融合VLC和PLC的智能會(huì )議系統*

*基金項目：深圳市科技創(chuàng )新委員會(huì )資助項目, 項目編號: JSGG20211029095003004

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，為會(huì )議室場(chǎng)景的智能化提供了強大的技術(shù)保障。隨著(zhù)智能會(huì )議系統的發(fā)展，會(huì )議室的智能化越來(lái)越全面和細化，并且極大地注重隱私和安全性，傳統單一通信技術(shù)如Wi-Fi 已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足需求，基于PLC 和VLC 融合的新型通信方式的應用，VLC 和PLC 各自取長(cháng)補短，需要供電的PLC 智能設備連接電力線(xiàn)，提高了會(huì )議室智能化體驗，無(wú)需長(cháng)供電或有保密需求的設備如智能桌牌、會(huì )議電視機等作為VLC 終端，只要會(huì )議室做好遮光處理，信息不易被截獲，為會(huì )議室的智能化發(fā)展帶來(lái)了新的智能和安全體驗。

1 可見(jiàn)光通信和電力線(xiàn)通信概述

1.1 可見(jiàn)光通信

可見(jiàn)光通信(Visible Light Communication, VLC) 是在照明的同時(shí)利用白色發(fā)光二極管（LED），通過(guò)閃爍不同的頻率攜帶不同的信號，可見(jiàn)光通信不需要電磁頻譜的許可，對其他設備也不會(huì )引起電磁干擾，造成其他設備不能正常工作。既能用于照明，又能用于通信，而且還具有通信速率高、保密性強、準確率高、成本低以及綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

目前，一般的智能會(huì )議室改造控制燈光開(kāi)關(guān)是通過(guò)給發(fā)光二極管（LED）等增加1 個(gè)無(wú)線(xiàn)控制模塊（Wi-Fi、藍牙等），LED 只作為1 個(gè)終端，由云端服務(wù)器下發(fā)控制指令，控制LED 開(kāi)和關(guān)?？梢?jiàn)光通信的引入，不僅使LED 能作為1 個(gè)終端燈，還能將云端的信號轉換為光信號，通過(guò)光信號發(fā)送出去。接收端是一個(gè)高精度光敏傳感器，能將光信號解碼得到原始信號，實(shí)現對VLC 設備的控制、傳輸信息到VLC 設備顯示等。

1.2 電力線(xiàn)通信

電力線(xiàn)載波（Power Line Carrier，PLC）通信，顧名思義是一種利用電線(xiàn)來(lái)傳輸數據的通信方式，在現有的電力線(xiàn)布局下，無(wú)線(xiàn)土方施工不需要額外布線(xiàn)布網(wǎng)，即可快速廉價(jià)地實(shí)現通信功能部署。電力線(xiàn)載波通信在調制端先把數據進(jìn)行調制，并把載有數據信息的高頻信號加載到電力線(xiàn)的電流中，然后通過(guò)電力線(xiàn)傳輸到目的地即通信接收數據端，接收數據端通過(guò)濾波處理后，將通信數據取出，經(jīng)過(guò)解調等一系列數據處理，還原原始通信數據，實(shí)現數據通信。

1.3 電力線(xiàn)通信與可見(jiàn)光通信融合通信

電力線(xiàn)通信與可見(jiàn)光通信融合通信必須使用室內廣泛覆蓋的電力線(xiàn)作為通信骨干網(wǎng)，所有的可見(jiàn)光通信LED 等均接入室內電力線(xiàn)，便可實(shí)現相互通信。同時(shí)電力線(xiàn)作為骨干網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)通過(guò)網(wǎng)關(guān)通信，通過(guò)電力線(xiàn)骨干網(wǎng)，可見(jiàn)光通信LED 也可實(shí)現與互聯(lián)網(wǎng)通信。目前有很多集成PLC-VLC 系統融合方案，KOMINE 等提出了一個(gè)集成的PLC-VLC 系統，并對二進(jìn)制調制方案的誤碼率進(jìn)行了分析；李敏等提出了一種PLC-VLC 融合的多輸入多輸出（MIMO）系統；趙大明等對PLCVLC深度融合通信技術(shù)的研究，為解決無(wú)線(xiàn)通信面臨的頻譜短缺問(wèn)題，滿(mǎn)足盲區覆蓋和綠色節能等重大社會(huì )需求提供了一種可行的方法。

2 智能會(huì )議系統整體架構

基于VLC+PLC 的智能會(huì )議系統整體框架如圖1 所示，整體框架包括云端部分、PLC 部分、VLC 部分。

圖1 系統整體框架

首先，云端通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與個(gè)人電腦、手機、PLC 網(wǎng)關(guān)連接，云端作為整個(gè)系統的“大腦”，滿(mǎn)足智能會(huì )議系統智能化定制要求，接收來(lái)自各個(gè)終端設備的狀態(tài)信息，并實(shí)現顯示到個(gè)人終端設備如個(gè)人電腦、手機等；同樣云端也通過(guò)網(wǎng)絡(luò )接收來(lái)自各個(gè)終端設備或其他云端服務(wù)發(fā)過(guò)來(lái)的控制信息，并將控制信息下發(fā)到終端設備。

其次，PLC 網(wǎng)關(guān)通過(guò)PLC 與PLC 的終端設備如PLC 智能開(kāi)關(guān)、PLC 智能插座連接，實(shí)現對PLC 智能設備的控制與信息傳遞；PLC 部分是整個(gè)智能會(huì )議系統的骨干網(wǎng)絡(luò ), 不僅連接云端系統，還連接PLC-VLC 網(wǎng)關(guān)，進(jìn)而連接到VLC 設備。

最后，LED 作為一個(gè)PLC-VLC 的網(wǎng)關(guān)設備，把PLC 信號轉換為可見(jiàn)光通信信號與各個(gè)VLC 設備終端連接，傳遞信息到VLC 設備。

2.1 基于PLC的智能設備

PLC 設備包括1 個(gè)PLC 網(wǎng)關(guān)，若干個(gè)PLC 終端設備。PLC 網(wǎng)關(guān)把Internet 網(wǎng)絡(luò )信號轉換為PLC 信號，通過(guò)電力線(xiàn)通信把信號轉遞給PLC 終端設備，如圖2 所示。PLC 終端一般是能直接連接電線(xiàn)的設備如插座、有線(xiàn)開(kāi)關(guān)、門(mén)牌等，云端通過(guò)PLC 網(wǎng)關(guān)和電線(xiàn)直接控制終端設備。

圖2 PLC設備連接圖

2.2 基于VLC的智能設備

VLC 設備包括1 個(gè)PLC 轉VLC 信號的LED、若干不需要長(cháng)供電的傳感器設備、會(huì )議室中需要保障信息安全的與會(huì )議相關(guān)的設備如VLC 電視機、VLC 電子桌牌、VLC 會(huì )議電話(huà)、VLC 手持設備等。

基于可見(jiàn)光通信的智能桌牌可以通過(guò)個(gè)人電腦用戶(hù)端下發(fā)刷新桌牌內容，云端運行智能會(huì )議桌牌管理系統，預定會(huì )議室時(shí)，預定人員在后臺會(huì )議桌牌管理系統錄入相關(guān)參會(huì )人員名單及位置，當會(huì )議開(kāi)始時(shí)，LED 燈第一次打開(kāi)后，后臺就會(huì )馬上同步本次會(huì )議的參會(huì )人員名單到智能桌牌上，參會(huì )人員根據桌牌對號入座；

基于可見(jiàn)光通信的電視機是在電視機上內置了1 塊接收可見(jiàn)光信號的光敏傳感器，LED 燈打開(kāi)之后，光敏傳感器接收到光源信號，打開(kāi)電視機。最重要的是，當需要電視機播放會(huì )議視頻或實(shí)時(shí)會(huì )議視頻的時(shí)候，VLC 電視機可將攜帶視頻的可見(jiàn)光信號轉換為視頻信號進(jìn)行播放。

基于可見(jiàn)光通信的會(huì )議功放原理與VLC 電視機的原理類(lèi)似，會(huì )議電話(huà)接收到攜帶語(yǔ)音信號的可見(jiàn)光信號，將其轉換為語(yǔ)音信號播出。

圖3 VLC電視機

3 智能會(huì )議系統開(kāi)會(huì )離會(huì )流程

開(kāi)會(huì )場(chǎng)景的軟件整體流程如圖4 所示。

圖4 會(huì )議場(chǎng)景流程圖

3.1 智能開(kāi)會(huì )場(chǎng)景

在會(huì )議開(kāi)始之前，相關(guān)人員通過(guò)個(gè)人電腦在智能會(huì )議系統管理后臺配置下次會(huì )議信息，包括相關(guān)人員信息，會(huì )議開(kāi)始時(shí)間、會(huì )議主題等。在開(kāi)會(huì )前15 min，開(kāi)會(huì )時(shí)間和開(kāi)會(huì )主題信息提前顯示在智能會(huì )議門(mén)牌上。

當有人進(jìn)入會(huì )議室時(shí)，會(huì )議室的PLC 人體存在傳感器檢測到有人并通過(guò)PLC 通道傳遞到云端服務(wù)器，云端隨即觸發(fā)開(kāi)會(huì )場(chǎng)景，通過(guò)電力線(xiàn)通信打開(kāi)會(huì )議室LED 燈、打開(kāi)空調、智能開(kāi)關(guān)、智能插座、關(guān)窗簾等連接到電力線(xiàn)的設備，LED 打開(kāi)之后即可進(jìn)行VLC 通信，通過(guò)可見(jiàn)光打開(kāi)電視機、同步桌牌信息等。

在會(huì )議進(jìn)行中，與會(huì )議內容相關(guān)的信息都是通過(guò)VLC 傳輸到終端，如視頻、音頻、會(huì )議資料等都是VLC 投遞到會(huì )議電視機。

3.2 智能離會(huì )場(chǎng)景

在開(kāi)會(huì )場(chǎng)景下，智能人體存在傳感器會(huì )持續堅持會(huì )議室有無(wú)人存在，等會(huì )議結束后或者無(wú)人存在時(shí)，人體存在傳感器檢測到無(wú)人狀態(tài)，即可通知云端觸發(fā)離會(huì )場(chǎng)景，云端首先通過(guò)可見(jiàn)光LED 關(guān)閉電視機、智能桌牌等VLC 設備，然后關(guān)閉智能開(kāi)關(guān)、智能插座、智能空調等VLC設備，最后關(guān)閉LED燈，恢復到開(kāi)會(huì )前的狀態(tài)。

4 結束語(yǔ)

本文技術(shù)在詳細闡述了融合PLC 和VLC 的智能會(huì )議系統的設計與實(shí)現過(guò)程，展示了融合PLC 和VLC 在會(huì )議室智能化改造中的可行性、可靠性和安全性，證明融合PLC 和VLC 通信技術(shù)在智能會(huì )議系統中具有相當大的應用優(yōu)勢。融合PLC+VLC 通信技術(shù)作為一種新型的通信方式，必然會(huì )越來(lái)越多地應用到我們生活的方方面面。融合PLC+VLC 技術(shù)在智慧人居、智慧園區、管道勘探、智慧城市、高速公路等場(chǎng)景有重大的應用價(jià)值。

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（本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2023年4月期）