基于电力载波通讯的自组网路灯远程监控.doc

基于电力载波通讯的自组网路灯远程监控摘要：为了满足当前路灯控制系统的智能控制要求文中介绍了一种基于电力载波（PowerLineCarrier）通讯的自组网路灯远程监控系统。该系统以自组网的方式利用现有的电力线作为通信通道将每个路灯上的电力载波模块终端连接起来采用上位机软件（PCsoftware）接收与发送数据组成路灯信息交互网络（InformationExchangeNetwork）。每个电力载波终端连接一个单灯控制器可以根据上位机信号控制该路灯的运行情况。实验表明该系统稳定、可靠有很强的的实用性。本文网络版地址：http：//www.eepw.com.cn/article/247465.htm关键词：电力载波；自组网；单灯控制器；上位机DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2014.5.011引言近年来随着城市建设的快速发展道路照明设施的规模越来越大这对照明质量和路灯节能提出了更高的要求。现有路灯系统存在着严重的资源浪费现象需要进行优化[1]。电力载波技术近年来不断发展和成熟已经广泛应用于城市照明系统、智能大楼控制系统和远程抄表等众多领域[2-3]。电力载波技术具有易施工、易维护、不受安装环境限制等优点但低压电力线上通常存在强干扰且负载变化频繁导致电力线载波通信在应用上受到一定的限制[4-5]。路灯系统所用的电力线为专线其负载单一线路干扰较小采用电力载波的通信方式具有可行性。本文主要介绍利用电力载波通信技术对路灯进行远程监控。1系统总体结构路灯远程监控系统的网络是由操作台PC集中控制系统和分别安装在各个路灯的节点控制系统组成。集中控制系统由载波集中器和PC组成可以安置在路灯的控制室内负责发送、收集和分析各节点的数据。节点控制系统由载波终端和单灯控制器组成。载波终端接收来自集中器的命令控制路灯信息并将该信息发送给单灯控制器以及接收路灯状态信息并上报该信息；单灯控制器接收载波终端的控制命令并执行同时发送路灯状态信息给载波终端。载波集中器和载波终端可以通过上位机控制软件显示控制信息及路灯状态。基于电力载波方案的路灯远程监控系统架构如图1所示。每个集中控制器控制两条线路（道路两侧各一条）此两条线路就是一个控制子网通过电力线连接各个节点控制器集中控制器再通过无线（如GPRS）或有线（如以太网）方式与远程监控中心连接。集中控制器作为本地监控主机负责解析远程控制中心的控制命令监测本地路灯的运行状态发现异常及时上报给监控中心。每个单灯节点都有独立的编号在逻辑上构成一个树形网络。2自组网协议自组网协议采用集中式主从控制方式可应用于相对封闭其负载数量、负载类型以及线路拓扑结构相对稳定的系统。该协议分成两个基本工作阶段即网络初始化配置阶段和端到端数据传输阶段。2.1网络初始化阶段网络初始化配置阶段在硬件安装完成后进行通过一种优化的路径搜索算法（如图2所示）搜索网络中所有节点每搜到一个节点即存储该节点路由信息并把该节点的网络状态标志为“联网”同时路由信息也会以特定的帧格式发送给主机。整个搜索过程在遍历过网络中所有节点后结束如果在此过程中由于某种原因未找到某个节点该节点状态保持为“断网”可在查找原因后用人工添加的方法把该节点加入网络。2.2端到端数据传输阶段网络初始化完成后路由已经建立便进入端到端数据传输阶段。此阶段PC可以点名方式把控制命令发送给单灯控制器后者也可把报警信息上报给PC。载波集中器与载波终端之间进行的是无确认的传输控制命令的确认由PC层面完成。在理论上载波路灯监控系统中PC每发送一条Command给单灯控制器后者返回一条Response给PCResponse中会带回控制与查询结果。Command与Response各有3次重传机会（可更改）即在规定时间内未接收到返回命令即重发该命令。控制命令包根据应用不同其数据长度不同而载波是采用固定长度的突发数据帧方式必然存在一条控制命令包被分成多个载波数据帧的情况（称为多个分包）在自组网协议中对每个分包会进行编号并进行无确认的传输如果有分包丢失或误码则所有分包全部丢弃由PC继续对数据包重传。单灯控制器的主动报警也属于数据传输。当在控制过程中有节点报警或者多个节点同时报警信道上必然出现载波冲突此时通过载波侦听-冲突退避（CSMA/CA）机制进行避让实现各个节点按序上报自组网协议采用CSMA算法采用标准的二进制指数退避。由于路灯远程控制系统传输信号较为简单可采用单包形式（如图3所示）。下面给出单包情况下PC与单灯控制器之间的数据传输过程假设应用层协议设计为PC每下发一条commandmessage单灯控制器即返回一条response