基于電力載波通訊的養(yǎng)老院智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用研究

周勤玲

【摘要】 本文闡述了電力載波通訊及養(yǎng)老院監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，概括了低壓載波通訊技術(shù)的傳輸特性，總結(jié)了低壓電力線傳輸醫(yī)療信息所存在的問題及解決的宏觀思路，就智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)由低壓電力載波通訊實(shí)現(xiàn)的可行性進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】 電力載波 養(yǎng)老院 智能監(jiān)護(hù)

一、電力載波發(fā)展的現(xiàn)狀

我國的電力載波通信技術(shù)也一直在快速發(fā)展，已經(jīng)在載波芯片及相應(yīng)產(chǎn)品的研制和應(yīng)用、市場(chǎng)化運(yùn)營及相關(guān)法規(guī)制定等方面取得了一定的成果。國家電力公司在北京某小區(qū)進(jìn)行了電力線上網(wǎng)的試驗(yàn)，取得了不錯(cuò)的成績，只是網(wǎng)速會(huì)在特定的時(shí)候突然衰減[1]。而在對(duì)于通訊速率要求不高的一些專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，如智能抄表、路燈控制等領(lǐng)域，電力載波技術(shù)已進(jìn)入試商用階段。在低壓載波方面，自動(dòng)抄表系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)已于2010年出臺(tái)[2]。

二、養(yǎng)老院監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的發(fā)展情況

自上世紀(jì)八十年代起，應(yīng)急呼叫系統(tǒng)開始被應(yīng)用于我國的養(yǎng)老、醫(yī)療、護(hù)理等行業(yè)。隨著計(jì)算機(jī)與電子技術(shù)的不斷發(fā)展，醫(yī)用應(yīng)急呼叫系統(tǒng)逐漸向功能綜合化和行為智能化發(fā)展，演變成為智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)監(jiān)聽、廣播、監(jiān)護(hù)對(duì)象生理信息采集、信息貯存等功能。系統(tǒng)采用有線或無線通訊技術(shù)連接監(jiān)控中心和呼叫終端來實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)養(yǎng)老院的覆蓋。呼叫終端接收老人隨身攜帶的各種探頭發(fā)出的生理信息（如體溫、血壓、脈搏、心電圖等），并通過局域網(wǎng)將信息轉(zhuǎn)送到監(jiān)控中心供醫(yī)療或護(hù)理人員查看，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)求助老人的定位。智能養(yǎng)老院監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中傳送的醫(yī)學(xué)信息主要有數(shù)據(jù)、文字、視頻、音頻和圖像等。其中數(shù)據(jù)和文字信息的數(shù)據(jù)量小，對(duì)通信要求不高。視頻和音頻信號(hào)數(shù)據(jù)量較大，心電圖等影像信息則需要傳輸速度較快、較穩(wěn)定的通信網(wǎng)絡(luò)。

三、利用低壓電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)高速率傳輸醫(yī)學(xué)信息存在的問題及解決的思路

我國限定了電力線載波通信使用的頻帶為40kHz一500kHz。由于電力線路上可能存在強(qiáng)大的電暈等干擾噪聲，要求電力線載波設(shè)備具有較高的發(fā)信功率，以獲得較高的信噪比。并且低壓電力線信道傳輸環(huán)境惡劣，這嚴(yán)重影響了低壓電力線載波通信的應(yīng)用。低壓電力線載波信道的傳輸特點(diǎn)如下：（1）噪聲干擾強(qiáng)。研究表明：脈沖干擾和背景噪聲對(duì)低壓電力線載波通信的質(zhì)量影響嚴(yán)重。（2）阻抗特性分析。由于電網(wǎng)上有大量的電力負(fù)載和電力設(shè)備隨機(jī)的接入、 切出 ，這些設(shè)備使載波信號(hào)衰減嚴(yán)重 ，其高頻等效阻抗變化范圍很大，因此在設(shè)計(jì)載波機(jī)時(shí)，難以保證其輸出阻抗和電力線的輸入阻抗相匹配，從而給通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來一定的困難。另外當(dāng)電力線路負(fù)載較重時(shí)，發(fā)送耦合電路的內(nèi)阻也不可忽視，它也會(huì)分去相當(dāng)一部分功率[3]。（3）衰減特性。高頻信號(hào)在低壓電力線上的傳輸是必定會(huì)衰減，原因是電力線上負(fù)載的隨機(jī)變化。

近年來國內(nèi)外許多廠商都在研究采用新的載波通信技術(shù)，以克服低壓電力載波技術(shù)信道的特性影響。擴(kuò)頻調(diào)制、正交頻分復(fù)用 （OFDM）就是其中有代表性的技術(shù)。采用擴(kuò)頻通信技術(shù)，能在很大程度上克服電力線的強(qiáng)衰減、強(qiáng)干擾的缺陷，可用于傳輸速率不高的抄表系統(tǒng)。

正交頻分復(fù)用技術(shù)是當(dāng)前主導(dǎo)的、也是最先進(jìn)的調(diào)制技術(shù)，既能抑制脈沖干擾，又有較高的數(shù)據(jù)傳輸速率。具有頻帶利用率高、抗多徑干擾能力強(qiáng)、抗噪聲能力強(qiáng)、抗信道衰落好、易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，尤其適于多徑效應(yīng)嚴(yán)重的寬帶傳輸系統(tǒng)，且可以動(dòng)態(tài)分配每個(gè)子信道的發(fā)送功率及發(fā)送的比特?cái)?shù)、抑制電力線信道頻率選擇性對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊懠敖档蛡鬏斦`碼率，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸。缺點(diǎn)是通信的安全保障性差。

由于配電變壓器對(duì)電力載波信號(hào)有阻隔作用，高頻信息難以直接通過電力變壓器傳輸，還需研究采取相關(guān)技術(shù)使信息越過變壓器，例如采用旁路電容、使用額外的電纜或采用相應(yīng)的無線裝置等。在多路供電的場(chǎng)所還需解決電源切換時(shí)的通信中斷問題，這關(guān)系到通信制式、耦合制式等多方面的設(shè)計(jì)考慮。

四、結(jié)論

綜上所述，通過采取適合的電力載波技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn)養(yǎng)老院智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)呼叫終端和監(jiān)控中心的通訊，電力線載波作為電力通信網(wǎng)中一種強(qiáng)有力的手段，對(duì)打破電信行業(yè)的壟斷，引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，發(fā)揮市場(chǎng)效應(yīng)都有著不可估量的作用。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 舒輝.低壓電力線載波通信技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展?fàn)顩r[J]. 安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008.9.

[2] GB/T 19882.211-2010第211部分：低壓電力線載波抄表系統(tǒng) 系統(tǒng)要求[S]，2010

[3] 高金輝，申杰奮，楊軍平 .低壓電力線載波通信干擾因素的解決方法[J]. 河南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，5