен устройством 102 включения и выключения для того, чтобы обеспечить энергосбережение, связанное с выключением приборов 2 или их работой с использованием пониженного напряжения. Однако даже в таких ситуациях цифровые аппараты 3 всегда остаются работающими и в связи с блоком 10 дистанционного управления, обеспечивая, с одной стороны, энергосбережение не ниже 30% и, с другой стороны, постоянную эффективность устройства 100 телеуправления относительно используемых в нем цифровых аппаратов 3.
Периферийный блок 1 предпочтительно содержит один элемент 1a корпуса, предназначенный для того, чтобы содержать в одно и то же время, по меньшей мере, прибор 2 и аппарат 3. В предпочтительном варианте осуществления изобретения элемент 1a корпуса также содержит средства 22, 32 энергопитания, соединительные средства 20 и средства 30 передачи, которые соединены с прибором 2 и аппаратом 3.
Соединительные средства 20 содержат узкополосный фильтр 21, предназначенный для предотвращения влияния на средства 30 передачи таким образом, чтобы соединительные средства 20 корректно обменивались информацией с блоком 10 дистанционного управления.
Средства 30 передачи содержат широкополосный фильтр 30a и по меньшей мере один широкополосный модем 30b, которые предназначены для предотвращения помех с соединительными средствами 20 таким образом, чтобы корректно обмениваться информацией с блоком 10 дистанционного управления.
В возможном альтернативном варианте осуществления изобретения, изображенном на фиг. 2, средства 30 передачи также содержат соединительные средства 31, снабженные, по меньшей мере, узкополосным фильтром 31b, которые предназначены для обмена сигналами, такими как сигналы, относящиеся к командам включения-выключения, в системе узкополосной связи по линиям электропередачи между блоком 10 дистанционного управления и аппаратом 3.
Чтобы быть уверенным в том, что цифровые аппараты 3 продолжают постоянную работу, другими словами, что они способны обмениваться данными с блоком 10 дистанционного управления на всех уровнях напряжения, то есть независимо от рабочего состояния централизованного регулятора 101 напряжения, будет уместно, что средства 30 передачи, средства 32 энергопитания и, когда есть в наличии, соединительные 31 средства содержат по меньшей мере один блок 32b питания с изменяемым входным напряжением, подходящим для работы при величинах напряжения ниже 50% от номинального напряжения.
Подобная стратегия также должна применяться в приборах 2, снабжая соединительные средства 20 по меньшей мере одним блоком 32b питания, имеющим изменяемое входное напряжение, подходящим для обеспечения обмена информацией между соединительными средствами 20 и блоком 10 дистанционного управления, даже когда регулятор 101 напряжения работает с пониженным напряжением. В этом случае устройство 102 включения и выключения включено в соединительные средства 20 только посредством блока 32b питания с изменяемым входным напряжением.
Как показано на фиг. 3, средства энергопитания могут быть выполнены с использованием блока 32' питания через PoE (питание через Ethernet), так что оно может быть использовано как для передачи данных, так и для подачи электричества с использованием соединений, предназначенных для двух отдельных назначений.
В заключение, как показано пунктирной линией на фиг. 1, устройство 102 включения и выключения и средства 22 энергопитания прибора 2 могут быть собраны в одном конструктивном элементе 20'. Аналогично средства 30 передачи и средства 32 энергопитания аппарата 3 могут быть собраны в одном конструктивном элементе 30'.