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公共路灯远程监控系统研究
发布日期：2012-05-21 13:45 点击：次
公共路灯是公共事业建设的一个重要部分。传统的路灯总控室只能实现每天路灯的开和关，无法实时了解在线路灯的状况，比如电压高低、电流大小、路灯的好坏，这就导致路灯维护迟缓，给市民造成生活上的不便。随着人民生活水平的提高，公共路灯的监控越来越重要。为了提高公共照明系统的质量，及时发现路灯的损坏情况，人们希望能够找到一种利用已有的路灯供电系统，通过电力线载波通讯技术来传输控制路灯的信号。进而实现一种自动控制、及时维护的公共路灯照明远程监控系统。
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一、系统的结构原理和工作过程
公共路灯远程监控系统由一个主机模块和若干个从机模块组成，主机和从机通过电力线连接，远程数据采集终端，和数据远程采集，主机模块由主单片机系统、微型打印机、显示模块、键盘和通讯模块等外围设备组成，如图1所示。主机安装在路灯的总控室内。
图l主机系统的组成框图
如图2所示，从机模块是由从单片机系统、电流传感器、电压传感器、光电转换器、地址编码矩阵、继电器开关和通讯模块等外围设备组成。从机安装在各个路灯控制箱内，主机和从机以电力线载波通讯方式实现数据交换。
图2从机系统的组成框图
根据操作者的要求，主单片机系统可将从机地址及开启或关闭继电器的命令，经通讯模块发往从机，实现路灯的开启。当操作者已开启所有的路灯后，再次按照从机地址的大小，将巡检命令 经通讯模块发往从机，从机就将检测到的该路灯的相关信息返回给主机，并打印出来。根据打印的报表情况．就可以知道各个从机的上作情况，进而了解在线路灯的好坏，从而实现对路灯远程监控。
二、系统的硬件结构
2．1、主机系统
主机系统为8031单片机的应用模式，由微型打印机、4位半显示单元、键盘单元组成。因为主机处理的数据量较大，所以需对主机的存储系统进行扩充。键盘单元直接用单片机的口线实现，本系统定义了如下的功能键：
Kl：启动所有的路灯，打印与显示每一从机的采集数据；
比：关闭所有的路灯；
K3：自动巡检所有路灯，打印与显示每一从机的采集数据。
2．2、从机系统
图3是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，通过调整、滤波后，转变为电压值、电流值和光电转换数据，再输入到A／D转换单元，最后传送到A1到c51单片机系统。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，A／D转换芯片采用1℃L1543芯片。
图3从机系统的硬件结构框图
从机地址编码单元由一组开关设置，利用了单片机的lO条口线，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8255接口芯片对此扩充。单片机通过驱动单元(含光耦固态继电器)来开启和关闭路灯。
通讯模块由sScP300和ssCP111电力线载波芯片组成，ssCP300和sScP11l是INTELLON公司的载波芯片，该芯片的工作原理与应用情况，还需要聚英电子RTU6640来进行数据采集，通讯模块通过单片机的中断过程与主从单片机交换信息。
三、系统的软件结构
3．1主机与从机通讯的数据格式
主机与从机通讯的数据格式，像www上的分组数据包一样，主机发往从机的数据包中含有起始位、主机地址、从机地址、需求命令、奇偶校验位和结束位，从机发往主机的数据包中含有起始位、主机地址、从机地址、采样的电压值与电流值、奇偶校验位和结束位。主机的信息可以发往任意一个从机，但从机的信息只能发往主机，各个从机间互不通讯。由于本系统对实时性无太高要求，且为了防止一起打开或关闭路灯对线路电流冲击过大，主机发往从机的信息采用地址逐渐递增的方法，也就是说，每次发送的数据包中只含有一个从机的地址。主机与从机收发数据均以中断方式进行。当所有从机收到主机发来的信息后，立即解数据包并与本机地址比较，如果与本机地址相同，则将采样的数据按照打包格式发往主机；如果与本机地址不同，不发往主机任何数据。
3.2、主机与从机的软件设计
主机软件主要包括通讯程序(含数据打包)、实时显示与打印程序。主机将所有的从机地址以表的方式存储在主机存储器内，再根据操作者的需求，按照主机通讯数据包的格式，将数据包发往从机。主机收到从机的数据包后，将数据解包，打印从机地址、对应从机的电压值、电流值。如果从机的电流值接近零，表明此从机对应的路灯已坏，若收不到从机的数据包，只打印出从机的地址，表明此路灯有问题，比如从机未工作等。
从机的主要功能是按照主机的需求，开启、关闭路灯或巡检采样路灯的电压、电流值，并将采样的数据打包发回主机。
四、结论
基于电力线载波技术实现的路灯远程监控系统，经过试运行，发现该系统能够可靠地对公共路灯进行有效的远程监控，能避免繁重的布线工作，且具有造价低、传输线路牢固可靠和安装使用方便等优点。
来自:百度文库
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