基于電力載波通訊的養老院智能監護系統應用研究

周勤玲

【摘要】 本文闡述了電力載波通訊及養老院監護系統的發展現狀，概括了低壓載波通訊技術的傳輸特性，總結了低壓電力線傳輸醫療信息所存在的問題及解決的宏觀思路，就智能監護系統由低壓電力載波通訊實現的可行性進行了探討。

【關鍵詞】 電力載波 養老院 智能監護

一、電力載波發展的現狀

我國的電力載波通信技術也一直在快速發展，已經在載波芯片及相應產品的研制和應用、市場化運營及相關法規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進行了電力線上網的試驗，取得了不錯的成績，只是網速會在特定的時候突然衰減[1]。而在對于通訊速率要求不高的一些專業應用領域，如智能抄表、路燈控制等領域，電力載波技術已進入試商用階段。在低壓載波方面，自動抄表系統標準已于2010年出臺[2]。

二、養老院監護系統的發展情況

自上世紀八十年代起，應急呼叫系統開始被應用于我國的養老、醫療、護理等行業。隨著計算機與電子技術的不斷發展，醫用應急呼叫系統逐漸向功能綜合化和行為智能化發展，演變成為智能監護系統，可實現監聽、廣播、監護對象生理信息采集、信息貯存等功能。系統采用有線或無線通訊技術連接監控中心和呼叫終端來實現對整個養老院的覆蓋。呼叫終端接收老人隨身攜帶的各種探頭發出的生理信息（如體溫、血壓、脈搏、心電圖等），并通過局域網將信息轉送到監控中心供醫療或護理人員查看，還可實現對求助老人的定位。智能養老院監護系統中傳送的醫學信息主要有數據、文字、視頻、音頻和圖像等。其中數據和文字信息的數據量小，對通信要求不高。視頻和音頻信號數據量較大，心電圖等影像信息則需要傳輸速度較快、較穩定的通信網絡。

三、利用低壓電網實現高速率傳輸醫學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大的電暈等干擾噪聲，要求電力線載波設備具有較高的發信功率，以獲得較高的信噪比。并且低壓電力線信道傳輸環境惡劣，這嚴重影響了低壓電力線載波通信的應用。低壓電力線載波信道的傳輸特點如下：（1）噪聲干擾強。研究表明：脈沖干擾和背景噪聲對低壓電力線載波通信的質量影響嚴重。（2）阻抗特性分析。由于電網上有大量的電力負載和電力設備隨機的接入、 切出 ，這些設備使載波信號衰減嚴重 ，其高頻等效阻抗變化范圍很大，因此在設計載波機時，難以保證其輸出阻抗和電力線的輸入阻抗相匹配，從而給通信系統設計帶來一定的困難。另外當電力線路負載較重時，發送耦合電路的內阻也不可忽視，它也會分去相當一部分功率[3]。（3）衰減特性。高頻信號在低壓電力線上的傳輸是必定會衰減，原因是電力線上負載的隨機變化。

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

正交頻分復用技術是當前主導的、也是最先進的調制技術，既能抑制脈沖干擾，又有較高的數據傳輸速率。具有頻帶利用率高、抗多徑干擾能力強、抗噪聲能力強、抗信道衰落好、易于實現等優點，尤其適于多徑效應嚴重的寬帶傳輸系統，且可以動態分配每個子信道的發送功率及發送的比特數、抑制電力線信道頻率選擇性對數據傳輸的影響及降低傳輸誤碼率，實現信號的傳輸。缺點是通信的安全保障性差。

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

四、結論

綜上所述，通過采取適合的電力載波技術方案，可以實現養老院智能監護系統呼叫終端和監控中心的通訊，電力線載波作為電力通信網中一種強有力的手段，對打破電信行業的壟斷，引入競爭機制，發揮市場效應都有著不可估量的作用。

參 考 文 獻

[1] 舒輝.低壓電力線載波通信技術的應用和發展狀況[J]. 安徽電氣工程職業技術學院學報，2008.9.

[2] GB/T 19882.211-2010第211部分：低壓電力線載波抄表系統 系統要求[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]. 河南師范大學學報（自然科學版），2007，5