漫談電力線(xiàn)通訊技術(shù)在選煤廠(chǎng)監(jiān)控工程中的應(yīng)用

摘要：電力線(xiàn)通訊技術(shù)是把信號(hào)載波到電力線(xiàn)上去以達(dá)到信號(hào)傳輸目的的技術(shù)。文章介紹了電力線(xiàn)通訊技術(shù)的原理，結(jié)合實(shí)際選煤廠(chǎng)視頻監(jiān)控的工程例子的現(xiàn)狀對(duì)電力線(xiàn)通訊技術(shù)的應(yīng)用做了展望。

關(guān)鍵詞：電力線(xiàn)通訊技術(shù)；PLC；視頻監(jiān)控

中圖分類(lèi)號(hào)：TD611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）26-0037-03

網(wǎng)絡(luò)式攝像監(jiān)控系統(tǒng)在工程應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，它以組網(wǎng)靈活、維護(hù)費(fèi)用低、可擴(kuò)展性好等特點(diǎn)深受大家的好評(píng)。在現(xiàn)在一般新建設(shè)的選煤廠(chǎng)中經(jīng)常出現(xiàn)它的身影。與此同時(shí)，電力線(xiàn)通訊技術(shù)也是最近熱門(mén)的一個(gè)技術(shù)，在民用方面得到了很廣泛的應(yīng)用，但是由于多種原因，在選煤廠(chǎng)工程中還沒(méi)有遇到使用的先例。這里對(duì)于這兩項(xiàng)技術(shù)的結(jié)合做一下展望。

1 選煤廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò)式攝像監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀

在常規(guī)的選煤廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò)式攝像監(jiān)控系統(tǒng)中，系統(tǒng)的組成是這樣的：前端設(shè)備、傳輸設(shè)備、多路視頻分配器、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器、本地顯示器、終端客戶(hù)機(jī)等。前端設(shè)備包括：攝像機(jī)、鏡頭、云臺(tái)、防護(hù)罩等設(shè)備；傳輸設(shè)備包括：視頻線(xiàn)纜、電源線(xiàn)纜、控制線(xiàn)纜和傳輸線(xiàn)纜等組成。本地主機(jī)連接視頻輸入，終端客戶(hù)機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻回放和對(duì)云臺(tái)的監(jiān)控。

網(wǎng)絡(luò)式攝像監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)清晰、布線(xiàn)簡(jiǎn)單、擴(kuò)展性強(qiáng)，并且還省去了再單獨(dú)敷設(shè)一根控制線(xiàn)的麻煩。但是網(wǎng)絡(luò)式攝像系統(tǒng)受限于網(wǎng)線(xiàn)傳輸?shù)?00米限制，一般超過(guò)100米就需要額外加一套光纖交換機(jī)或者光電轉(zhuǎn)換器。所以，在一些戰(zhàn)線(xiàn)拉得較長(zhǎng)，但是攝像頭布點(diǎn)又不多的輸煤皮帶棧橋等地方會(huì)顯得不是很經(jīng)濟(jì)。所以，如果把電力線(xiàn)通訊技術(shù)引入到選煤廠(chǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)工程中的話(huà)，就會(huì)大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)的復(fù)雜程度，簡(jiǎn)化施工流程，降低施工難度，節(jié)省線(xiàn)纜等的一次投資，實(shí)現(xiàn)多快好省完成項(xiàng)目的目的。這也符合建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)。

2 電力線(xiàn)通訊技術(shù)

2.1 電力線(xiàn)通訊技術(shù)的介紹

電力線(xiàn)通訊技術(shù)（Power Line Communication）簡(jiǎn)稱(chēng)PLC技術(shù)，這里的PLC與我們選煤廠(chǎng)常見(jiàn)的PLC控制系統(tǒng)不同，它是一種利用傳輸電流的電力線(xiàn)作為通訊載體，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、語(yǔ)音等信號(hào)的高速傳輸?shù)募夹g(shù)。它能使同一回路下任何一個(gè)電源接口轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的接口，即連即用，并且不需要額外再敷設(shè)數(shù)據(jù)線(xiàn)路。

這里使用到的設(shè)備叫做電力貓，電力貓通俗地講是一種調(diào)制解調(diào)器，學(xué)名叫電力載波器或者電力調(diào)制解調(diào)器。

2.2 電力貓工作原理

電力貓是成對(duì)出現(xiàn)的，它是利用電線(xiàn)傳送高頻信號(hào)，調(diào)制端把載有信息的高頻信號(hào)加載于電流上（默認(rèn)的載波頻率是2～28MHz），然后通過(guò)電線(xiàn)傳輸，在接收端的解調(diào)器再把高頻信號(hào)從電流中解調(diào)出，送到終端設(shè)備上，實(shí)現(xiàn)信號(hào)之間的傳輸。

2.3 電力通訊設(shè)備介紹

不同于以往的路由器只在局端設(shè)置一臺(tái)就能覆蓋所需要的區(qū)域，電力通訊設(shè)備要設(shè)置在兩端才行。局端設(shè)置一臺(tái)耦合器，通過(guò)電感耦合將信號(hào)耦合到電力線(xiàn)上傳出，在終端設(shè)置一臺(tái)PLC調(diào)制解調(diào)器（電力貓），將電力線(xiàn)上的信號(hào)解調(diào)傳輸至終端設(shè)備。局端設(shè)備有一個(gè)，終端可以設(shè)置多臺(tái)調(diào)制解調(diào)器與之配對(duì)，滿(mǎn)足系統(tǒng)的連接和擴(kuò)展要求，最新的終端還帶有wifi無(wú)線(xiàn)傳輸功能，兩個(gè)甚至更多的終端可以通過(guò)wifi信號(hào)相連接，連接之后還可以繼續(xù)用電力線(xiàn)形式與后面的終端設(shè)備連接，所以它可以更好地滿(mǎn)足用戶(hù)不同連接需求。

2.4 電力通訊技術(shù)的特點(diǎn)

2.4.1 連接方便，在已有電力線(xiàn)路敷設(shè)好的任何地方都可以實(shí)現(xiàn)連接，不需要額外增加設(shè)備和線(xiàn)路，設(shè)備與線(xiàn)纜連接上即可。

2.4.2 傳輸速度快，延遲低，傳輸速率能達(dá)到150～200Mbps。

2.4.3 擴(kuò)展方便，組網(wǎng)靈活，現(xiàn)在的成熟產(chǎn)品終端帶有wifi發(fā)射，把信號(hào)延伸到各個(gè)死角，徹底掃除覆蓋盲點(diǎn)。

2.4.4 一次性投資少，降低成本，直接利用現(xiàn)有動(dòng)力線(xiàn)路，不用額外敷設(shè)控制線(xiàn)纜。

2.4.5 保密性強(qiáng)，電力線(xiàn)傳輸支持128-bitAES加密機(jī)制；無(wú)線(xiàn)傳輸支持64/128/152位WEP加密及WPA-PSK/WPA2-PSK、WPA/WPA2安全機(jī)制，保障無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)不被入侵或盜用。

2.5 電力線(xiàn)通訊技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

首先是電力貓?jiān)O(shè)備的工作電壓范圍從AC110V～220V都可以，適應(yīng)性比較強(qiáng)；其次是通訊距離，理論上一對(duì)調(diào)制解調(diào)器之間的距離是300米，這相較于傳統(tǒng)的屏蔽雙絞線(xiàn)的100米的通訊距離增大了不少，延長(zhǎng)了通訊距離，更小的受到距離限制；最后是信號(hào)的穩(wěn)定性，高頻載波技術(shù)會(huì)受到濾波裝置和周?chē)O(shè)備產(chǎn)生的強(qiáng)電磁波的干擾，所以就穩(wěn)定性而言不如單獨(dú)敷設(shè)一根信號(hào)線(xiàn)更加有保障。

3 PLC技術(shù)在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

以最近設(shè)計(jì)的永煤集團(tuán)股份有限公司順和煤礦選煤廠(chǎng)為例。這是一個(gè)位于河南永城正在建設(shè)中的1.0Mt/a選煤廠(chǎng)，它的攝像監(jiān)控系統(tǒng)采用的就是網(wǎng)絡(luò)式監(jiān)控系統(tǒng)。整個(gè)視頻監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)采用的是樹(shù)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。視頻服務(wù)器、客戶(hù)端等前端設(shè)備都集中設(shè)置在集控辦公樓內(nèi)。除了負(fù)責(zé)采集集控辦公樓內(nèi)攝像頭信息的集控辦公樓內(nèi)交換機(jī)與主視頻交換機(jī)采用網(wǎng)線(xiàn)連接外，其余分布在原煤倉(cāng)、主廠(chǎng)房、地銷(xiāo)化驗(yàn)辦公樓、塊精煤汽車(chē)裝車(chē)點(diǎn)共四處車(chē)間的視頻交換機(jī)與主視頻交換機(jī)之間采用光纖連接。以其中原煤倉(cāng)這一路監(jiān)控線(xiàn)路為例：該條網(wǎng)絡(luò)連接線(xiàn)路為，主視頻交換機(jī)與原煤倉(cāng)交換機(jī)之間敷設(shè)一根325米光纖，原煤倉(cāng)交換機(jī)除接收原煤倉(cāng)和篩分車(chē)間攝像頭信息外，還通過(guò)185米光纖與井口房交換機(jī)相連接，接收井口房處的圖像信息。由于傳統(tǒng)網(wǎng)線(xiàn)傳輸100米的限制，這一路視頻安裝了兩臺(tái)交換機(jī)。于是基于電力線(xiàn)通訊技術(shù)的特性，我們對(duì)傳輸部分的線(xiàn)纜可以進(jìn)行優(yōu)化，由原先的185米光纖（篩分車(chē)間交換機(jī)至井口房交換機(jī)）簡(jiǎn)化成只有一根電源線(xiàn)。即是主視頻交換機(jī)與原煤倉(cāng)交換機(jī)之間敷設(shè)一根325米光纖，原煤倉(cāng)交換機(jī)除了用來(lái)接收原煤倉(cāng)和篩分車(chē)間的各處攝像頭信息之外，還與電力貓的調(diào)制端相連接，接下來(lái)敷設(shè)一根210米電纜到達(dá)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(diào)端與攝像頭的數(shù)據(jù)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(tái)光纖交換機(jī)，而成本僅僅是增加了一套調(diào)制解調(diào)設(shè)備。

優(yōu)化前的工程中，末端攝像頭距離過(guò)遠(yuǎn)，超過(guò)100米時(shí)，就需要在它附近額外增加一臺(tái)交換機(jī)，而且增加的交換機(jī)只是接收個(gè)數(shù)很少量的攝像頭，有時(shí)候會(huì)顯得比較浪費(fèi)。但是優(yōu)化后的系統(tǒng)就不一樣了，它只需要在局端設(shè)置一個(gè)電力貓?jiān)O(shè)備與交換機(jī)相連通，接收的終端不必一一單獨(dú)敷設(shè)線(xiàn)路，只需要用一根線(xiàn)纜串聯(lián)起來(lái)，這根線(xiàn)纜不但作為攝像頭的電源電纜，還作為信號(hào)傳輸?shù)妮d體，方便傳送攝像頭拍攝到的圖像和對(duì)鏡頭控制的信號(hào)指令。最后只需要把接收端的電力貓?jiān)O(shè)備與局端配對(duì)，配對(duì)完成后即可實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)和控制信號(hào)的傳輸。電力貓?jiān)O(shè)備與攝像頭之間雖然還是網(wǎng)線(xiàn)連接，但是就相對(duì)與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)式攝像系統(tǒng)的每個(gè)攝像頭都要敷設(shè)一根網(wǎng)線(xiàn)至附近交換機(jī)而言，還是大大減少了對(duì)網(wǎng)線(xiàn)的敷設(shè)，而且突破了網(wǎng)線(xiàn)傳輸只有100米的限制。

4 結(jié)語(yǔ)

電力線(xiàn)通訊技術(shù)具有多方面的優(yōu)勢(shì)，但是現(xiàn)在實(shí)際應(yīng)用中還只局限于民用工程中的一些應(yīng)用，選煤廠(chǎng)大規(guī)模應(yīng)用還沒(méi)有見(jiàn)到先例。這是因?yàn)楝F(xiàn)在的產(chǎn)品在抗干擾能力、速度傳輸和外殼的防護(hù)性等方面跟已經(jīng)應(yīng)用在工業(yè)項(xiàng)目上的產(chǎn)品還具有一定的差距。比如帶寬決定了一路線(xiàn)纜通訊的攝像頭個(gè)數(shù)的限制，在一些有害氣體和粉塵聚集的防爆場(chǎng)的外殼防護(hù)都沒(méi)有達(dá)到工業(yè)要求，還有工業(yè)場(chǎng)所現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備眾多，各種噪聲和諧波干擾也會(huì)對(duì)設(shè)備信號(hào)質(zhì)量產(chǎn)生影響。所以這都需要一些技術(shù)的更新?lián)Q代、產(chǎn)品的革新升級(jí)，但是筆者相信，這一技術(shù)在以后的發(fā)展中一定會(huì)大放光彩，并廣泛地應(yīng)用于選煤廠(chǎng)建設(shè)中去。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：李響（1985—），男，河南平頂山人，中國(guó)煤炭科工集團(tuán)北京華宇工程有限公司助工，研究方向：選煤廠(chǎng)電氣設(shè)計(jì)。