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1、LED信號電力載波通信系統(tǒng)摘要：本文提出了一種基于GPRS無線通信和電力線載波通信(PLC)相結合的LED路燈遠程監(jiān)控系統(tǒng)"設計工作主要圍繞系統(tǒng)基本架構的搭建!數(shù)據(jù)通信以及路燈控制器設計三個方面展開,本文將AODV路由算法改進應用到LED路燈網(wǎng)絡的路由算法當中,解決LED路燈網(wǎng)絡的路由問題和中繼問題,在保證系統(tǒng)正常通訊的前提下,提高系統(tǒng)信號傳輸?shù)馁|(zhì)量。關鍵詞:燈具控制系統(tǒng);傳感網(wǎng)絡;路由;電力載波;AOD。1引言LED照明、亮化應用越來越廣，尚有很多技術難題有待解決。在應用中有很多數(shù)據(jù)需測試，在實際使用中，燈具置于高空中，難以現(xiàn)場測試，故擊破遠程監(jiān)控。本課題
2、通過傳感器實時采樣，把運行信息通過電力載波方式上傳到管理中心，并按需處理。本設計通過控制模塊，故障報警報警模塊，電力載波模塊以及GPRS模塊組成?？删幊毯愎β使?jié)能各燈自動恒功率，節(jié)電率最佳；保證各用電器免受高壓侵蝕延長用電器使用壽命；有效克服離散性熄燈，降低維護成本，掌控到單燈，足不出戶知曉各燈運行情況，減少人查勘，降低運行成本。2總體方案設計根據(jù)任務書上的要求進行綜合分析，總設計方案分為以下幾個步驟：1)根據(jù)路燈控制系統(tǒng)的功能，選用合理元器件并畫出總體原理圖。2)畫出各個程序流程圖的各模塊。3)根據(jù)流程圖編寫出各模塊的程序。4)完成主程序及實現(xiàn)模塊調(diào)用。5
3、)硬件電路的焊接及調(diào)試。6)硬件軟件的綜合調(diào)試及程序燒制。7)制作PCB版8）右圖為總體設計方案流程圖2．1方案一：集中式控制方式:系統(tǒng)以中心控制節(jié)點為中心,巾心控制節(jié)點與子節(jié)點直接連"路燈控制器等設備直接與控制中心相連接,控制中心直接發(fā)送控制指令給路燈控制器"采用集中式控制方式具有的優(yōu)點為:能高效率地控制路燈,故障的診斷和排除簡單,控制速率較高"但因為系統(tǒng)中控制中心與路燈控制器直接互聯(lián),路燈的控制都直接來自控制中心的命令,控制中心不能離路燈太遠"此外,系統(tǒng)的容量受控制中心的處理能力限制,這往往會導致系統(tǒng)的可靠性,效率較低,維護成本增高等"雖然可以采用多種輔
4、助措施來進行改進,使控制中心和系統(tǒng)的可靠性都有較大幅度的提高,但這種控制方式的系統(tǒng)成本仍然很高。2．2方案二：分布式控制方式:控制功能部分下放至照明終端設備,處于最終端的照明設備既受控制設備控制,同時也能根據(jù)時間,光照等傳感參數(shù)進行自主控制,實現(xiàn)對路燈運行參數(shù)的設定控制功能"這種控制方式的優(yōu)點:由于每個控制單元都可以獨立工作,其功能也比較單一,控制系統(tǒng)的可靠性較高,易于日后進行擴展"這種方案節(jié)約了能源消耗,還延長了燈具的使用壽命,促進了照明技術的發(fā)展,在實用意義和經(jīng)濟意義兩方面來說都具有重要的意義"。2.2.1框圖圖2-1路燈控制器硬件框圖2.3方案的確定綜
5、合考慮,分布式路燈監(jiān)控系統(tǒng)與采用其他方式的系統(tǒng)相比有很多優(yōu)勢,此監(jiān)控系統(tǒng)能夠收集路燈系統(tǒng)運行的大量信息,然后根據(jù)一些重要數(shù)據(jù)做出規(guī)劃"系統(tǒng)的運營成本因此能大幅度下降,燈具的使用壽命增加,能耗降低"總之,通過采用分布式路燈監(jiān)控系統(tǒng),城市公共照明系統(tǒng)的安全性得到了保證,在環(huán)境保護方面,采用這種分布式的系統(tǒng)能更為合理的調(diào)光控制,使得照明設備更加高效。3單元電路設計和論證3．1單片機最小系統(tǒng)圖3-1單片機最小系統(tǒng)3.2載波LED路燈控制系統(tǒng)介紹完整的電力載波LED路燈控制系統(tǒng),包括控制中心軟件!基站控制器!路燈控制器以及完成總站控制中心到基站控制器,實現(xiàn)基站控制器與
6、路燈網(wǎng)絡之間通訊過程的協(xié)議軟件"本文將GPRS無線通信技術和電力線載波技術結合起來,并應用于城市路燈監(jiān)控系統(tǒng)中"如圖2一1所示,本系統(tǒng)采用三級結構形式,遠程通信問題和中繼通信的問題都因此被解決"此外,本系統(tǒng)做到了更好的成本控制,既降低了系統(tǒng)的硬件成本和路燈的電能消耗,又提高了管理效率,節(jié)約了管理維護的成本"。圖3-2LED路燈控制系統(tǒng)結構3.2.1系統(tǒng)結構如圖3-2所示,本文的LED路燈控制系統(tǒng)分為三層,底層為LED路燈控制器,負責路燈開關控制以及LED路燈運行參數(shù)信息的反饋,中間層為基站控制器,通過電力載波網(wǎng)絡負責對所屬LED路燈網(wǎng)絡進行監(jiān)控,并通過GPR
7、S/GSM設備與總控制器進行數(shù)據(jù)交互"上層為總控制器,將用戶命令通過GPRS/GSM設備與基站控制器交互,并顯示管轄路燈網(wǎng)絡的運行情況系統(tǒng)運行時,用戶需要下達開關燈,采集路燈工作狀態(tài),或是對路燈實施節(jié)能控制的控制命令時,就通過總控制器的軟件進行命令操作"命令被打包成數(shù)據(jù)包,通過GSM網(wǎng)絡發(fā)送到目標基站控制器的GSM模塊"目標GSM模塊解開該數(shù)據(jù)包,根據(jù)數(shù)據(jù)包的控制命令,將控制數(shù)據(jù)封裝成電力載波通信協(xié)議的格式,通過電力載波收發(fā)模塊發(fā)送控制包"目標路燈控制器的電力載波模塊收到數(shù)據(jù)包后執(zhí)行相應動作,或將采集到的傳感器數(shù)據(jù)通過電力載波網(wǎng)絡傳回相應基站控制器,最終反饋
8、到總控制器"總控制器將路燈運行狀態(tài)返回給用戶,方便用
