發(fā)布時間：2020-11-18 22:37

　　 伴隨著城鎮(zhèn)化率的不斷提高,城市現(xiàn)代化水平日新月異,城市照明路燈的數(shù)量也在不斷擴(kuò)大,對于傳統(tǒng)的路燈監(jiān)控系統(tǒng)來說負(fù)荷在不斷加大,造成路燈維護(hù)管理越來越困難,同時也消耗了大量的人力物力。因為傳統(tǒng)路燈監(jiān)控系統(tǒng)無法對指定的路燈進(jìn)行實時監(jiān)控和智能調(diào)光,所以對現(xiàn)有的路燈監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行智能化和自動化升級十分有必要。本文提出一種基于電力載波線的智能無線路燈組網(wǎng)控制系統(tǒng)的設(shè)計方案,主要采用了以GPRS無線通信技術(shù)為一級網(wǎng)絡(luò),以電力載波通信為二級網(wǎng)絡(luò)的兩級式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。設(shè)計了云服務(wù)器,集中控制終端,子終端和中繼終端四部分組成的路燈控制系統(tǒng)。與傳統(tǒng)路燈控制系統(tǒng)相比,可以實現(xiàn)對系統(tǒng)中的任意路段或者路燈進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、狀態(tài)監(jiān)測、亮度調(diào)節(jié)以及數(shù)據(jù)采集。本文設(shè)計的路燈組網(wǎng)控制系統(tǒng)可以適用于現(xiàn)有高壓鈉燈燈具,對于現(xiàn)有傳統(tǒng)路燈系統(tǒng)進(jìn)行全方位的升級,有效地提高了路燈的節(jié)能效率和管理效率。本文首先從課題的研究意義和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研,分析出現(xiàn)有的路燈控制系統(tǒng)存在的不足,結(jié)合現(xiàn)代化城市對于路燈控制系統(tǒng)的需求,做出系統(tǒng)的總體設(shè)計。通過整體設(shè)計分析出了通信方式、調(diào)光方法和主控芯片的選擇等問題,同時對于方案做出可行性分析。分析Modbus-RTU的通信協(xié)議,設(shè)計出系統(tǒng)的控制命令,進(jìn)而得出精準(zhǔn)通信的具體流程,根據(jù)流程設(shè)計出了系統(tǒng)的軟件部分。最后對通信系統(tǒng)的各個功能做出了測試,同時也在不同情況下對通信成功率進(jìn)行測試,結(jié)果表明該系統(tǒng)運行穩(wěn)定,各個部分能正常運行,達(dá)到了設(shè)計需求,有著良好的社會前景。
【學(xué)位單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：TU113.666;TN92;TP273
【部分圖文】：

西安石油大學(xué)碩士學(xué)位論文22圖4-3HID燈電流波形由圖4-3可以看出，伴隨著占空比的增大，燈的電流就變的越大，在占空比為50%時，電流達(dá)到了最大，波形類似于正弦波，燈的亮度也達(dá)到了最大。而占空比在10%的情況下，電流出現(xiàn)變得斷斷續(xù)續(xù)，燈光基本熄滅。4.3載波芯片與GPRS模塊的選型（1）電子載波芯片的選型伴隨著計算機(jī)和通信領(lǐng)域的不斷成熟，電力載波通信也在工業(yè)和生活的各個方面得以應(yīng)用，人們慢慢了解到了電力載波通信的潛力，其中電力載波芯片的研究也在逐步的被重視起來。近幾年來，國內(nèi)很多芯片廠商也做出了很多自己研發(fā)的電力載波通信芯片。本文的通信方式主要是基于電力載波通信，所以電力載波芯片的選擇非常關(guān)鍵，如表4-1所示，從載波芯片的各個不同的方面的特點，對多個廠家的產(chǎn)品進(jìn)行比較。表4-1載波芯片對比表廠商型號調(diào)制方式頻率范圍數(shù)據(jù)速率福星曉程PL3106BPSK0-38Khz250bps，500bps青島鼎信TCC081BFSK401-441Khz50-1200bps四川科強(qiáng)KQ-303BFSK120-135Khz100bps青島東軟SSC1663BPSK，QPSK2-12Mhz100kbps-25Mbps不同的國家電力載波線上的情況各不相同，在我國電力線上情況非常復(fù)雜，加大了高頻諧波污染，諧波電流加大，通信的干擾也會加大。另外使用的高功率因數(shù)的電子鎮(zhèn)流器除了開啟高壓鈉燈時會產(chǎn)生很大的電磁干擾，同時本身電子鎮(zhèn)流器使用的用來提高功率因數(shù)的PFC（功率因數(shù)矯正）電路，也會造成電路中諧波增多，都會嚴(yán)重的影響到電力載波線通信的通信質(zhì)量。所以要選用載波通信芯片需要具備很強(qiáng)的抗干擾能力，通過對各種不同的載波通信芯片進(jìn)行了細(xì)致的了解和綜合的對比，最終本文選擇福星曉程公司的PL3106載波芯片。PL3106是一款內(nèi)嵌增強(qiáng)型8051兼容微處理器，其中芯片采用LQFP64作為封裝標(biāo)，芯片的最小系統(tǒng)如圖4-4

西安石油大學(xué)碩士學(xué)位論文24圖4-5GPRS模塊實物圖4.4載波硬件電路設(shè)計硬件電路主要以通信電路、電源電路、串口通信電路、程序下載接口電路和GPRS模塊組成，如圖4-6所示為終端結(jié)構(gòu)框圖。其中通信系統(tǒng)采用PL3106芯片，該電力載波通信芯片內(nèi)置PSK方式的調(diào)制解調(diào)電路，具有邏輯控制能力及載波通信功能，抑制高頻信號衰減，使各通信節(jié)點能夠?qū)崟r的、可靠的通信。當(dāng)終端成為子終端時，控制信號從電力線經(jīng)過耦合電路耦合到接收電路，接收電路作用是信號進(jìn)行選頻，篩選出中心頻率為120KHz左右的信號，進(jìn)入主控芯片進(jìn)行解調(diào)出原始控制信號，進(jìn)而控制PWM波的脈沖寬度。當(dāng)主控芯片輸出的回復(fù)信號擴(kuò)頻調(diào)制后，回復(fù)信號首先經(jīng)過功率放大電路放大，然后到濾波電路濾除諧波分量，最后經(jīng)過耦合電路耦合到電力載波線上發(fā)送給集中控制終端。當(dāng)終端成為集中控制終端時，控制信號經(jīng)由串口直接進(jìn)入主控芯片后，進(jìn)行處理后如果是對本機(jī)操作，則回復(fù)信號直接經(jīng)由串口直接發(fā)送回上位機(jī)。如果是不是對本機(jī)進(jìn)行操作，主控芯片需要把從串口接收到信號，進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制后經(jīng)由功率放大電路，然后到濾波電路濾除諧波分量，最后經(jīng)過耦合電路耦合到電力載波線上發(fā)送給其他的單燈控制終端�；貜�(fù)信號則由子終端發(fā)送到電力載波線上，經(jīng)由集中控制終端接收后，通過串口發(fā)送回上位機(jī)。

第六章系統(tǒng)測試結(jié)果及分析37圖6-2連接實物圖（1）載波通信測試進(jìn)行載波通信測試，主要測試內(nèi)容是集中控制終端和子終端能順利的通過電力載波線進(jìn)行通信。首先將集中控制終端和子終端連接在220V的電力線上，然后由上位機(jī)給集中控制終端循環(huán)發(fā)送命令，集中控制終端通過電力線發(fā)送給子終端，子終端接收到控制命令后，經(jīng)過校驗后把回復(fù)命令發(fā)送回上位機(jī)。如下圖6-3所示為上位機(jī)命令收發(fā)圖，本文使用串口調(diào)試助手每隔20S發(fā)送一次控制命令，當(dāng)子終端接收到正確的控制命令后會發(fā)送回復(fù)命令，上位機(jī)再接收到正確的回復(fù)命令時為一次通信成功，數(shù)據(jù)中間的33起隔開發(fā)送與回復(fù)信號的作用。連續(xù)進(jìn)行360次循環(huán)發(fā)送，僅發(fā)生12次亂碼現(xiàn)象，屬于合理范圍內(nèi)，達(dá)到了預(yù)期的通信情況。圖6-3所示為上位機(jī)命令收發(fā)圖
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本文編號：2889305