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摘 要：电力线通信（Power Line Communication，PLC）是指利用电力线传输数据和话音信号的一种通信方式。终端用户只需要将电力猫插上电源插座，就可以实现因特网接入。文章在介绍电力线上网的发展状况以及基本原理的基础上，重点对电力线上网在水运工程项目中应用的优缺点进行了分析。
关键词：PLC；水运工程项目；电力线上网
中图分类号：TN915.853
水运工程的建设发展已经日益成为支撑、保障和带动经济社会发展的重要力量。从某种程度上来说，水运的发展程度，水运的现代化程度，标志着整个社会发展的现代化程度，水运工程的发展离不开信息化建设，而实现信息化就离不开通信技术的支持。所以在水运工程项目中，我们引入了电力线通信技术。我们将这项技术应用于水运工程项目中的物理模型试验工作以及灌区信息化建设工作当中，下面我们就电力线通信的基本原理以及实际应用中的一些优缺点做一下分析。
1 电力线通信概述
电力线通信技术又称电力猫（简称PLC），出现于20世纪20年代初期。应用电力线传输信号的实例最早是电力线电话，它的应用范围是在同一个变压器的供电线路以内，将电信号从电力线上滤下来。经过多年的发展，这种新的传输技术已经能够通过电源线路传输各种互联网数据信号，从而大大推进互联网的普及。用户只需花上几分钟时间，把特制的调制解调器与普通的电线插口相接，就可以上网浏览或者发送接收自建局域网数据。在发送时，利用调制技术将用户数据进行调制，把载有信息的高频加载于电流，然后在电力线上进行传输；在接收端，先经过滤波器将调制信号取出，再经过解调，就可得到原通信信号，并传送到计算机或电话，以实现信息传递。
2 电力线通信技术在水运工程试项目中的应用优点
当前我们进行水道港口科研项目主要通过物理模型试验来进行，首先我们会在试验大厅内先进行某个港口或者航道模型的搭建，当模型建成之后我们会根据项目要求以及模型的大小、地形等因素安装一系列传感器以便在试验过程中来进行数据采集与控制。所有的传感器的信号最终会反馈到控制室的计算机上，这些传感器与控制室内上位机通信是通过综合布线实现的。由于每一个水道港口试验所搭建物理模型都是不尽相同的，所以所有传感器安装的位置以及控制室的位置便有所不同，这就要求我们每次都要针对一个模型进行专门布线。而每当一个模型试验完成之后，所有的通信线路就要连同试验模型以及控制室一并拆除，等到新的模型建成后再次根据其具体要求重新布设，过程十分繁琐。这时我们想到了运用PLC技术。试验大厅的电力线网络覆盖面积很大，这使得PLC可以轻松地接入到每个角落，试验大厅的电力网络接口分布情况如图1所示，图中绿色部分为水道港口试验模型建造区域，小方框表示电力线接口即空气开关插座。
我们从图中可以看出在模型建造区域周围布满了电力线接口，我们可以在任意一个插座上插上PLC，只需在传感器通信接口与PLC之前加一个串口服务器，便可以实现传感器在试验厅任意位置与上位机进行通信的功能。如此一来，无论今后物理实验模型如何变更，我们的通信线路也不需要重新布设，只需移动PLC的位置即可。这样既可以缩短工期又可大大降低项目成本。PLC其传输速率依设备厂家的不同而不同。例如TP-LINK生产的一款型号为TL-PA500的PLC其传输速率可以达到500Mbps，足以支持现有实验中的数据传输需求。而且PLC的安装过程十分简便，只需要将设备插入电源插座便可以实现网络接入。
PLC不仅运用在水道港口模型试验当中，还在灌区信息化建设项目中发挥着举足轻重的作用。灌区信息化建设是对整个灌渠的水位流量等数据进行检测的工程项目。该项目中需要在一些固定的管理所附近的监控室安装相应地仪器设备来进行数据采集，并通过网络将数据上传到管理所的计算机中。由于控制室与管理所之间距离较远且障碍物较多，所以采用无线通讯无法满足需求。这时我们通过控制室与管理所之间的电力线便可以使用PLC搭建局域网来实现实时上传数据。
3 电力线通信运用在水运工程项目中存在的不足
目前为止还没有哪一种网络通信接入方式能做到尽善尽美，电力线通信也是如此。想要利用电力线网络来实现既快速又安全可靠的通信效果依然存在很多问题，所以电力线通信技术运用在水运工程项目中的数据传输上，存在着以下几个不利因素：
3.1 信号衰减
PLC的传输速率是与传输距离息息相关的，因为无论是任何导体都是有阻抗的，这会导致信号在传输过程中有所衰减，电力线上的阻抗与其长度有关，传输距离越远速率越慢。例如一般的PLC设备的传输距离大概在300米左右，我们的试验大厅长约为100米，宽度在60米，电力线网络布设纵横交错，很有可能出现传输距离大于300米的情况，而一般利用电力线通信的话在100米以后就会出现传输速率的下降。
3.2 不能跨电表以及UPS使用
电表会过滤掉了电力线载波通道的默认工作频率，导致数据信息无法传递，致使PLC无法跨电表使用。每一个试验大厅都会经过一个总的电表，所以在同一个大厅所引出的电源插头是可以进行信息传递的。但是由于实验室与试验大厅不是同一个电表，所以目前无法实现在实验室对试验厅的数据进行监测与控制。而在灌区，有的站点其提供的电源有严重的偏压现象，所以我们有时候就需要加上类似于UPS（不断电系统）这样的设备来稳压，而这些设备往往带有滤波作用，亦会影响网络信号的传输甚至不能连线。
3.3 脉冲噪声干扰
在水运工程项目试验中，往往会进行动床试验，而这些实验会用到数台超大功率的水泵来进行水位流量的控制，所以这类试验厅就不推荐使用电力线通信技术。因为这些水泵是通过调频来控制转速已达到控制流量的目的，所以当变频器变频的时候会使电力线上产生不同频率的脉冲噪声，由于脉冲噪声具有瞬间、高能和覆盖频率范围广的特点，因而对于载波信号传输的影响相当大，不仅会造成信号的误码率高，使得接收装置无法对信号进行正确的纠错。
4 电力线通信技术的前景
在国内，电力线通信技术最成功的应用是远程集中抄表系统，即抄表系统将电表、水表、气表与管理部门的中心站计算机联网，通过低压配电网传输数据，自动完成抄读用户三表的数据。然而在水运工程项目中电力线通信技术的应用并不广泛，因此拥有广阔的发展前景和巨大的市场机遇，相信在不就的将来，电力线通信技术会在水运工程项目中得到更加广泛的应用。
参考文献：
[1]吴功宜.Internet基础[M].北京：清华大学出版社团组织，2006.
[2]李丽芬.计算机网络体系结构[M].北京：中国电力出版社，2006.
[3]朗为民.下一代网络技术与原理[M].北京：机械工业出版社，2006.
[4]淑清.电力线通信（PLC）宽带接入网的最佳选择[J].中国电信建设，2002.
[5]余青松.网络实用基础[M].北方交通大学出版社，2006.
[6]卓文.轻松学网络组建与管理[M].上海科学普及出版社，2006.
作者简介：刘培杰（1987-），男，天津塘沽人，助理工程师，工学学士学位，水运工程检测设备开发技术人员。
作者单位：交通运输部天津水运工程科学研究院，天津 300456
关键词：PLC；水运工程项目；电力线上网
中图分类号：TN915.853
水运工程的建设发展已经日益成为支撑、保障和带动经济社会发展的重要力量。从某种程度上来说，水运的发展程度，水运的现代化程度，标志着整个社会发展的现代化程度，水运工程的发展离不开信息化建设，而实现信息化就离不开通信技术的支持。所以在水运工程项目中，我们引入了电力线通信技术。我们将这项技术应用于水运工程项目中的物理模型试验工作以及灌区信息化建设工作当中，下面我们就电力线通信的基本原理以及实际应用中的一些优缺点做一下分析。
1 电力线通信概述
电力线通信技术又称电力猫（简称PLC），出现于20世纪20年代初期。应用电力线传输信号的实例最早是电力线电话，它的应用范围是在同一个变压器的供电线路以内，将电信号从电力线上滤下来。经过多年的发展，这种新的传输技术已经能够通过电源线路传输各种互联网数据信号，从而大大推进互联网的普及。用户只需花上几分钟时间，把特制的调制解调器与普通的电线插口相接，就可以上网浏览或者发送接收自建局域网数据。在发送时，利用调制技术将用户数据进行调制，把载有信息的高频加载于电流，然后在电力线上进行传输；在接收端，先经过滤波器将调制信号取出，再经过解调，就可得到原通信信号，并传送到计算机或电话，以实现信息传递。
2 电力线通信技术在水运工程试项目中的应用优点
当前我们进行水道港口科研项目主要通过物理模型试验来进行，首先我们会在试验大厅内先进行某个港口或者航道模型的搭建，当模型建成之后我们会根据项目要求以及模型的大小、地形等因素安装一系列传感器以便在试验过程中来进行数据采集与控制。所有的传感器的信号最终会反馈到控制室的计算机上，这些传感器与控制室内上位机通信是通过综合布线实现的。由于每一个水道港口试验所搭建物理模型都是不尽相同的，所以所有传感器安装的位置以及控制室的位置便有所不同，这就要求我们每次都要针对一个模型进行专门布线。而每当一个模型试验完成之后，所有的通信线路就要连同试验模型以及控制室一并拆除，等到新的模型建成后再次根据其具体要求重新布设，过程十分繁琐。这时我们想到了运用PLC技术。试验大厅的电力线网络覆盖面积很大，这使得PLC可以轻松地接入到每个角落，试验大厅的电力网络接口分布情况如图1所示，图中绿色部分为水道港口试验模型建造区域，小方框表示电力线接口即空气开关插座。
我们从图中可以看出在模型建造区域周围布满了电力线接口，我们可以在任意一个插座上插上PLC，只需在传感器通信接口与PLC之前加一个串口服务器，便可以实现传感器在试验厅任意位置与上位机进行通信的功能。如此一来，无论今后物理实验模型如何变更，我们的通信线路也不需要重新布设，只需移动PLC的位置即可。这样既可以缩短工期又可大大降低项目成本。PLC其传输速率依设备厂家的不同而不同。例如TP-LINK生产的一款型号为TL-PA500的PLC其传输速率可以达到500Mbps，足以支持现有实验中的数据传输需求。而且PLC的安装过程十分简便，只需要将设备插入电源插座便可以实现网络接入。
PLC不仅运用在水道港口模型试验当中，还在灌区信息化建设项目中发挥着举足轻重的作用。灌区信息化建设是对整个灌渠的水位流量等数据进行检测的工程项目。该项目中需要在一些固定的管理所附近的监控室安装相应地仪器设备来进行数据采集，并通过网络将数据上传到管理所的计算机中。由于控制室与管理所之间距离较远且障碍物较多，所以采用无线通讯无法满足需求。这时我们通过控制室与管理所之间的电力线便可以使用PLC搭建局域网来实现实时上传数据。
3 电力线通信运用在水运工程项目中存在的不足
目前为止还没有哪一种网络通信接入方式能做到尽善尽美，电力线通信也是如此。想要利用电力线网络来实现既快速又安全可靠的通信效果依然存在很多问题，所以电力线通信技术运用在水运工程项目中的数据传输上，存在着以下几个不利因素：
3.1 信号衰减
PLC的传输速率是与传输距离息息相关的，因为无论是任何导体都是有阻抗的，这会导致信号在传输过程中有所衰减，电力线上的阻抗与其长度有关，传输距离越远速率越慢。例如一般的PLC设备的传输距离大概在300米左右，我们的试验大厅长约为100米，宽度在60米，电力线网络布设纵横交错，很有可能出现传输距离大于300米的情况，而一般利用电力线通信的话在100米以后就会出现传输速率的下降。
3.2 不能跨电表以及UPS使用
电表会过滤掉了电力线载波通道的默认工作频率，导致数据信息无法传递，致使PLC无法跨电表使用。每一个试验大厅都会经过一个总的电表，所以在同一个大厅所引出的电源插头是可以进行信息传递的。但是由于实验室与试验大厅不是同一个电表，所以目前无法实现在实验室对试验厅的数据进行监测与控制。而在灌区，有的站点其提供的电源有严重的偏压现象，所以我们有时候就需要加上类似于UPS（不断电系统）这样的设备来稳压，而这些设备往往带有滤波作用，亦会影响网络信号的传输甚至不能连线。
3.3 脉冲噪声干扰
在水运工程项目试验中，往往会进行动床试验，而这些实验会用到数台超大功率的水泵来进行水位流量的控制，所以这类试验厅就不推荐使用电力线通信技术。因为这些水泵是通过调频来控制转速已达到控制流量的目的，所以当变频器变频的时候会使电力线上产生不同频率的脉冲噪声，由于脉冲噪声具有瞬间、高能和覆盖频率范围广的特点，因而对于载波信号传输的影响相当大，不仅会造成信号的误码率高，使得接收装置无法对信号进行正确的纠错。
4 电力线通信技术的前景
在国内，电力线通信技术最成功的应用是远程集中抄表系统，即抄表系统将电表、水表、气表与管理部门的中心站计算机联网，通过低压配电网传输数据，自动完成抄读用户三表的数据。然而在水运工程项目中电力线通信技术的应用并不广泛，因此拥有广阔的发展前景和巨大的市场机遇，相信在不就的将来，电力线通信技术会在水运工程项目中得到更加广泛的应用。
参考文献：
[1]吴功宜.Internet基础[M].北京：清华大学出版社团组织，2006.
[2]李丽芬.计算机网络体系结构[M].北京：中国电力出版社，2006.
[3]朗为民.下一代网络技术与原理[M].北京：机械工业出版社，2006.
[4]淑清.电力线通信（PLC）宽带接入网的最佳选择[J].中国电信建设，2002.
[5]余青松.网络实用基础[M].北方交通大学出版社，2006.
[6]卓文.轻松学网络组建与管理[M].上海科学普及出版社，2006.
作者简介：刘培杰（1987-），男，天津塘沽人，助理工程师，工学学士学位，水运工程检测设备开发技术人员。
作者单位：交通运输部天津水运工程科学研究院，天津 300456