基于电力载波的城市led路灯远程监控系统的研究与设计.doc

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基于电力载波的城市LED路灯远程监控系统的研究与设计
基于电力载波的城市LED路灯远程监控系统的研究与设计

摘要：随着城市经济的发展,路灯监控系统从原来简单的监控功能,发展到远程监控和节能控制于一体的新型路灯监控系统。采用了电力载波通讯技术可以和监控中心进行远程通信,以实现监控中心对远端现场的遥测、遥控和遥信功能,具有更为灵活的控制方式,运行可靠,高效节能,相对于传统的控制器,控制效果更能符合人们的需求。本智能控制系统现已经过一段时间运行后，提高了照明质量并且获得良好的节能效果。

关键词:路灯;监控;智能控制器
中图分类号：TM571文献标识码：A文章编号：
0引言
城市路灯照明系统随着社会经济的发展，其功能已经从单纯的照明逐渐转变为美化环境、改善形象、活跃经济。由于路灯数量众多、布置分散、运行管理困难和没有通信功能，其管理和维护相当困难。传统的管理方式是依赖人工巡线检查其工作状态，只能控制开关状态，无法掌握在线路灯的电压、电流等工作状态，造成管理混乱，维护迟缓。社会的发展对路灯的开关灯运行、节约能源、亮灯率和景观照明提出了更高要求，因此必须利用先进技术提出一种合理有效的控制管理方案。近年来，随着电力线载波通信技术的发展和日渐成熟，将其应用在城市路灯监控管理系统中，不仅能控制城市路灯在不同时段的开关状态，也可以采集路灯的电压、电流信息，检测其短路和断路故障，还能够通过载波信息实时查询解析各路段的线路完整性，保护路灯和电缆被偷盗。
1系统组成简述
该系统由上位机、主控机和从控机3部分构成.系统的组成如图1所示.
上位机由PC机构成,用VB编写的程序通过串口和主控单片机通信,监控路灯的工作情况.为保证通信的可靠性,在上位机和主控机的串口之间增加了转换隔离模块.主控机是由单片机构成,由于主控机的程序较大,单片机采用Atmega128.主控机一方面用电力载波的调制解调芯片通过电力线和下位机通信,另一方面和上位PC机通信.从控单片机用调制解调芯片通过电力线获取主控机的指令,控制路灯开关;将路灯的工作状态通过电力线发送给主控机.

图1系统组成
2系统的硬件结构
2．1主控机系统
在主控机采用核心板设计，结构如图2所示．

图2主机系统的硬件结构框图
主控芯片采用AVRATmega128芯片．ATmega128是高性能、低功耗的8位微处理器，它的运行速度快，大多数指令可以在一个时钟周期内完成;寿命:10，000次写/擦除周期;具有独立锁定位、可选择的启动代码区;通过片内的启动程序实现系统内编程;真正的读－修改－写操作硬件乘法器只需两个时钟周期;具有128K字节的系统内可编程Flash;4K字节的内部SRAM;可以对锁定位进行编程以实现软件加密;具有JTAG接口，方便程序在线调试、下载;两个可编程的串行USART;可工作于主机/从机模式的SPI串行接口。
2.2从控机系统
控机系统结构如图3所示．

图3从机系统的硬件结构框图
电流传感器、电压传感器和自制的光电转换单元将采集到的信号通过调滤波后,转变为电压值、电流值和光电转换数据,再输入到AVR单片机ATMEGA8本身自带的A/D转换单元,进行运算处理。电压传感器并接在路灯的接线端子上,电流传感器串接在路灯的回路中。
从机地址编码单元由一组开关设置,利用了单片机的10条端口线,所以从机地址有1024个编码。如果路灯的个数较多,从机地址不够,可以通过分组管理的办法进行扩充。单片机通过驱动单元(含光耦固态继电器)来开启和关闭灯。
2.3调制解调器LME2200C
市场上的电力线载波芯片种类较多，如XR2210/XR2206套片或LM1893、ST7536/ST7538、SSTP300、PLT-22，这类芯片相对比较复杂，外围模拟电路比较多，价格昂贵，主要用于普通电力线载波通信。基于低压电源线载波通信的需要，采用电力线载波芯片LME2200C作为电源线载波通信芯片。该芯片集成了电力线通信的调制解调器，采用了多载波调制解调技术，芯片内置了数字信号处理、模数转换和数模转换电路，能直接和模拟前端电路接口，同时，芯片与控制器之间的数据交互方式灵活，能简单嵌入智能系统。
3监控中心的软件设计
监控中心的监控系统是以Windows2000Server作为运行系统,利用SQLServer2000来管理系统所有的数据信息。以VB.NET作为开发工具,采用了ADO.NET技术对数据库进行访问。
中央控制室内采用两台工控机互为备用，实现监控管理系统的控制指令和巡检信息的发送与接收，进行人机对话，打印报表等。数据服务器主要是用来存储主控机的操作信息和处理后的数据信息，为系统管理和生成统计报表提供数据来源。主控机和数据服务器之间通过路由器建立C/S结构，其它经授权的PC机也可通