城市路灯远程监控系统的研究

论文摘要

城市路灯系统是城市形象的重要标志之一,其智能化程度从一个层面也反映了城市的现代化水平。但是,随着社会经济的迅猛发展,电力资源已成为紧缺资源,而电能的相当一部分消耗是在照明上的,其中城市路灯照明系统的用电量是其中重要的组成部分。由于传统的路灯控制与维护手段已不能够适应现代化城市发展的要求,因此,设计自动化程度高、运行可靠、高效节能、使用维护方便并能美化市容的照明监控系统,是照明控制与管理现代化的必然要求。本文深入地研究了当前城市路灯监控系统的状况及所面临的问题,针对现代城市的区域越来越大,路灯越来越多,对智能化的要求越来越高,提出了一种基于GPRS无线通信和电力线载波通信(PLCC)相结合的城市路灯远程监控系统。该系统利用这两种通信方式的特点,设计了一种性价比高的路灯控制系统。设计工作主要围绕系统基本架构的搭建、系统通信以及电力载波调制解调器和路灯控制器设计展开。系统基本架构的搭建主要分析系统的各个组成部分及功能。通信方式采用GPRS实现电力载波调制解调器与上位机的通信,利用PLCC通信来实现各路灯控制器之间以及与电力载波调制解调器之间的通信。在电力载波调制解调器和路灯控制器的硬件设计主要包括载波信号的功率放大和整形电路、耦合电路、接收电路、陶瓷滤波电路、储存电路、直流电源电路等设计,同时通过电压检测电路和电流检测电路的设计实现了路灯控制器的自检功能;软件部分采用模块化的思想设计了主程序、串口数据处理模块、载波数据处理模块、无线通信模块等,并设计用于路灯控制器之间中继通信的动态路由的策略。最后文中对系统通信的可靠性进行了测试,并对路灯控制器的中继及自检功能进行了实验。实验结果表明,系统可靠性高,适应性强,能够有效提高城市路灯的管理水平,基本实现了预期目标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题概述
• 1.2 相关研究的现状与发展动向
• 1.2.1 研究现状
• 1.2.2 发展方向
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 系统的总体设计
• 2.1 概论
• 2.2 路灯远程监控系统
• 2.2.1 中央控制器
• 2.2.2 电力载波调制解调器
• 2.2.3 路灯控制器
• 2.3 系统通信方式
• 2 3 1 GPRS无线通信
• 2.3.2 电力线载波通信
• 2.4 低压电力线载波通信技术的比较与选择
• 2.5 扩频技术
• 2.5.1 扩频通信的基本原理
• 2.5.2 扩频通信的主要优点
• 2.5.3 扩频技术的种类
• 2.5.4 直序扩频在电力载波中的应用
• 2.6 系统工作原理
• 2.7 系统的主要功能
• 第三章 路灯远程监控系统的硬件设计
• 3.1 电力载波调制解调器的硬件设计
• 3.1.1 主控制器芯片的选择
• 3.1.2 GSM/GPRS无线通信模块
• 3.1.3 GTM900B外围电路设计
• 3.2 PL3106的芯片配置及应用结构
• 3.2.1 PL3106的载波收发时序
• 3.2.2 PL3106的同步
• 3.3 数据传输电路
• 3.3.1 载波信号的功率放大电路和整形电路
• 3.3.2 耦合电路
• 3.3.3 接收电路
• 3.3.4 陶瓷滤波电路
• 3.3.5 储存电路
• 3.3.6 直流电源电路
• 3.4 路灯控制器（LCU）的硬件设计
• 3.4.1 继电器电路
• 3.4.2 电压检测电路
• 3.4.3 电流检测电路
• 3.4.4 路灯控制器的自检功能
• 第四章 路灯远程监控系统的软件设计
• 4.1 编程语言的选择
• 4.2 KEIL集成开发环境
• 4.3 路灯控制系统主程序设计
• 4.3.1 电力载波调制解调器的主程序
• 4.3.2 路灯控制器的主程序
• 4.4 串口数据处理模块
• 4.5 载波数据处理模块
• 4.6 载波通信子程序
• 4.6.1 载波发送原理
• 4.6.2 载波接收子程序
• 4.6.3 载波发送子程序
• 4.7 GPRS通信
• 4.8 路灯控制器与PC机之间通讯协议
• 4.9 路灯控制器的中继策略
• 第五章 实验与结果分析
• 5.1 路灯控制系统的上位机界面
• 5.2 系统功能测试
• 5.3 抗干扰测试
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文