基于電力載波通訊的自組網(wǎng)路燈遠程監(jiān)控

　　2.2 端到端數(shù)據(jù)傳輸階段

　　網(wǎng)絡初始化完成后，路由已經(jīng)建立，便進入端到端數(shù)據(jù)傳輸階段。此階段PC 可以點名方式把控制命令發(fā)送給單燈控制器，后者也可把報警信息上報給PC。載波集中器與載波終端 之間進行的是無確認的傳輸，控制命令的確認由PC層面完成。

　　在理論上載波路燈監(jiān)控系統(tǒng)中，PC每發(fā)送一條Command給單燈控制器，后者返回一條Response給PC，Response 中會帶回控制與查詢結(jié)果。Command 與Response 各有 3 次重傳機會(可更改)，即在規(guī)定時間內(nèi)未接收到返回命令即重發(fā)該命令。 控制命令包根據(jù)應用不同其數(shù)據(jù)長度不同，而載波是采用固定長度的突發(fā)數(shù)據(jù)幀方式，必然存在一條控制命令包被分成多個載波數(shù)據(jù)幀的情況(稱為多個分包)，在自組網(wǎng)協(xié)議中，對每個分包會進行編號，并進行無確認的傳輸，如果有分包丟失或誤碼，則所有分包全部丟棄，由PC繼續(xù)對數(shù)據(jù)包重傳。 單燈控制器的主動報警也屬于數(shù)據(jù)傳輸。當在控制過程中有節(jié)點報警，或者多個節(jié)點同時報警，信道上必然出現(xiàn)載波沖突，此時通過載波偵聽-沖突退避(CSMA / CA)機制進行避讓，實現(xiàn)各個節(jié)點按序上報，自組網(wǎng)協(xié)議采用CSMA 算法，采用標準的二進制指數(shù)退避。

　　由于路燈遠程控制系統(tǒng)傳輸信號較為簡單，可采用單包形式(如圖3所示)。下面給出單包情況下PC與單燈控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸過程，假設應用層協(xié)議設計為PC每下發(fā)一條 command message，單燈控制器即返回一條 response message。

　　3 系統(tǒng)軟件設計

　　3.1 軟件系統(tǒng)框架設計

　　本系統(tǒng)由上位機軟件系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)與節(jié)點控制系統(tǒng)(包括載波終端和單燈控制)構成，其中以上位機軟件系統(tǒng)為核心。多個節(jié)點控制器通過電力線與上位機系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)間交互傳輸。發(fā)送的每個數(shù)據(jù)均為十六進制代碼，每次發(fā)送與接收都需要軟件自行分析與編譯。在每條語句的最后，都要加上兩個8位CRC校驗碼，將低位放在前面，高位放在后面。CRC校驗碼的計算由Modbus的定義編寫C子函數(shù)和VB子函數(shù)，每次需要進行CRC校驗或計算的時候，直接調(diào)用子函數(shù)，非常方便。每次發(fā)送數(shù)據(jù)前都要重新進行CRC校驗，以保證每次數(shù)據(jù)的正確性。各個分機都會接收來自電力線上所有的載波信號，但只會處理跟自己域名相同的命令。載波集中器會接收電力線上所有的載波信號，經(jīng)過CRC校驗后，直接發(fā)送給上位機軟件系統(tǒng)，由上位機對各個節(jié)點控制器的狀態(tài)信息進行綜合分析，處理和顯示等工作。工作原理如圖4所示。

　　3.2 上位機設計

　　集中控制器的上位機軟件既要完成網(wǎng)絡初始化配置，以樹狀圖顯示網(wǎng)絡拓撲結(jié)構和人工修改路由配置或添加新節(jié)點的功能，同時可發(fā)送命令控制節(jié)點，并接受節(jié)點反饋信息做出相應的響應。

　　上位機主界面分成上下兩個功能區(qū)(如圖5所示)，上部分為操作區(qū)，包括串口配置(COM Config)，網(wǎng)絡初始化(Networking Initializing)，數(shù)據(jù)傳輸壓力測試(Polling Test)，人工添加節(jié)點(Add Node)，報警及關控制(Alarm，All Light)。下部分為顯示區(qū)，包括主顯示區(qū)，串口發(fā)送與接收數(shù)據(jù)顯示，網(wǎng)絡拓撲圖顯示(Network Topology)，自定義控制命令區(qū)。