漫談電力線通訊技術在選煤廠監控工程中的應用

摘要：電力線通訊技術是把信號載波到電力線上去以達到信號傳輸目的的技術。文章介紹了電力線通訊技術的原理，結合實際選煤廠視頻監控的工程例子的現狀對電力線通訊技術的應用做了展望。

關鍵詞：電力線通訊技術；PLC；視頻監控

中圖分類號：TD611 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）26-0037-03

網絡式攝像監控系統在工程應用已經非常廣泛，它以組網靈活、維護費用低、可擴展性好等特點深受大家的好評。在現在一般新建設的選煤廠中經常出現它的身影。與此同時，電力線通訊技術也是最近熱門的一個技術，在民用方面得到了很廣泛的應用，但是由于多種原因，在選煤廠工程中還沒有遇到使用的先例。這里對于這兩項技術的結合做一下展望。

1 選煤廠網絡式攝像監控系統現狀

在常規的選煤廠網絡式攝像監控系統中，系統的組成是這樣的：前端設備、傳輸設備、多路視頻分配器、網絡視頻服務器、本地顯示器、終端客戶機等。前端設備包括：攝像機、鏡頭、云臺、防護罩等設備；傳輸設備包括：視頻線纜、電源線纜、控制線纜和傳輸線纜等組成。本地主機連接視頻輸入，終端客戶機實現遠程視頻回放和對云臺的監控。

網絡式攝像監控系統的優點是結構清晰、布線簡單、擴展性強，并且還省去了再單獨敷設一根控制線的麻煩。但是網絡式攝像系統受限于網線傳輸的100米限制，一般超過100米就需要額外加一套光纖交換機或者光電轉換器。所以，在一些戰線拉得較長，但是攝像頭布點又不多的輸煤皮帶棧橋等地方會顯得不是很經濟。所以，如果把電力線通訊技術引入到選煤廠視頻監控系統工程中的話，就會大大簡化系統的復雜程度，簡化施工流程，降低施工難度，節省線纜等的一次投資，實現多快好省完成項目的目的。這也符合建設節約型社會的發展趨勢。

2 電力線通訊技術

2.1 電力線通訊技術的介紹

電力線通訊技術（Power Line Communication）簡稱PLC技術，這里的PLC與我們選煤廠常見的PLC控制系統不同，它是一種利用傳輸電流的電力線作為通訊載體，實現數據、語音等信號的高速傳輸的技術。它能使同一回路下任何一個電源接口轉換成網絡數據的接口，即連即用，并且不需要額外再敷設數據線路。

這里使用到的設備叫做電力貓，電力貓通俗地講是一種調制解調器，學名叫電力載波器或者電力調制解調器。

2.2 電力貓工作原理

電力貓是成對出現的，它是利用電線傳送高頻信號，調制端把載有信息的高頻信號加載于電流上（默認的載波頻率是2～28MHz），然后通過電線傳輸，在接收端的解調器再把高頻信號從電流中解調出，送到終端設備上，實現信號之間的傳輸。

2.3 電力通訊設備介紹

不同于以往的路由器只在局端設置一臺就能覆蓋所需要的區域，電力通訊設備要設置在兩端才行。局端設置一臺耦合器，通過電感耦合將信號耦合到電力線上傳出，在終端設置一臺PLC調制解調器（電力貓），將電力線上的信號解調傳輸至終端設備。局端設備有一個，終端可以設置多臺調制解調器與之配對，滿足系統的連接和擴展要求，最新的終端還帶有wifi無線傳輸功能，兩個甚至更多的終端可以通過wifi信號相連接，連接之后還可以繼續用電力線形式與后面的終端設備連接，所以它可以更好地滿足用戶不同連接需求。

2.4 電力通訊技術的特點

2.4.1 連接方便，在已有電力線路敷設好的任何地方都可以實現連接，不需要額外增加設備和線路，設備與線纜連接上即可。

2.4.2 傳輸速度快，延遲低，傳輸速率能達到150～200Mbps。

2.4.3 擴展方便，組網靈活，現在的成熟產品終端帶有wifi發射，把信號延伸到各個死角，徹底掃除覆蓋盲點。

2.4.4 一次性投資少，降低成本，直接利用現有動力線路，不用額外敷設控制線纜。

2.4.5 保密性強，電力線傳輸支持128-bitAES加密機制；無線傳輸支持64/128/152位WEP加密及WPA-PSK/WPA2-PSK、WPA/WPA2安全機制，保障無線網絡不被入侵或盜用。

2.5 電力線通訊技術的優缺點

首先是電力貓設備的工作電壓范圍從AC110V～220V都可以，適應性比較強；其次是通訊距離，理論上一對調制解調器之間的距離是300米，這相較于傳統的屏蔽雙絞線的100米的通訊距離增大了不少，延長了通訊距離，更小的受到距離限制；最后是信號的穩定性，高頻載波技術會受到濾波裝置和周圍設備產生的強電磁波的干擾，所以就穩定性而言不如單獨敷設一根信號線更加有保障。

3 PLC技術在視頻監控系統中的應用

以最近設計的永煤集團股份有限公司順和煤礦選煤廠為例。這是一個位于河南永城正在建設中的1.0Mt/a選煤廠，它的攝像監控系統采用的就是網絡式監控系統。整個視頻監控的網絡采用的是樹形拓撲結構。視頻服務器、客戶端等前端設備都集中設置在集控辦公樓內。除了負責采集集控辦公樓內攝像頭信息的集控辦公樓內交換機與主視頻交換機采用網線連接外，其余分布在原煤倉、主廠房、地銷化驗辦公樓、塊精煤汽車裝車點共四處車間的視頻交換機與主視頻交換機之間采用光纖連接。以其中原煤倉這一路監控線路為例：該條網絡連接線路為，主視頻交換機與原煤倉交換機之間敷設一根325米光纖，原煤倉交換機除接收原煤倉和篩分車間攝像頭信息外，還通過185米光纖與井口房交換機相連接，接收井口房處的圖像信息。由于傳統網線傳輸100米的限制，這一路視頻安裝了兩臺交換機。于是基于電力線通訊技術的特性，我們對傳輸部分的線纜可以進行優化，由原先的185米光纖（篩分車間交換機至井口房交換機）簡化成只有一根電源線。即是主視頻交換機與原煤倉交換機之間敷設一根325米光纖，原煤倉交換機除了用來接收原煤倉和篩分車間的各處攝像頭信息之外，還與電力貓的調制端相連接，接下來敷設一根210米電纜到達井口房，在有需要布置攝像頭的地方加裝一只電力貓的解調端與攝像頭的數據端相連接，電纜為攝像頭提供電源，這樣的方案較原有的方案相比，減少了185米光纖和一臺光纖交換機，而成本僅僅是增加了一套調制解調設備。

優化前的工程中，末端攝像頭距離過遠，超過100米時，就需要在它附近額外增加一臺交換機，而且增加的交換機只是接收個數很少量的攝像頭，有時候會顯得比較浪費。但是優化后的系統就不一樣了，它只需要在局端設置一個電力貓設備與交換機相連通，接收的終端不必一一單獨敷設線路，只需要用一根線纜串聯起來，這根線纜不但作為攝像頭的電源電纜，還作為信號傳輸的載體，方便傳送攝像頭拍攝到的圖像和對鏡頭控制的信號指令。最后只需要把接收端的電力貓設備與局端配對，配對完成后即可實現視頻信號和控制信號的傳輸。電力貓設備與攝像頭之間雖然還是網線連接，但是就相對與傳統的網絡式攝像系統的每個攝像頭都要敷設一根網線至附近交換機而言，還是大大減少了對網線的敷設，而且突破了網線傳輸只有100米的限制。

4 結語

電力線通訊技術具有多方面的優勢，但是現在實際應用中還只局限于民用工程中的一些應用，選煤廠大規模應用還沒有見到先例。這是因為現在的產品在抗干擾能力、速度傳輸和外殼的防護性等方面跟已經應用在工業項目上的產品還具有一定的差距。比如帶寬決定了一路線纜通訊的攝像頭個數的限制，在一些有害氣體和粉塵聚集的防爆場的外殼防護都沒有達到工業要求，還有工業場所現場設備眾多，各種噪聲和諧波干擾也會對設備信號質量產生影響。所以這都需要一些技術的更新換代、產品的革新升級，但是筆者相信，這一技術在以后的發展中一定會大放光彩，并廣泛地應用于選煤廠建設中去。

參考文獻

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[2]黃益華，肖貴元，蔣承延.電力線載波數字通訊技術上網研究[J].重慶電力高等專科學校學報，2008，13（1）.

作者簡介：李響（1985—），男，河南平頂山人，中國煤炭科工集團北京華宇工程有限公司助工，研究方向：選煤廠電氣設計。