融合VLC和PLC的智能會議系統*

*基金項目：深圳市科技創新委員會資助項目, 項目編號: JSGG20211029095003004

物聯網技術的不斷發展和成熟，為會議室場景的智能化提供了強大的技術保障。隨著智能會議系統的發展，會議室的智能化越來越全面和細化，并且極大地注重隱私和安全性，傳統單一通信技術如Wi-Fi 已經無法滿足需求，基于PLC 和VLC 融合的新型通信方式的應用，VLC 和PLC 各自取長補短，需要供電的PLC 智能設備連接電力線，提高了會議室智能化體驗，無需長供電或有保密需求的設備如智能桌牌、會議電視機等作為VLC 終端，只要會議室做好遮光處理，信息不易被截獲，為會議室的智能化發展帶來了新的智能和安全體驗。

1 可見光通信和電力線通信概述

1.1 可見光通信

可見光通信(Visible Light Communication, VLC) 是在照明的同時利用白色發光二極管（LED），通過閃爍不同的頻率攜帶不同的信號，可見光通信不需要電磁頻譜的許可，對其他設備也不會引起電磁干擾，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、成本低以及綠色環保等優點。

目前，一般的智能會議室改造控制燈光開關是通過給發光二極管（LED）等增加1 個無線控制模塊（Wi-Fi、藍牙等），LED 只作為1 個終端，由云端服務器下發控制指令，控制LED 開和關?？梢姽馔ㄐ诺囊?，不僅使LED 能作為1 個終端燈，還能將云端的信號轉換為光信號，通過光信號發送出去。接收端是一個高精度光敏傳感器，能將光信號解碼得到原始信號，實現對VLC 設備的控制、傳輸信息到VLC 設備顯示等。

1.2 電力線通信

電力線載波（Power Line Carrier，PLC）通信，顧名思義是一種利用電線來傳輸數據的通信方式，在現有的電力線布局下，無線土方施工不需要額外布線布網，即可快速廉價地實現通信功能部署。電力線載波通信在調制端先把數據進行調制，并把載有數據信息的高頻信號加載到電力線的電流中，然后通過電力線傳輸到目的地即通信接收數據端，接收數據端通過濾波處理后，將通信數據取出，經過解調等一系列數據處理，還原原始通信數據，實現數據通信。

1.3 電力線通信與可見光通信融合通信

電力線通信與可見光通信融合通信必須使用室內廣泛覆蓋的電力線作為通信骨干網，所有的可見光通信LED 等均接入室內電力線，便可實現相互通信。同時電力線作為骨干網與互聯網通過網關通信，通過電力線骨干網，可見光通信LED 也可實現與互聯網通信。目前有很多集成PLC-VLC 系統融合方案，KOMINE 等提出了一個集成的PLC-VLC 系統，并對二進制調制方案的誤碼率進行了分析；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深度融合通信技術的研究，為解決無線通信面臨的頻譜短缺問題，滿足盲區覆蓋和綠色節能等重大社會需求提供了一種可行的方法。

2 智能會議系統整體架構

基于VLC+PLC 的智能會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，云端通過互聯網與個人電腦、手機、PLC 網關連接，云端作為整個系統的“大腦”，滿足智能會議系統智能化定制要求，接收來自各個終端設備的狀態信息，并實現顯示到個人終端設備如個人電腦、手機等；同樣云端也通過網絡接收來自各個終端設備或其他云端服務發過來的控制信息，并將控制信息下發到終端設備。

其次，PLC 網關通過PLC 與PLC 的終端設備如PLC 智能開關、PLC 智能插座連接，實現對PLC 智能設備的控制與信息傳遞；PLC 部分是整個智能會議系統的骨干網絡, 不僅連接云端系統，還連接PLC-VLC 網關，進而連接到VLC 設備。

最后，LED 作為一個PLC-VLC 的網關設備，把PLC 信號轉換為可見光通信信號與各個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PLC 網關，若干個PLC 終端設備。PLC 網關把Internet 網絡信號轉換為PLC 信號，通過電力線通信把信號轉遞給PLC 終端設備，如圖2 所示。PLC 終端一般是能直接連接電線的設備如插座、有線開關、門牌等，云端通過PLC 網關和電線直接控制終端設備。

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PLC 轉VLC 信號的LED、若干不需要長供電的傳感器設備、會議室中需要保障信息安全的與會議相關的設備如VLC 電視機、VLC 電子桌牌、VLC 會議電話、VLC 手持設備等。

基于可見光通信的智能桌牌可以通過個人電腦用戶端下發刷新桌牌內容，云端運行智能會議桌牌管理系統，預定會議室時，預定人員在后臺會議桌牌管理系統錄入相關參會人員名單及位置，當會議開始時，LED 燈第一次打開后，后臺就會馬上同步本次會議的參會人員名單到智能桌牌上，參會人員根據桌牌對號入座；

基于可見光通信的電視機是在電視機上內置了1 塊接收可見光信號的光敏傳感器，LED 燈打開之后，光敏傳感器接收到光源信號，打開電視機。最重要的是，當需要電視機播放會議視頻或實時會議視頻的時候，VLC 電視機可將攜帶視頻的可見光信號轉換為視頻信號進行播放。

基于可見光通信的會議功放原理與VLC 電視機的原理類似，會議電話接收到攜帶語音信號的可見光信號，將其轉換為語音信號播出。

圖3 VLC電視機

3 智能會議系統開會離會流程

開會場景的軟件整體流程如圖4 所示。

圖4 會議場景流程圖

3.1 智能開會場景

在會議開始之前，相關人員通過個人電腦在智能會議系統管理后臺配置下次會議信息，包括相關人員信息，會議開始時間、會議主題等。在開會前15 min，開會時間和開會主題信息提前顯示在智能會議門牌上。

當有人進入會議室時，會議室的PLC 人體存在傳感器檢測到有人并通過PLC 通道傳遞到云端服務器，云端隨即觸發開會場景，通過電力線通信打開會議室LED 燈、打開空調、智能開關、智能插座、關窗簾等連接到電力線的設備，LED 打開之后即可進行VLC 通信，通過可見光打開電視機、同步桌牌信息等。

在會議進行中，與會議內容相關的信息都是通過VLC 傳輸到終端，如視頻、音頻、會議資料等都是VLC 投遞到會議電視機。

3.2 智能離會場景

在開會場景下，智能人體存在傳感器會持續堅持會議室有無人存在，等會議結束后或者無人存在時，人體存在傳感器檢測到無人狀態，即可通知云端觸發離會場景，云端首先通過可見光LED 關閉電視機、智能桌牌等VLC 設備，然后關閉智能開關、智能插座、智能空調等VLC設備，最后關閉LED燈，恢復到開會前的狀態。

4 結束語

本文技術在詳細闡述了融合PLC 和VLC 的智能會議系統的設計與實現過程，展示了融合PLC 和VLC 在會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 通信技術在智能會議系統中具有相當大的應用優勢。融合PLC+VLC 通信技術作為一種新型的通信方式，必然會越來越多地應用到我們生活的方方面面。融合PLC+VLC 技術在智慧人居、智慧園區、管道勘探、智慧城市、高速公路等場景有重大的應用價值。

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（本文來源于《電子產品世界》雜志2023年4月期）