基于电力载波技术的智能化路灯控制系统.doc

基于电力载波技术的智能化路灯控制系统 【】李江海摘要: 该设计综合采用了中心控制、单片机控制、光控、实时监控等技术，自动控制路灯的工作状态，以达到节约能源的目的;采用电力线作为信号传输总线，控制各路灯的工作状态，从而大大节约了因铺设通信电缆所消耗的费用。一、引言目前各大城市路灯的能源利用率不高，造成非常大的能源浪费。落后的控制方式让路灯的检修方式和应用都滞后于其他行业。有鉴于此，经过长时间的研究，笔者设计了一种智能控制系统，主要有如下主要功能：1、 远程控制：在控制中心就可以控制整条路，或者整个城市的任何一台路灯。2、 兼容性好：不需要外加通信线，直接通过电力线通信。3、 检修方便：当一台灯坏了后，控制中心可以直接定位此路灯的精确位置，且有可能确定路灯故障的原因。4、 道路照度报警：当遇到恶劣气候，出现道路照度异常变化时候，集中器会及时把信息报告控制中心，中心可以根据实际情况，打开此路段的全部或一半路灯。5、 实时控制：控制中心根据各路段各时段车辆、人流状况、调节路灯的亮度。本智能化路灯控制系统能够弥补当前路灯控制器的不足。该系统将现代计算机技术、单片机技术及电力载波技术推广应用于路灯控制领域，实现路灯控制的智能化，并且采用了电力载波技术，成本造价低，易于推广应用。该系统的开发应用必将在能源节约和电力载波传输技术领域起到重要的作用，具有广阔的应用市场。二、路灯节能控制系统的构成路灯节能控制系统的构成如图1所示。图1 路灯控制系统的构成 图2 路灯控制中心该系统主要有控制中心、集中器、信号中继与路灯终端四部分构成。1.1 控制中心部分控制中心采用电脑与GSM模块连接，GSM模块将电脑的命令转换成GSM信号，通过移动或联通机站，转发到集中器上，如图2所示。控制中心用于向外发送一系列的路灯控制指令，接收从控制终端(路灯端)发来的路灯工作状态信息并作出相应的反应。该部分主要解决了微机与主控制终端的数据双向传输、主控制终端向电力网发射控制信号及从电力网接收路灯状态信号的问题。1.2 中继器部分该部分主要完成路灯控制信号及路灯状态信号的再生与放大。中继器包括同一变压器内中继器和跨变压器中继器两种。1.2 信号集中器图3所示的信号集中器主要用于一条路段的路灯信息的接收，和转达中心的控制命令，以便于大规模的路灯控制建网。图3 信号集中器1.3 控制终端部分图4给出了控制终端部分图，该部分用于接收信号集中器发来的路灯控制指令，并根据指令控制路灯的工作状态，将路灯的工作状态信号发送给控制中心，根据天气的实际明暗状况将传感器信号转化为控制信号以控制路灯的亮与灭。采用上述结构的智能化路灯控制系统，可以根据需要方便地控制城市、校园、企业等场所的路灯，实现路灯的节能控制。图4 控制终端部分采用主控制终端直接控制方式时，此时控制中心只有一个主控制终端即可完成对路灯的控制，控制信号由单片机发出，经SC1128进行FSK调制，然后信号经放大电路、耦合电路耦合到电力网。路灯工作状态信号由电力网经耦合电路、滤波电路传至SC1128，SC1128对信号解调后送至单片机。2.1.2 微机控制方式采用微机控制方式时，此时主控制终端的控制开关处于微机控制方式(断开单片机)，控制信号由微机发出，经串口传至SC1128， SC1128对信号进行FSK调制，然后信号经放大电路、耦合电路耦合到电力网。路灯工作状态信号的传输与单片机控制方式基本相同，只是信号最后经串口传送至微机。2.2 中继器部分的原理中继器部分的主要功能是对信号的再生和放大。电力网上衰减后的信号经耦合电路、滤波电路及SC1128解调后传至单片机，单片机完成对信号的存储，完成信号的接收功能;接收信号经单片机控制延时后送至SC1128进行调制，然后经放大电路、耦合电路耦合至电力网，这样就完成了信号的再生与放大功能。中继器有同一变压器内中继器和跨变压器中继器两种，当在220V电力线上传输时，采用普通的耦合器件即可，当跨变压器传输时，由于一端电压较高，在电压高的一端采用光耦合器件即可。2.3 控制终端部分原理从控制终端的控制信号经耦合电路、滤波电路及SC1128解调后传至单片机，单片机对信号进行识别后发出相应的指令完成对路灯的控制。光传感器传来的信号经单片机处理后产生相应的指令完成对路灯的控制。传感器、路灯等的工作状态信号经单片机传至SC1128，SC1128对信号进行调制后，信号经放大电路、耦合电路耦合至电力网。3. 路灯节能控制系统的部分电路图图5 路灯节能控制系统的部分电路图3.1 信号集中器部分电路图主控制终端原理电路图如图6所示，本电路由单片机构成的主控部分、SC1128构成的图6 主控制终端原理电路图信号调制解调部分、三极管构成的放大电路部分、耦合变压器构成的耦合电路部分及由232芯片和串口组成的GSM模块通信端口，发送信号时，控制信号由单片机发出，单片机发出的控制信号，发送到SC1128，SC1128接收到控制信号后，便将控制信号调制到125131KHZ的频率。载波信号经三极管Q41放大后，由耦合变压器T40耦合到电力线上。接收信号时，由从GSM模块接收到的信号从232串口发送给单片机，单片机把接收到的命令解码，然后把命令发送到电力线总线。各路灯终端接收到电力线上的信号后，控制路灯实现各种功能。3 结语该路灯节能控制系统可实现定时顺序点亮或熄灭路灯，控制点亮或熄灭路灯的数目，光控等功能，根据一年四季的变化而自动控制点亮或熄灭路灯的时间。该系统可广泛应用于城市、小区、学校等公共场所的路灯控制领域，进而能有效地