基于电力载波通讯的养老院智能监护系统应用研究

周勤玲

【摘要】 本文阐述了电力载波通讯及养老院监护系统的发展现状，概括了低压载波通讯技术的传输特性，总结了低压电力线传输医疗信息所存在的问题及解决的宏观思路，就智能监护系统由低压电力载波通讯实现的可行性进行了探讨。

【关键词】 电力载波 养老院 智能监护

一、电力载波发展的现状

我国的电力载波通信技术也一直在快速发展，已经在载波芯片及相应产品的研制和应用、市场化运营及相关法规制定等方面取得了一定的成果。国家电力公司在北京某小区进行了电力线上网的试验，取得了不错的成绩，只是网速会在特定的时候突然衰减[1]。而在对于通讯速率要求不高的一些专业应用领域，如智能抄表、路灯控制等领域，电力载波技术已进入试商用阶段。在低压载波方面，自动抄表系统标准已于2010年出台[2]。

二、养老院监护系统的发展情况

自上世纪八十年代起，应急呼叫系统开始被应用于我国的养老、医疗、护理等行业。随着计算机与电子技术的不断发展，医用应急呼叫系统逐渐向功能综合化和行为智能化发展，演变成为智能监护系统，可实现监听、广播、监护对象生理信息采集、信息贮存等功能。系统采用有线或无线通讯技术连接监控中心和呼叫终端来实现对整个养老院的覆盖。呼叫终端接收老人随身携带的各种探头发出的生理信息（如体温、血压、脉搏、心电图等），并通过局域网将信息转送到监控中心供医疗或护理人员查看，还可实现对求助老人的定位。智能养老院监护系统中传送的医学信息主要有数据、文字、视频、音频和图像等。其中数据和文字信息的数据量小，对通信要求不高。视频和音频信号数据量较大，心电图等影像信息则需要传输速度较快、较稳定的通信网络。

三、利用低压电网实现高速率传输医学信息存在的问题及解决的思路

我国限定了电力线载波通信使用的频带为40kHz一500kHz。由于电力线路上可能存在强大的电晕等干扰噪声，要求电力线载波设备具有较高的发信功率，以获得较高的信噪比。并且低压电力线信道传输环境恶劣，这严重影响了低压电力线载波通信的应用。低压电力线载波信道的传输特点如下：（1）噪声干扰强。研究表明：脉冲干扰和背景噪声对低压电力线载波通信的质量影响严重。（2）阻抗特性分析。由于电网上有大量的电力负载和电力设备随机的接入、 切出 ，这些设备使载波信号衰减严重 ，其高频等效阻抗变化范围很大，因此在设计载波机时，难以保证其输出阻抗和电力线的输入阻抗相匹配，从而给通信系统设计带来一定的困难。另外当电力线路负载较重时，发送耦合电路的内阻也不可忽视，它也会分去相当一部分功率[3]。（3）衰减特性。高频信号在低压电力线上的传输是必定会衰减，原因是电力线上负载的随机变化。

近年来国内外许多厂商都在研究采用新的载波通信技术，以克服低压电力载波技术信道的特性影响。扩频调制、正交频分复用 （OFDM）就是其中有代表性的技术。采用扩频通信技术，能在很大程度上克服电力线的强衰减、强干扰的缺陷，可用于传输速率不高的抄表系统。

正交频分复用技术是当前主导的、也是最先进的调制技术，既能抑制脉冲干扰，又有较高的数据传输速率。具有频带利用率高、抗多径干扰能力强、抗噪声能力强、抗信道衰落好、易于实现等优点，尤其适于多径效应严重的宽带传输系统，且可以动态分配每个子信道的发送功率及发送的比特数、抑制电力线信道频率选择性对数据传输的影响及降低传输误码率，实现信号的传输。缺点是通信的安全保障性差。

由于配电变压器对电力载波信号有阻隔作用，高频信息难以直接通过电力变压器传输，还需研究采取相关技术使信息越过变压器，例如采用旁路电容、使用额外的电缆或采用相应的无线装置等。在多路供电的场所还需解决电源切换时的通信中断问题，这关系到通信制式、耦合制式等多方面的设计考虑。

四、结论

综上所述，通过采取适合的电力载波技术方案，可以实现养老院智能监护系统呼叫终端和监控中心的通讯，电力线载波作为电力通信网中一种强有力的手段，对打破电信行业的垄断，引入竞争机制，发挥市场效应都有着不可估量的作用。

参 考 文 献

[1] 舒辉.低压电力线载波通信技术的应用和发展状况[J]. 安徽电气工程职业技术学院学报，2008.9.

[2] GB/T 19882.211-2010第211部分：低压电力线载波抄表系统 系统要求[S]，2010

[3] 高金辉，申杰奋，杨军平 .低压电力线载波通信干扰因素的解决方法[J]. 河南师范大学学报（自然科学版），2007，5