本發(fā)明涉及兩線供電及通信系統(tǒng)及方法，特別是涉及一種可同時供電及通信、且布線簡單、施工難度小的兩線供電及通信系統(tǒng)及方法。

背景技術：

在大規(guī)模樓宇系統(tǒng)中，大部分受控設備均由主機控制，其不僅需要主機供電，還需要與主機通信。傳統(tǒng)實現(xiàn)供電及通信的方法是通過布置非常復雜的通信網(wǎng)絡，即將通信線與供電電纜線分開布線的，這不僅容易造成供電電纜線對通信線造成干擾，而且線路連接十分復雜，容易接錯線，使得工程施工難度增大，成本高。因此，如何簡化供電及通信的布線，降低施工難度及成本就成為一種客觀需求。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在解決上述問題，而提供一種可同時供電及通信，且布線簡單，施工難度小，成本低的兩線供電及通信系統(tǒng)。

本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)兩線供電及通信的方法。

為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了一種兩線供電及通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)設有主控設備，該主控設備通過兩條總線分別與多個受控設備相連接，且所述主控設備通過兩條總線為多個受控設備供電，并通過二進制數(shù)字信號調制與所述的多個被受控設備雙向通信。

所述主控設備在與受控設備通信時向受控設備發(fā)送二進制數(shù)據(jù)“1”和“0”，其中，當發(fā)送二進制數(shù)據(jù)“1”時，其調制出發(fā)送時間為T₁，輸出電壓為供電電壓的脈沖信號；當發(fā)送二進制數(shù)據(jù)“0”時，其調制出發(fā)送時間為T₂，輸出電壓為零的脈沖信號及發(fā)送時間為T₀-T₂，輸出電壓為供電電壓的脈沖信號。

通過調整所述主控設備向受控設備發(fā)送二進制數(shù)據(jù)“0”的時間T₂與T₀的比值可改變主控設備對受控設備的供電量，通過調整所述主控設備向受控設備發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù)的時間間隔可改變主控設備與受控設備之間的通信速度，所述T₁＝T₀，且T₂≤1/2T₀。

所述主控設備在接收受控設備的通信數(shù)據(jù)時，主控設備在供電電壓的基礎上調制若干個發(fā)送時間為T₃，輸出電壓為通信電壓的脈沖信號，且輸出電壓為供電電壓的發(fā)送時間為T₄。

所述主控設備為主機或分配電裝置，所述受控設備為分布于各樓層的應急照明燈、指示燈、報警裝置、應急電源及分配電裝置的一種或其多種的組合。

所述主控設備設有控制模塊、通信模塊、供電模塊及信息收發(fā)模塊，所述通信模塊、供電模塊及信息收發(fā)模塊分別與控制模塊連接，所述控制模塊通過通信模塊及兩條總線分別與多個受控設備雙向通信，所述控制模塊通過供電模塊及兩條總線分別為多個受控設備供電。

所述受控設備設有通信電路及供電電路，所述通信電路及供電電路分別與兩條總線連接。

本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)兩線供電及通信的方法，該方法包括如下步驟：

a、主控設備通過兩條總線為受控設備供電及與受控設備進行雙向通信；

b、當主控設備需要向受控設備通信時，主控設備通過二進制數(shù)字信號調制與受控設備通信，并向受控設備發(fā)送二進制數(shù)據(jù)“1”和“0”，其中，當發(fā)送二進制數(shù)據(jù)“1”時，主控設備調制出發(fā)送時間為T₁，輸出電壓為供電電壓的脈沖信號；當發(fā)送二進制數(shù)據(jù)“0”時，主控設備調制發(fā)送時間為T₂，輸出電壓為零的脈沖信號及發(fā)送時間為T₀-T₂，輸出電壓為供電電壓的脈沖信號；

c、當主控設備不發(fā)送數(shù)據(jù)而接收受控設備的通信數(shù)據(jù)時，主控設備在供電電壓的基礎上調制若干個發(fā)送時間為T₃，輸出電壓為通信電壓的檢測脈沖信號，若經(jīng)過T₃時間后，主控設備未接收到受控設備的通信數(shù)據(jù)，則將輸出電壓翻轉為供電電壓，發(fā)送時間為T₄；若在T₃時間內，主控設備接收到受控設備的通信數(shù)據(jù)，且當受控設備發(fā)送完一個字節(jié)的數(shù)據(jù)后，主控設備將輸出電壓翻轉為供電電壓，發(fā)送時間為T₄，直至接收完受控設備的通信數(shù)據(jù)。

步驟b中，通過調整所述主控設備向受控設備發(fā)送二進制數(shù)據(jù)“0”的時間T₂與T₀的比值可改變主控設備對受控設備的供電量，通過調整所述主控設備向受控設備發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù)的時間間隔可改變主控設備與受控設備之間的通信速度，所述T₁＝T₀，且T₂≤1/2T₀。

步驟c中，所述供電電壓為13V～40V，所述通信電壓為6V～9V。

本發(fā)明的貢獻在于，其有效解決了現(xiàn)有通信供電系統(tǒng)布線復雜、施工難度大、成本高的問題。本發(fā)明的主控設備通過兩條總線為受控設備供電，并通過二進制數(shù)字信號調制與受控設備進行雙向通信，同時通過調整發(fā)送二進制數(shù)字“0”的實際時間T₂與理論時間T₀的比值可改變主控設備向受控設備的供電量，通過調整主控設備向受控設備發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù)的時間間隔可改變主控設備與受控設備之間的通信速度。本發(fā)明不僅可滿足功率稍大設備的供電及通信，而且可避免布置復雜的通信網(wǎng)絡及電纜線對通信線造成干擾，使得結構簡單可靠、施工方便、成本低。

【附圖說明】

圖1是本發(fā)明的結構示意圖。

圖2是本發(fā)明的結構框圖。

圖3是本發(fā)明的主控設備向受控設備發(fā)送二進制數(shù)據(jù)的示意圖。

圖4是本發(fā)明的主控設備接收受控設備的通信數(shù)據(jù)的示意圖。

圖5是本發(fā)明的實現(xiàn)兩線供電及通信的方法流程圖。

【具體實施方式】

下列實施例是對本發(fā)明的進一步解釋和補充，對本發(fā)明不構成任何限制。

參閱圖1及圖2，本發(fā)明的兩線供電及通信系統(tǒng)包括主控設備10，受控設備20及兩條總線30。其中，主控設備10可以是主控制系統(tǒng)、主機或分配電裝置等，受控設備20為數(shù)據(jù)采集裝置、感應裝置、照明裝置指示裝置、報警裝置或分配電裝置等需要供電及與主控設備10通信的設備。本實施例的主控設備10為主機，受控設備20為分布于各樓層的應急照明燈、指示燈、報警裝置及災情探測裝置的一種或多種的組合。

如圖1、圖2、圖3及圖4所示，主控設備10通過兩條總線30為受控設備20供電及與受控設備20進行雙向通信。該主控設備10包括控制模塊11、通信模塊12、供電模塊13及信息收發(fā)模塊14。其中，通信模塊12、供電模塊13及信息收發(fā)模塊14分別與控制模塊11連接。當主控設備10接供電源后，主控設備10的供電模塊13在控制模塊11的控制下，通過信息收發(fā)模塊14及兩條總線30為受控設備20供電，其中，供電模塊13輸出的電壓為供電電壓。當主控設備10需要向受控設備20通信時，控制模塊11通過調制二進制數(shù)字信號與受控設備20通信。本實施例中，主控設備10與受控設備20通信是向受控設備20發(fā)送二進制數(shù)據(jù)“1”和“0”。其中，當主控設備10向受控設備20發(fā)送二進制數(shù)據(jù)“1”時，控制模塊11在通信模塊12中調制出發(fā)送時間為T₁，輸出電壓為供電電壓的脈沖信號，并通過信息收發(fā)模塊14及兩條總線30向受控設備20發(fā)送調制出的脈沖信號；當主控設備10向受控設備20發(fā)送二進制數(shù)據(jù)“0”時，控制模塊11在通信模塊12中調制出發(fā)送時間為T₂，輸出電壓為零的脈沖信號及發(fā)送時間為T₀-T₂，輸出電壓為供電電壓的脈沖信號，并通過信息收發(fā)模塊14及兩條總線30向受控設備20發(fā)送調制出的脈沖信號。其中，T₀為發(fā)送二進制數(shù)據(jù)“0”的理論時間，T₂為發(fā)送二進制數(shù)據(jù)“0”的實際時間。由于發(fā)送二進制數(shù)據(jù)“0”時，其輸出電壓為零，無法為受控設備20供電，主控設備10的控制模塊11通過將發(fā)送二進制數(shù)據(jù)“0”的時間縮短為T₂，而在時間為T₀-T₂內，將輸出電壓調整為供電電壓，以保證發(fā)送二進制數(shù)據(jù)“0”時，也能為受控設備20供電。本實施例中，T₁＝T₀，且T₂≤1/2T₀，從而保障主控設備10與受控設備20通信的同時，主控設備10也可為受控設備20供電。當主控設備10需要接收受控設備20的通信數(shù)據(jù)時，控制模塊11在通信模塊12的供電電壓基礎上調制出若干個發(fā)送時間為T₃，輸出電壓為通信電壓的脈沖信號，且各相鄰的通信電壓脈沖信號之間為輸出電壓為供電電壓，發(fā)送時間為T₄的脈沖信號。本實施例中，若主控設備10需要接收受控設備20的通信數(shù)據(jù)時，控制模塊11在通信模塊12的供電電壓基礎上調制一個發(fā)送時間為T₃，輸出電壓為通信電壓的脈沖信號，若經(jīng)過T₃時間后，主控設備10的信息收發(fā)模塊14未接收到受控設備20的通信數(shù)據(jù)，則控制模塊11將通信模塊12的輸出電壓翻轉為供電電壓，以保證主控設備10足夠的供電量，經(jīng)過時間T₄后，再調制一個發(fā)送時間為T₃，輸出電壓為通信電壓的脈沖信號，如此循環(huán)，直至不需要接收受控設備20的通信數(shù)據(jù)；若在T₃時間內，主控設備10的信息收發(fā)模塊14接收到受控設備20發(fā)送的通信數(shù)據(jù)時，且當受控設備20發(fā)送完一個字節(jié)的數(shù)據(jù)后，主控設備10的控制模塊11將通信模塊12的輸出電壓翻轉為供電電壓，發(fā)送時間為T₄的脈沖信號，經(jīng)過時間T₄后，控制模塊11再在供電模塊13的供電電壓基礎上調制一個發(fā)送時間為T₃，輸出電壓為通信電壓的脈沖信號，直至接收完受控設備20的通信數(shù)據(jù)。本實施例中，主控設備10的控制模塊11通過調整發(fā)送二進制數(shù)據(jù)“0”的實際時間T₂與發(fā)送二進制數(shù)據(jù)“0”的理論時間T₀的比值來改變主控設備10向受控設備20的供電量，并通過調整發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù)的時間間隔來改變主控設備10與受控設備20之間的通信速度，其中，T₁＝T₀，且T₂≤1/2T₀，此外，供電電壓為13V～40V，通信電壓為6V～9V，從而保障主控設備10與受控設備20通信的同時可為受控設備20供電。例如，當波特率為9600時，發(fā)送一位二進制1比特數(shù)據(jù)的時間為104μs，即T₀＝104μs，T₁＝104μs，T₂可設為40μs。在發(fā)送二進制1比特數(shù)據(jù)“0”時，有61.5％的時間在以供電電壓給總線供電。這時通訊速度快，供電能力則在發(fā)送二進制1比特數(shù)據(jù)“0”比較多時稍差。再如，當波特率為2400時，發(fā)送一位二進制1比特數(shù)據(jù)的時間為416μs，T₀＝416μs，T₁＝416μs，T₂同樣設為40μs.在發(fā)送二進制1比特數(shù)據(jù)“0”有90％的時間在以供電電壓給總線供電，明顯供電能力比波特率為9600時要提高很多，通訊速度稍慢，但供電能力則提高很多。

如圖1、圖2及圖4所示，主控設備10通過兩條總線30與受控設備20連接。該受控設備20包括通信電路21及供電電路22，其中，通信電路21及供電電路22分別與兩條總線30連接。主控設備10的供電模塊13通過兩條總線30為受控設備20的供電電路22供電。當受控設備20需要向主控設備10發(fā)送通信數(shù)據(jù)時，且受控設備20的通信電路21檢測到主控設備10的輸出電壓為通信電壓時，受控設備20通過通信電路21向主控設備10發(fā)送通信數(shù)據(jù)，當發(fā)送完一個字節(jié)的數(shù)據(jù)后，主控設備10將輸出電壓翻轉為供電電壓，此時受控設備20無法向主控設備10發(fā)送通信數(shù)據(jù)，直至主控設備10的輸出電壓變?yōu)橥ㄐ烹妷簳r，受控設備20才可向主控設備10發(fā)送通信數(shù)據(jù)，如此循環(huán)，直至受控設備20的通信數(shù)據(jù)全部發(fā)送完畢。當然，當受控設備20沒有通信數(shù)據(jù)向主控設備10發(fā)送時，即使主控設備10的輸出電壓變?yōu)橥ㄐ烹妷海骺卦O備10也無法收到任何來自受控設備20的通信數(shù)據(jù)。

參閱圖5，本發(fā)明的實現(xiàn)兩線供電及通信的方法包括如下步驟：

S10、主控設備10通過兩條總線30為受控設備20供電及與受控設備20進行雙向通信；

該步驟中，主控設備10包括控制模塊11、通信模塊12、供電模塊13及信息收發(fā)模塊14，其中，通信模塊12、供電模塊13及信息收發(fā)模塊14分別與控制模塊11連接，受控設備20包括通信電路21及供電電路22，其中，通信電路21及供電電路22分別與兩條總線30連接。主控設備10的控制模塊11通過供電模塊13及兩條總線30為受控設備20的供電電路22供電。主控設備10的控制模塊11通過通信模塊12、信息收發(fā)模塊14及兩條總線30與受控設備20的通信電路21通信，受控設備20的通信電路21通過兩條總線30與主控設備10的通信模塊12通信。

S20、主控設備10向受控設備20發(fā)送通信數(shù)據(jù)；

該步驟中，主控設備10通過二進制數(shù)字信號調制與受控設備20通信，并向受控設備10發(fā)送二進制數(shù)據(jù)“1”和“0”，其中，當發(fā)送二進制數(shù)據(jù)“1”時，主控設備10的控制模塊11將通信模塊12的輸出電壓調制出發(fā)送時間為T₁，輸出電壓為供電電壓的脈沖信號；當發(fā)送二進制數(shù)據(jù)“0”時，主控設備10的控制模塊11將通信模塊12的輸出電壓調制出發(fā)送時間為T₂，輸出電壓為零的脈沖信號及發(fā)送時間為T₀-T₂，輸出電壓為供電電壓的脈沖信號。其中，T₀為發(fā)送二進制數(shù)據(jù)“0”的理論時間，T₂為發(fā)送二進制數(shù)據(jù)“0”的實際時間。本實施例中，T₁＝T₀，且T₂≤1/2T₀，由于發(fā)送二進制數(shù)據(jù)“0”時，其輸出電壓為零，無法為受控設備20供電，主控設備10的控制模塊11通過將發(fā)送二進制數(shù)據(jù)“0”的時間縮短為T₂，而在時間為T₀-T₂內，將輸出電壓變?yōu)楣╇婋妷海员ＷC發(fā)送二進制數(shù)據(jù)“0”時，也能為受控設備20供電。

S30、受控設備20向主控設備10發(fā)送通信數(shù)據(jù)。

該步驟中，當主控設備10需要接收受控設備20的通信數(shù)據(jù)時，主控設備10的控制模塊11在通信模塊12的輸出電壓的基礎上調制出若干個發(fā)送時間為T₃，輸出電壓為通信電壓的檢測脈沖信號。當受控設備20的通信電路21檢測到主控設備10發(fā)出的輸出電壓為通信電壓的檢測脈沖信號后，通信電路21將通信數(shù)據(jù)通過兩條總線30發(fā)送給主控設備10，當受控設備20沒有信息發(fā)送給主控設備10時，受控設備20即使檢測到輸出電壓為通信電壓的脈沖信號，也無需向主控設備10發(fā)送信息。本實施例中，當T₃時間內，主控設備10沒有接收到受控設備20發(fā)送的數(shù)據(jù)時，則主控設備10的控制模塊11將通信模塊12的輸出電壓翻轉為發(fā)送時間為T₄，輸出電壓為供電電壓的脈沖信號，以保證主控設備10為受控設備20的供電量，經(jīng)過T₄時間后，主控設備10的控制模塊11再將通信模塊12的輸出電壓轉變?yōu)榘l(fā)送時間為T₃，輸出電壓為通信電壓的檢測脈沖信號，直至主控設備10無需接收受控設備20的通信信息。而當T₃時間內，主控設備10接收到受控設備20發(fā)送的數(shù)據(jù)時，則主控設備10接收到受控設備20發(fā)送的1字節(jié)數(shù)據(jù)時，主控設備10的控制模塊11將通信模塊12的輸出電壓翻轉為發(fā)送時間為T₄，輸出電壓為供電電壓的脈沖信號，以保證主控設備10為受控設備20的供電量，經(jīng)過T₄時間后，主控設備10的控制模塊11再將將通信模塊12的輸出電壓轉變?yōu)榘l(fā)送時間為T₃，輸出電壓為通信電壓的檢測脈沖信號，繼續(xù)接收受控設備20發(fā)送的通信數(shù)據(jù)，直至受控設備20的數(shù)據(jù)全部接收完。為了保證通信的可靠性，同一時間內，主控設備10只可以接收一個受控設備20發(fā)送的通信數(shù)據(jù)。本實施例的供電電壓的范圍為：13V～40V，通信電壓的范圍為：6V～9V，從而保證主控設備10接收受控設備20的通信信息的同時，主控設備10可為受控設備20供電。此外，根據(jù)實際需要，通過調整主控設備10發(fā)送二進制數(shù)據(jù)“0”的實際時間T₂和發(fā)送二進制數(shù)據(jù)“0”的理論時間T₀的比值來改變主控設備10向受控設備20的供電量，并通過調整主控設備10向受控設備20發(fā)送1字節(jié)數(shù)據(jù)的時間間隔來改變主控設備10與受控設備20之間的通信速度。例如，當波特率為9600時，發(fā)送一位二進制1比特數(shù)據(jù)的時間為104μs，即T₀＝104μs，T₁＝104μs，T₂可設為40μs。在發(fā)送二進制1比特數(shù)據(jù)“0”時，有61.5％的時間在以供電電壓給總線供電。這時通訊速度快，供電能力則在發(fā)送二進制1比特數(shù)據(jù)“0”比較多時稍差。再如，當波特率為2400時，發(fā)送一位二進制1比特數(shù)據(jù)的時間為416μs，T₀＝416μs，T₁＝416μs，T₂同樣設為40μs。在發(fā)送二進制1比特數(shù)據(jù)“0”有90％的時間在以供電電壓給總線供電，明顯供電能力比波特率為9600時要提高很多，通訊速度稍慢，但供電能力則提高很多。

籍此，本發(fā)明的主控設備10通過兩條總線30為受控設備20供電，并通過二進制數(shù)字信號調制與受控設備20進行雙向通信，同時通過調整發(fā)送二進制數(shù)字“0”的實際時間T₂與理論時間T₀的比值可改變主控設備10向受控設備20的供電量，通過調整主控設備10向受控設備20發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù)的時間間隔可改變主控設備10與受控設備20之間的通信速度。本發(fā)明不僅可滿足功率稍大設備的供電及通信，而且可避免布置復雜的通信網(wǎng)絡及電纜線對通信線造成干擾，使得結構簡單可靠、施工方便、成本低。

盡管通過以上實施例對本發(fā)明進行了揭示，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，在不偏離本發(fā)明構思的條件下，對以上各構件所做的變形、替換等均將落入本發(fā)明的權利要求范圍內。