基于GPRS和PLC的遠程路燈監控系統設計

電力線接口模塊的框圖如圖3所示。線驅動器起放大ST7537的輸出信號(AT0)的作用。為了使線驅動器適用于電力線，使用了線接口。在線接口中使用了變壓器，其功能為：
◆把其他電路與電力線隔離開；
◆把傳輸信號送到電力線上去；
◆從電力線中提取出接收信號；
◆濾除傳輸信號中的諧波。
電力線接口模塊的電路原理圖如圖4所示。

復合晶體管Q1、Q2、Q3、Q4組成推挽式放大器。電阻R1、R2可使放大器獲得最佳性能。當(接收模式)時，ST7537輸出信號PABC=1和使雙極型晶體管Q1和Q5截止，切斷了功率放大器的電源，功放不工作。
變壓器由1個主繞組和2個副繞組組成。繞組比例為4：1：1，其參數為：主繞組9．4μH，副繞組140μH，C1=2．2 nF。為了防止非線性畸變，C2的線性必須非常好，C3濾除從電力線過來的50／60 Hz的信號，并有短路保護功能。當相位不知時，使用附加電容C4加到C3上去，組成放電回路，避免發生觸電危險。
為了避免尖峰信號對電路的破壞，采用1個雙向穩壓管。當電壓值大于或等于穩壓管電壓時，穩壓管就會短接到地，保護接口電路地器件不會被燒壞。
另外，該系統采用了Dallas半導體公司的DS1302涓流充電時鐘芯片。該芯片是可編程I2C串行接口時鐘芯片，還提供31字節的非易失SRAM用于數據存儲。優點是電路結構簡單，可以通過單片機的任意I／O口作為SCL和SDA信號線，編程簡單，成本較低。

4 系統軟件設計
系統主要采用無線Modem CMS91來進行歷史數據、實時數據以及報告信息的遠程傳輸。通過單片機AT指令對CMS91進行上網前的設置和數據的傳輸。當收到CMS91的正確反饋回答后，1條物理信道就在CMS91和GPRS網絡之間建立起來。單片機通過向Modem發送不同的AT命令來控制其工作。
CMS91加電后，應用程序需通過P0口操作CMS91的ON／OFF控制位，CMS91正式啟動的過程大約3～5 s，若CMS91接有有效的SIM卡，CMS91將附著在GPRS網絡。對CMS91的串口讀寫操作仍然由中斷服務程序來實現，復位上電后，程序先進行工作頻率等參數的設置，然后進行撥號和PPP協商。PPP協商成功后，將得到系統本地IP，一旦獲得自己的IP，系統實際上就已經連入Internet，但要和連入Internet的另一IP終端通信，就還需要與另一IP終端進行端對端的TCP連接。在TCP連接成功后，整個程序將保持這個連接狀態。進入TCP連接狀態后，可能會收到TCP連接的另一IP終端發來的數據，在層層解包處理之后，便可以得到TCP層之上的種種應用層數據。如果要向對方發送數據，則要先進行中斷請求發送，在等到TCP連接建立之后方可發送。這部分TCP／IP協議的處理由CMS91內嵌的單片機來完成。
GPRS模塊發送子程序和接收子程序的流程如圖5所示。

5 結論
本文設計的基于GPRS和PLC的遠程路燈監控系統，相對于以往的時鐘以及光電控制路燈，能夠對路燈線路進行有效的監控，實現遙控、遙測和遙信功能，而且運行穩定、可靠。該設計采用GPRS和PLC進行通信，無需重新鋪設線纜和構建新的通信網絡，運行成本很低，具有很好的應用和推廣價值。