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基于电力载波通讯的自组网路灯远程监控

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  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。

  路灯远程监控系统的网络是由操作台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。

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