路灯无线监控系统

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1、基于SSCP300的路灯监控系统的设计孙勇，张东来，姚雨迎，秦时间:2008年05月19日字体:大中小关键词:传输距离监控系统电力线载波通信距离模拟信号　　摘　要：电力线载波通信在路灯监控中起着极其重要的作用，介绍了路灯监控系统的工作原理以及电力线载波（PLC）模块的软件和硬件设计，并且应用软中继的方式解决了通信距离限制的问题。最后给出了现场的实验结果并对其进行了分析。　　关键词：扩频通信电力线载波 路灯监控系统 中继　　路灯照明系统的自动化程度对一个城市的建设有着深远的影响，因此设计高可靠性的路灯监控系统显得尤为重要。传统的路灯控

2、制只能通过人工询线的方式对其开关状态进行控制，因此无法对路灯进行实时的控制；如果某段路灯出现故障或者需要控制某一部分路灯的开关状态，传统的路灯控制方式就显得无能为力。近几年来，随着电力线载波技术的发展，将电力线载波技术应用在路灯监控系统中，不仅能控制城市路灯在不同时段的开关状态，通过对路灯电流和电压的测量，及时地监测路灯的短路故障和开路故障，从而及时地对故障进行处理；而且通过对载波信息的实时查询与解析，可以维护路灯电缆，防止路灯电缆被盗，使城市路灯得到及时、有效、可靠的管理。本文利用Intellon公司的SSCP300模块作为载波芯

3、片，设计出电力线载波模块，并分别在装有电感镇流器和电子镇流器的路灯上进行了测试，收到了良好的效果。1 路灯监控系统的工作原理　　路灯监控系统由监控中心、路段控制器和装有载波模块的路灯节点组成，其原理框图如图1所示。监控中心主要由计算机、主控制器、自动化监控软件、GPRS通信模块以及计算机外围设备组成，主要负责对路段控制器和路灯节点的控制以及对接收到的信息进行处理，完成对路灯的开关控制和故障的监测。路段控制器、路灯节点是由SSCP300模块和单片机以及外围电路组成的控制模块和载波模块，实现对路灯信息和主控中心信息的双向传输，以及根据不

4、同的时段对路灯进行开关控制。 　　监控中心通过GPRS模块与路段控制器和路灯节点进行通信，将要执行的指令通过GPRS网络发给路段控制器和路灯节点；路段控制器通过对数据的解析来识别监控中心所要执行的指令，并将指令通过电力线发到SSCP300载波模块；SSCP300载波模块通过判断地址和指令要求来实现对指定路灯的开关操作以及对路灯状态的查询，从而实现对路灯节点的控制；若监控中心需要信息返回，SSCP300载波模块通过电力线将信息传到路段控制器，通过路段控制器上的GPRS模块以短信息的形式传给监控中心。因此，通过监控中心就可以完成对路灯状

5、态的查询和故障情况的处理，利用自动化监控软件和电子地图就可以确定某个路灯节点的状态或者故障位置；路段控制器中装载了万年历，通过对时间的设定实现对路灯每天开关的自动化管理，有效地节省了人力、物力，并且可以对突发事件及时地进行处理。2 SSCP300载波模块设计　　在PLC载波模块中采用Motorola单片机M68HC908LJ12与Intellon公司的SSCP300载波芯片进行通信，电路框图如图2所示。SSCP300是基于扩频载波技术中的线性调频方式进行信号调制的，利用扫描频率的Chirps进行载波，这种扩频通信方式的频带宽度为10

6、0kHz～400kHz，并且总是以200kHz～400kHz的频率开始，以100kHz～200kHz的频率结束。由于这种调频信号占用的频带宽度远远大于信息的带宽，因而可以获得较大的处理增益，克服了窄带通信方式的抗干扰能力弱、传输距离短等缺点，在干扰比较多的电力线上使数据高速、可靠地传输。　　单片机与SSCP300之间的通信通过单片机的SPI接口来实现，单片机的晶振由SSCP300的4MHz时钟输出提供。在接收模式下，模拟信号通过电力线耦合，经过输入带通滤波将信号传输到SSCP300，SSCP300则通过调制将模拟信号转换成数字信号储

7、存在缓冲器中，单片机通过读命令将数据接收并按照数据的要求执行相应的操作；在发送模式下，单片机将所要发送的数字信号通过写命令将数据写入SSCP300，在下一个时钟脉冲到来时，SSCP300输出信号，并将数字信号解调为模拟信号以Chirp波的形式输出，通过信号放大电路将信号幅值放大，再通过输出带通滤波将干扰滤除后，耦合到电力线上。　　为了尽可能长地增加传输距离，对于调制出的Chirp波形必需进行有效的滤波和放大，因此输入、输出滤波电路和信号放大电路的设计效果对于信号传输距离和抗干扰能力会产生很大影响。输入滤波电路的设计及仿真结果如图3所

8、示。输入滤波器是一个6极点的LC带通滤波器，频带宽度为100kHz～400kHz，可以使频带以外的干扰信号得到有效的衰减，增强了载波信号的抗干扰性，防止了信号的误码。增加传输距离的另外一个措施是提高输出信号的发射功率。经过测试，在相同