基于電力載波通訊的自組網(wǎng)路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控

　　引言

　　近年來(lái)，隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，道路照明設(shè)施的規(guī)模越來(lái)越大，這對(duì)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(yán)重的資源浪費(fèi)現(xiàn)象，需要進(jìn)行優(yōu)化[1]。電力載波技術(shù)近年來(lái)不斷發(fā)展和成熟，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于城市照明系統(tǒng)、智能大樓控制系統(tǒng)和遠(yuǎn)程抄表等眾多領(lǐng)域[2-3]。電力載波技術(shù)具有易施工、易維護(hù)、不受安裝環(huán)境限制等優(yōu)點(diǎn)，但低壓電力線上通常存在強(qiáng)干擾且負(fù)載變化頻繁，導(dǎo)致電力線載波通信在應(yīng)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(fù)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(duì)路燈進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。

　　1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

　　路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)是由操作臺(tái)PC集中控制系統(tǒng)和分別安裝在各個(gè)路燈的節(jié)點(diǎn)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(fù)責(zé)發(fā)送、收集和分析各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

　　節(jié)點(diǎn)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(lái)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(bào)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(shí)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(jī)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(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。每個(gè)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(gè)控制子網(wǎng)，通過電力線連接各個(gè)節(jié)點(diǎn)控制器，集中控制器再通過無(wú)線(如GPRS)或有線(如以太網(wǎng))方式與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心連接。集中控制器作為本地監(jiān)控主機(jī)，負(fù)責(zé)解析遠(yuǎn)程控制中心的控制命令，監(jiān)測(cè)本地路燈的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)上報(bào)給監(jiān)控中心。每個(gè)單燈節(jié)點(diǎn)都有獨(dú)立的編號(hào)，在邏輯上構(gòu)成一個(gè)樹形網(wǎng)絡(luò)。

　　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(yīng)用于相對(duì)封閉，其負(fù)載數(shù)量、負(fù)載類型以及線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定的系統(tǒng)。該協(xié)議分成兩個(gè)基本工作階段，即網(wǎng)絡(luò)初始化配置階段和端到端數(shù)據(jù)傳輸階段。

　　2.1 網(wǎng)絡(luò)初始化階段

　　網(wǎng)絡(luò)初始化配置階段在硬件安裝完成后進(jìn)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(luò)中所有節(jié)點(diǎn)，每搜到一個(gè)節(jié)點(diǎn)，即存儲(chǔ)該節(jié)點(diǎn)路由信息，并把該節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)標(biāo)志為“聯(lián)網(wǎng)”，同時(shí)路由信息也會(huì)以特定的幀格式發(fā)送給主機(jī)。整個(gè)搜索過程在遍歷過網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)后結(jié)束，如果在此過程中由于某種原因未找到某個(gè)節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)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(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)。