基于電力載波通訊的自組網路燈遠程監控

　　引言

　　近年來，隨著城市建設的快速發展，道路照明設施的規模越來越大，這對照明質量和路燈節能提出了更高的要求。現有路燈系統存在著嚴重的資源浪費現象，需要進行優化[1]。電力載波技術近年來不斷發展和成熟，已經廣泛應用于城市照明系統、智能大樓控制系統和遠程抄表等眾多領域[2-3]。電力載波技術具有易施工、易維護、不受安裝環境限制等優點，但低壓電力線上通常存在強干擾且負載變化頻繁，導致電力線載波通信在應用上受到一定的限制[4-5]。路燈系統所用的電力線為專線，其負載單一，線路干擾較小，采用電力載波的通信方式具有可行性。本文主要介紹利用電力載波通信技術對路燈進行遠程監控。

　　1 系統總體結構

　　路燈遠程監控系統的網絡是由操作臺PC集中控制系統和分別安裝在各個路燈的節點控制系統組成。集中控制系統由載波集中器和PC組成，可以安置在路燈的控制室內，負責發送、收集和分析各節點的數據。

　　節點控制系統由載波終端和單燈控制器組成。載波終端接收來自集中器的命令，控制路燈信息，并將該信息發送給單燈控制器以及接收路燈狀態信息并上報該信息;單燈控制器接收載波終端的控制命令并執行，同時發送路燈狀態信息給載波終端。載波集中器和載波終端可以通過上位機控制軟件顯示控制信息及路燈狀態。

　　基于電力載波方案的路燈遠程監控系統架構如圖1所示。每個集中控制器控制兩條線路(道路兩側各一條)，此兩條線路就是一個控制子網，通過電力線連接各個節點控制器，集中控制器再通過無線(如GPRS)或有線(如以太網)方式與遠程監控中心連接。集中控制器作為本地監控主機，負責解析遠程控制中心的控制命令，監測本地路燈的運行狀態，發現異常及時上報給監控中心。每個單燈節點都有獨立的編號，在邏輯上構成一個樹形網絡。

　　2 自組網協議

　　自組網協議采用集中式主從控制方式，可應用于相對封閉，其負載數量、負載類型以及線路拓撲結構相對穩定的系統。該協議分成兩個基本工作階段，即網絡初始化配置階段和端到端數據傳輸階段。

　　2.1 網絡初始化階段

　　網絡初始化配置階段在硬件安裝完成后進行，通過一種優化的路徑搜索算法(如圖2所示)，搜索網絡中所有節點，每搜到一個節點，即存儲該節點路由信息，并把該節點的網絡狀態標志為“聯網”，同時路由信息也會以特定的幀格式發送給主機。整個搜索過程在遍歷過網絡中所有節點后結束，如果在此過程中由于某種原因未找到某個節點，該節點狀態保持為“斷網”，可在查找原因后用人工添加的方法把該節點加入網絡。