基于電力載波通訊的自組網(wǎng)路燈遠程監(jiān)控

　　引言

　　近年來，隨著城市建設的快速發(fā)展，道路照明設施的規(guī)模越來越大，這對照明質(zhì)量和路燈節(jié)能提出了更高的要求?，F(xiàn)有路燈系統(tǒng)存在著嚴重的資源浪費現(xiàn)象，需要進行優(yōu)化[1]。電力載波技術(shù)近年來不斷發(fā)展和成熟，已經(jīng)廣泛應用于城市照明系統(tǒng)、智能大樓控制系統(tǒng)和遠程抄表等眾多領域[2-3]。電力載波技術(shù)具有易施工、易維護、不受安裝環(huán)境限制等優(yōu)點，但低壓電力線上通常存在強干擾且負載變化頻繁，導致電力線載波通信在應用上受到一定的限制[4-5]。路燈系統(tǒng)所用的電力線為專線，其負載單一，線路干擾較小，采用電力載波的通信方式具有可行性。本文主要介紹利用電力載波通信技術(shù)對路燈進行遠程監(jiān)控。

　　1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

　　路燈遠程監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡是由操作臺PC集中控制系統(tǒng)和分別安裝在各個路燈的節(jié)點控制系統(tǒng)組成。集中控制系統(tǒng)由載波集中器和PC組成，可以安置在路燈的控制室內(nèi)，負責發(fā)送、收集和分析各節(jié)點的數(shù)據(jù)。

　　節(jié)點控制系統(tǒng)由載波終端和單燈控制器組成。載波終端接收來自集中器的命令，控制路燈信息，并將該信息發(fā)送給單燈控制器以及接收路燈狀態(tài)信息并上報該信息;單燈控制器接收載波終端的控制命令并執(zhí)行，同時發(fā)送路燈狀態(tài)信息給載波終端。載波集中器和載波終端可以通過上位機控制軟件顯示控制信息及路燈狀態(tài)。

　　基于電力載波方案的路燈遠程監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。每個集中控制器控制兩條線路(道路兩側(cè)各一條)，此兩條線路就是一個控制子網(wǎng)，通過電力線連接各個節(jié)點控制器，集中控制器再通過無線(如GPRS)或有線(如以太網(wǎng))方式與遠程監(jiān)控中心連接。集中控制器作為本地監(jiān)控主機，負責解析遠程控制中心的控制命令，監(jiān)測本地路燈的運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常及時上報給監(jiān)控中心。每個單燈節(jié)點都有獨立的編號，在邏輯上構(gòu)成一個樹形網(wǎng)絡。

　　2 自組網(wǎng)協(xié)議

　　自組網(wǎng)協(xié)議采用集中式主從控制方式，可應用于相對封閉，其負載數(shù)量、負載類型以及線路拓撲結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定的系統(tǒng)。該協(xié)議分成兩個基本工作階段，即網(wǎng)絡初始化配置階段和端到端數(shù)據(jù)傳輸階段。

　　2.1 網(wǎng)絡初始化階段

　　網(wǎng)絡初始化配置階段在硬件安裝完成后進行，通過一種優(yōu)化的路徑搜索算法(如圖2所示)，搜索網(wǎng)絡中所有節(jié)點，每搜到一個節(jié)點，即存儲該節(jié)點路由信息，并把該節(jié)點的網(wǎng)絡狀態(tài)標志為“聯(lián)網(wǎng)”，同時路由信息也會以特定的幀格式發(fā)送給主機。整個搜索過程在遍歷過網(wǎng)絡中所有節(jié)點后結(jié)束，如果在此過程中由于某種原因未找到某個節(jié)點，該節(jié)點狀態(tài)保持為“斷網(wǎng)”，可在查找原因后用人工添加的方法把該節(jié)點加入網(wǎng)絡。