【摘要】為了降低成本，利用已有的電力輸送線路設計了一個基于電力載波技術的智能辦公系統(tǒng)。該系統(tǒng)依托服務器程序，邏輯上呈現(xiàn)為星形拓撲，根據入網情況，物理結構上呈現(xiàn)出總線拓撲結構。系統(tǒng)硬件基于BWP20電力載波模塊，將需要傳輸?shù)臄?shù)據調制，經電力線傳輸，并解調完成數(shù)據傳輸。系統(tǒng)軟件基于Visual C++開發(fā)平臺，完成簡單的文字傳輸和文件傳輸?shù)裙δ?。經測試，系統(tǒng)實現(xiàn)了預期的功能，有較高的應用價值。

【關鍵詞】電力載波通信；智能辦公系統(tǒng)；拓撲結構

1.引言

在小型局域網中，擁有兩臺或者兩臺以上的PC（Person Computer）機時，往往有相互通信的需要。目前，接入Internet的費用還是比較高的，不安全因素處處存在，接入Internet可能得不償失。電力載波通信[1]指無需布設專用數(shù)據線路或修改通信線路，而利用現(xiàn)有電力線作為通信媒介，在現(xiàn)行電力正弦波形上加載通訊信號，完成通信的方式。將電力線作為傳輸介質，一方面，不需要重新布線，因為電力線無處不在，另一方面，在小范圍內，不怕數(shù)據外泄，安全性得到了保證。目前，許多電器都具有了一定的智能，為了減輕人的負擔，電器可以集中管理，無線模塊作為一個管理方法出現(xiàn)了很長時間，但是無線傳輸有很大的弊端：信號需要直線傳輸，且成本高，信息很容易失竊。因此，以電力載波作為通信手段實現(xiàn)局域網的辦公系統(tǒng)，具有極佳的應用前景。

2.系統(tǒng)整體架構

2.1 系統(tǒng)概述

本系統(tǒng)由兩部分組成：軟件和硬件。軟件采用Visual C++開發(fā)平臺開發(fā)，支持多用戶同時在線，完成簡單文字傳輸和文件傳輸。硬件采用BWP20電力載波模塊將數(shù)據調制到電力線上并進行傳輸，然后通過BWP20電力載波模塊，將數(shù)據從電力線上解調出來。

2.2 系統(tǒng)拓撲結構

通過對拓撲結構的詳細介紹，可以方便對系統(tǒng)拓撲做出判斷。本系統(tǒng)分為物理和邏輯兩個層面拓撲結構。

（1）物理拓撲

本系統(tǒng)在物理上呈現(xiàn)為總線型拓撲，所有的節(jié)點均通過電力載波模塊連接在干線（電力線）上，一個模塊的故障不會引起其他節(jié)點正常的工作。此處的節(jié)點均是通過電力載波模塊連接電力線上的PC機。具體拓撲結構如圖1所示。

（2）邏輯拓撲

系統(tǒng)在邏輯上呈現(xiàn)出星形拓撲，和物理拓撲有所區(qū)別。所謂邏輯拓撲，是以數(shù)據流的路徑作為依據的。系統(tǒng)借助于存儲轉發(fā)程序完成數(shù)據傳遞，其他節(jié)點只關心數(shù)據收發(fā)。因此，系統(tǒng)除了具備物理上的星形拓撲結構優(yōu)點外，還彌補了它的不足，因為中心節(jié)點由物理上的中心節(jié)點變?yōu)檫壿嬌系闹行墓?jié)點。拓撲結構如圖2所示。

3.系統(tǒng)硬件實現(xiàn)

3.1 BWP20電力載波模塊

電力載波模塊是本系統(tǒng)硬件重要一部分，完成數(shù)據調制到電力線功能。根據系統(tǒng)特點，選取BWP20電力載波模塊。

BWP20嵌入式電力載波模塊提供半雙工通信功能，可以在220/110V，50/60Hz電力線上實現(xiàn)局域網通信。該模塊采用±12V供電，具有RS232接口及TTL電平接口，可以直接與電腦串口（COM1，COM2）連接收發(fā)數(shù)據，也可以直接與單片機的RXD、TXD連接，具有四種通訊速率可供選擇：600bps、1200bps、2400bps、4800bps，并且具有校驗位選擇及每幀長度選擇，方便用戶進行二次開發(fā)[3]。

3.2 電源原理

作為電路正常工作的決定性因素，電源性能是首要考慮的。本次系統(tǒng)硬件設計需要正負12V電源，而平時常見電源均是正電源，正電源實現(xiàn)容易，負電源相對較難。最終電源原理圖如圖3所示。

其中，最左端電壓器（T1）實現(xiàn)220V交流至16V左右的交流，緊挨著右側為整流器（D1），由四個二極管組成，右邊兩個220微發(fā)（μF）電容C5、C6使整流后的相位保持和改變180，以產生正負16V左右電壓，右邊電容C3、C4是初次濾去脈動，7812（U1），7912（U2）使電壓穩(wěn)定在正負12V，后面兩個330皮法（PF）電容C1、C2同前面電容（C3、C4）作用相同。

4.系統(tǒng)軟件實現(xiàn)

為確保信息可靠傳輸，采用一定的協(xié)議，其數(shù)據包格式如表1所示：

從上表可以看出，本協(xié)議最多支持9個用戶同時在線。表中目的地址比源地址多一個編碼（0xf），在協(xié)議中作為萬能編址，如果數(shù)據包的目的地址為0xf，則所有在線用戶均接收并處理該數(shù)據包。類型作為區(qū)分數(shù)據包的依據，在此次設計中共有8種類型，分別是：普通數(shù)據包、文件請求包、文件確認包、文件包、文件結束包、文件取消包、用戶上線包、用戶下線包。長度標識各種包中有效數(shù)據長度，包括序號、數(shù)據、校驗。數(shù)據作為包傳輸?shù)哪康?，是各種包最重要部分，可以是簡單的文字、各種類型文件的內容。校驗則計算了數(shù)據部分的累加和，并對256取余的運算。

系統(tǒng)以Microsoft Visual C++作為軟件開發(fā)平臺，采用ADO數(shù)據庫訪問技術[3]實現(xiàn)好友添加與刪除、文字傳輸及文件發(fā)送、文字傳輸記錄保存等功能。其中文字傳輸和文件發(fā)送時本系統(tǒng)最基本的功能，其實現(xiàn)過程如圖4、5所示。

5.結束語

電網作為一種覆蓋面最廣的網絡，具有其他網絡不可比擬的優(yōu)勢，以其作為辦公系統(tǒng)的傳輸介質，可以省去布線的麻煩，成本低廉、方便快捷、分布廣泛、接入方便，大大降低了建網成本，同時可以傳輸數(shù)據、語音、視頻和電力為一體的“四網合一”，極富誘惑力[4]。雖然，目前本文所設計辦公系統(tǒng)受制于載波技術，存在通信范圍有限，通信僅限定于小范圍等缺點，但伴隨著載波技術逐步完善，相信基于電力載波的智能辦公系統(tǒng)會逐漸步入正軌，具有誘人的前景。

參考文獻

[1]程磊.基于電力載波的太陽能路燈控制系統(tǒng)的研究[D].湖北：武漢理工大學，2011.

[2]劉志斌，龍劍，鄧經緯.基于BWP11B電力載波通信模塊數(shù)據采集系統(tǒng)的設計[J].機電技術，2013，03：41-44.

[3]龔建偉，熊光明.Visual C++/Turbo C串口通信編程實踐（第2版）[M].電子工業(yè)出版社，2007.

[4]李愛秋，季昌瑞.基于單片機和電力載波的學生宿舍用電管理系統(tǒng)[J].機電工程，2008，02：27-29.

作者簡介：郭小丹（1980—），女，河南登封人，碩士，實驗師，主要研究方向：嵌入式及網絡技術。