基于电力载波通信的路灯监控系统设计

摘要

随着城镇化的推进,路灯在人们生活中的作用越来越突出,也体现了一个城市的发展水平。一个城市的路灯系统耗电量是相当巨大的,在节能环保成为时代主题的今天,提高路灯系统的能量利用率是迫切需要的。当前我国大部分的路灯控制系统还是采用人工手动的方式,都存在管理困难、维护工作量大和运行可靠性差等缺点。基于此,本文设计了一种基于电力载波通信的路灯监控系统,该系统实现了对路灯的远程智能监控,具有成本低、节约能量、易于管理和维护等特点。
　　本文通过对系统功能需求的分析和现有通信技术的比较,提出了路灯监控系统的整体架构方案,该系统采用三层结构,包括市政路灯监控中心、路灯集中器和路灯控制终端。市政路灯监控中心与路灯集中器通过以太网进行数据的远程传输,路灯集中器通过电力载波通信技术实现对区域中路灯控制终端的管理。路灯集中器的硬件设计主要包括载波通信单元、以太网接口单元和调制解调控制单元的设计。路灯控制终端的硬件设计主要包括载波通信单元、多种传感器单元、驱动单元和故障检测单元的设计。系统软件采用模块化程序设计的思想,设计了载波通信模块、Modbus协议模块、串口数据处理模块、ADC采样模块和中断处理模块等。本系统实现了路灯集中器对路灯控制终端的主从式监控。为了适用于大规模节点的应用场景,本文对电力载波通信路由算法进行了研究。
　　最后本文对电力载波通信的可靠性进行了测试,并且分别在手动和自动工作模式下,对路灯监控系统进行了实验。实验结果表明,在自动模式下,该系统能够根据传感器采集的数据结合时钟芯片准确的控制路灯的开启和关闭;在手动模式下,路灯控制终端能够根据上位机发来的命令执行对应的操作,进而控制路灯的状态。本文还进行了蚁群算法的动态路由仿真实验,仿真结果表明:该算法能够找到从源节点到目的节点的最优路径,可以应用于电力载波路由组网。综上所述,本文设计的基于电力载波通信的路灯监控系统能够很好地实现路灯的管控,达到了设计的目标。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 课题的研究背景

1.2 路灯监控系统国内外研究现状

1.3 电力载波通信技术国内外研究现状

1.4 课题的实际意义

1.5 论文的主要研究内容和章节安排

第二章 系统总体设计

2.1 系统功能需求分析

2.2 现有通信技术的比较与选择

2.3 系统方案的选用

2.4 系统的整体方案

2.5 系统开发流程

2.6 本章小结

第三章 电力载波路灯监控系统硬件设计

3.1 路灯控制终端总体架构及设计

3.2 单片机选型

3.3 电力载波通信模块的设计

3.4 传感器模块的设计

3.5 功能模块设计

3.6 本章小结

第四章 电力载波路灯监控系统软件设计

4.1 开发环境介绍

4.2 路灯监控系统消息帧设计

4.3 路灯监控系统通讯过程

4.4 路灯集中器程序设计

4.5 路灯控制终端程序设计

4.6 电力载波通信路由算法研究

4.7 远程监控中心设计

4.8 本章小结

第五章 系统测试与结果分析

5.1 抗干扰分析与设计

5.2 系统实验平台调试

5.3 系统通讯可靠性测试

5.4 实验内容与结果分析

5.5 路由算法仿真

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文工作总结

6.2 展望

致谢

参考文献