LED电力载波传感系统.doc

LED信号电力载波通信系统 摘要：本文提出了一种基于GPRS无线通信和电力线载波通信(PLC)相结合的LED路灯远程监控系统设计工作主要围绕系统基本架构的搭建!数据通信以及路灯控制器设计三个方面展开 ,本文将AODV路由算法改进应用到LED路灯网络的路由算法当中,解决LED路灯网络的路由问题和中继问题,在保证系统正常通讯的前提下,提高系统信号传输的质量。 关键词:灯具控制系统;传感网络;路由;电力载波;AOD。 1 引言 LED照明、亮化应用越来越广，尚有很多技术难题有待解决。在应用中有很多数据需测试，在实际使用中，灯具置于高空中，难以现场测试，故击破远程监控。本课题通过传感器实时采样，把运行信息通过电力载波方式上传到管理中心，并按需处理。本设计通过控制模块，故障报警报警模块，电力载波模块以及GPRS模块组成。可编程恒功率节能各灯自动恒功率，节电率最佳；保证各用电器免受高压侵蚀延长用电器使用寿命；有效克服离散性熄灯，降低维护成本，掌控到单灯，足不出户知晓各灯运行情况，减少人查勘，降低运行成本。 2 总体方案设计 根据任务书上的要求进行综合分析，总设计方案分为以下几个步骤： 1)根据路灯控制系统的功能，选用合理元器件并画出总体原理图。 2)画出各个程序流程图的各模块。 3)根据流程图编写出各模块的程序。 4)完成主程序及实现模块调用。 5)硬件电路的焊接及调试。 6)硬件软件的综合调试及程序烧制。 7)制作PCB版 8）右图为总体设计方案流程图 2．1 方案一： 集中式控制方式:系统以中心控制节点为中心,巾心控制节点与子节点直接连路灯控制器等设备直接与控制中心相连接,控制中心直接发送控制指令给路灯控制器采用集中式控制方式具有的优点为:能高效率地控制路灯,故障的诊断和排除简单,控制速率较高但因为系统中控制中心与路灯控制器直接互联,路灯的控制都直接来自控制中心的命令,控制中心不能离路灯太远此外,系统的容量受控制中心的处理能力限制,这往往会导致系统的可靠性,效率较低,维护成本增高等虽然可以采用多种辅助措施来进行改进,使控制中心和系统的可靠性都有较大幅度的提高,但这种控制方式的系统成本仍然很高。 2．2 方案二： 分布式控制方式:控制功能部分下放至照明终端设备,处于最终端的照明设备既受控制设备控制,同时也能根据时间,光照等传感参数进行自主控制,实现对路灯运行参 数的设定控制功能这种控制方式的优点:由于每个控制单元都可以独立工作,其功能 也比较单一,控制系统的可靠性较高,易于日后进行扩展这种方案节约了能源消耗,还延长了灯具的使用寿命,促进了照明技术的发展,在实用意义和经济意义两方面来说都具有重要的意义。 2.2.1框图 图2-1 路灯控制器硬件框图 2.3方案的确定 综合考虑,分布式路灯监控系统与采用其他方式的系统相比有很多优势,此监控系统能够收集路灯系统运行的大量信息,然后根据一些重要数据做出规划系统的运营成本因此能大幅度下降,灯具的使用寿命增加,能耗降低总之,通过采用分布式路灯监控系统,城市公共照明系统的安全性得到了保证,在环境保护方面,采用这种分布式的系统能更为合理的调光控制,使得照明设备更加高效。 3单元电路设计和论证 3．1单片机最小系统 图3-1 单片机最小系统 3.2载波LED路灯控制系统介绍 完整的电力载波LED路灯控制系统,包括控制中心软件!基站控制器!路灯控制器以及完成总站控制中心到基站控制器,实现基站控制器与路灯网络之间通讯过程的协议软件本文将GPRS无线通信技术和电力线载波技术结合起来,并应用于城市路灯监控系统中如图2一1所示,本系统采用三级结构形式,远程通信问题和中继通信的问题都因此被解决此外,本系统做到了更好的成本控制,既降低了系统的硬件成本和路灯的电能消耗,又提高了管理效率,节约了管理维护的成本。 图3-2 LED路灯控制系统结构 3.2.1系统结构 如图3-2所示,本文的LED路灯控制系统分为三层,底层为LED路灯控制器,负责路灯开关控制以及LED路灯运行参数信息的反馈,中间层为基站控制器,通过电力载波网络负责对所属LED路灯网络进行监控,并通过GPRS/GSM设备与总控制器进行数据交互上层为总控制器,将用户命令通过GPRS/GSM设备与基站控制器交互,并显示管辖路灯网络的运行情况系统运行时,用户需要下达开关灯,采集路灯工作状态,或是对路灯实施节能控制的控制命令时,就通过总控制器的软件进行命令操作命令被打包成数据包,通过GSM网络发送到目标基站控制器的GSM模块目标GSM模块解开该数据包,根据数据