LED信号电力载波通信系统

LED信号电力载波通信系统摘要：本文提出了一种基于GPRS无线通信和电力线载波通信(PLC)相结合的LED路灯远程监控系统"设计工作主要围绕系统基本架构的搭建!数据通信以及路灯控制器设计三个方面展开,本文将AODV路由算法改进应用到LED路灯网络的路由算法当中,解决LED路灯网络的路由问题和中继问题,在保证系统正常通讯的前提下,提高系统信号传输的质量。关键词:灯具控制系统;传感网络;路由;电力载波;AOD。1引言LED照明、亮化应用越来越广，尚有很多技术难题有待解决。在应用中有很多数据需测试，在实际使用中，灯具置于高空中，难以现场测试，故击破远程监控。本课题通过传感器实时采样，把运行信息通过电力载波方式上传到管理中心，并按需处理。本设计通过控制模块，故障报警报警模块，电力载波模块以及GPRS模块组成。可编程恒功率节能各灯自动恒功率，节电率最佳；保证各用电器免受高压侵蚀延长用电器使用寿命；有效克服离散性熄灯，降低维护成本，掌控到单灯，足不出户知晓各灯运行情况，减少人查勘，降低运行成本。2总体方案设计根据任务书上的要求进行综合分析，总设计方案分为以下几个步骤：1)根据路灯控制系统的功能，选用合理元器件并画出总体原理图。2)画出各个程序流程图的各模块。3)根据流程图编写出各模块的程序。4)完成主程序及实现模块调用。5)硬件电路的焊接及调试。6)硬件软件的综合调试及程序烧制。7)制作PCB版8）右图为总体设计方案流程图养2．来1汤方案宣一：拥集中材式控针制方吓式:虏系统语以中乡心控显制节吊点为患中心案,巾依心控额制节衰点与棒子节愤点读直接嫩连"呆路灯趣控制拍器等梢设备宁直接肆与控呆制中未心相普连接押,控银制中珠心直窜接发佛送控桂制指融令给锋路灯析控制看器"群采用筑集中跳式控晌制方捉式具信有的零优点剂为:议能高欺效率贪地控螺制路胜灯,闻故障行的诊体断和宝排除举简单再,控栽制速渠率较匀高"似但因建为系倍统中今控制烤中心耽与路允灯控罚制器淘直接马互联堤,路态灯的汤控制讯都直俊接来呢自控献制中猴心的陶命令毙,控初制中苏心不呜能离寨路灯婚太远批"此询外,拦系统扔的容偿量受就控制穴中心游的处瓜理能嗽力限彼制,箭这往绍往会幸导致宪系统翻的可炎靠性口,效浆率较魄低,坐维护盗成本核增高桥等"咳虽然何可以蝴采用陷多种莫辅助当措施失来进蜓行改桐进,虽使控嘴制中扣心和为系统愈的可寄靠性浮都有桶较大积幅度蝇的提梢高,失但这属种控寺制方棵式的顷系统壮成本项仍然担很高乌。拉2警．2港方案盏二：脾分布鸽式控嫁制方斗式:肌控制淡功能伸部分稀下放渔至照钟明终企端设居备,鹊处于钟最终字端的坊照明尽设备嚷既受那控制劳设备供控制辣,同女时也占能根米据时咬间,械光照渠等传仪感参挠数进牺行自洞主控帐制,舍实现室对路贷灯运驼行参腹数的撑设定款控制蠢功能岔"这物种控娇制方恢式的那优点备:由航于每耗个控回制单绢元都鸭可以谨独立咱工作摘,其贩功能抖也比刺较单趣一,幼控制狠系统体的可申靠性召较高币,易跃于日值后进呜行扩召展"密这种供方案睬节约紧了能冬源消圈耗,灿还延层长了连灯具衫的使协用寿晕命,寿促进才了照危明技姻术的浩发展坚,在督实用狸意义浮和经吧济意链义两琴方面袄来说概都具崭有重姨要的课意义最"踩。糠2.侍2.芦1浇框图威图2勺-1静路灯裹控制街器硬孔件框两图起2堤.3慈方案驼的确浓定盘综合塘考虑繁,分眯布式宝路灯洞监控齿系统捎与采中用其受他方衫式的贞系统答相比蚊有很粪多优卧势,照此监显控系揪统能仗够收搜集路翻灯系购统运乳行的负大量润信息诚,然损后根修据一漆些重勿要数商据做赛出规梁划"超系统尺的运抵营成园本因牢此能罪大幅虑度下戴降,杯灯具敬的使觉用寿碑命增千加,盲能耗个降低揭"总房之,检通过典采用护分布壮式路怎灯监聚控系纹统,蕉城市距公共怖照明聪系统怒的安和全性仰得到嘱了保千证,禽在环于境保割护方尼面,穷采用企这种过分布纹式的播系统炭能更应为合梅理的巩调光帜控制粪,使闻得照火明设劲备更坏加高梳效聪。免3蚂单元粉电路倦设计辛和论姐证怕3传．1菊单片虎机最燃小系春统激图3刮-1傍议单片胜机最拒小系枣统护3.算2滩载波袖LE担D路跑灯控遮制系行统介芹绍占完整翅的电脑力载勇波L扬ED动路灯夫控制浙系统宅,包丢括控当制中奶心软侧件!乡基站易控制艺器!使路灯仪控制点器以准及完渴成总葛站控钓制中闷心到旷基站压控制扎器,及实现遇基站瓜控制帖器与贼路灯面网络劣之间看通讯俯过程未的协俗议软把件"肯本文阁将G充PR船S无奥线通隔信技隔术和拦电力登线载甜波技置术结胁合起在来,部并应树用于往城市盏路灯抚监控梳系统尺中"叔如图竖2一袄1所港示,摘本系醒统采翼用三墨级结盛构形零式,丙远程谨通信续问题块和中辽继通匆信的找问题态都因热此被辩解决忌"此咱外,重本系盈统做脂到了小更好柜的成桌本控屈制,裙既降固低了菊系统额的硬佣件成某本和砖路灯俯的电享能消甘耗,庙又提就高了帆管理锋效率码,节肚约了胖管理店维护战的成连本"稠。晕图3访-2腔堂田LE初D路喜灯控见制系瓣统结豆构鼠3.轰2.撕1系茫统结统构业如图洪3-抄2淡所示波,本净文的箭LE集D路刑灯控碧制系拿统分菠为三起层,柿底层作为L简ED仙路灯针控制狱器,固负责战路灯抖开关鸭控制散以及超LE翅D路捉灯运栏行参张数信洲息的似反馈咳,中烤间层池为基半站控锣制器存,通捷过电效力载颜波网限络负绣责对伪所属碑LE唯D路掩灯网势络进斩行监程控,掏并通忽过际GP搂RS赠/G株SM产设备治与总轮控制姓器进乌行数贩据交胁互"段上层间为总欺控制松器,侨将用新户命锋令通丙过G盐PR咱S/盈GS灿M设茅备与六基站炒控制广器交扬互,孙并显资示管漂辖路缎灯网景络的街运行蜜情况循系统无运行电时,嘉用户醉需要眯下达伪开关孙灯,别采集续路灯猛工作蚕状态置,或渡是对遣路灯艘实施汽节能家控制哈的控技制命园令时顾,就籍通过袖总控白制器图的软火件进原行命困令操借作"回命令芽被打编包成润数据旬包,帐通过幕GS用M网凑络发为送到菠目标喂基站置控制范器的偿GS科M模往块"齐目标确GS躲M模娇块解霸开该扎数据谈包,桌根据警数据系包的蜜控制上命令教,将婚控制摊数据籍封装西成电丛力载荐波通允信协估议的之格式袍,通塌过电遍力载害波收胆发模锣块发窗送控哥制包岛"目钻标路册灯控匀制器等的电革力载呀波模情块收呆到数难据包撇后执摔行相池应动磁作,甜或将熄采集狗到的络传感哲器数部据通轻过电钱力载幸波网础络传参回相鞭应基励站控匠制器阿,最里终反辅馈到获总控狮制器决"总导控制流器将嫩路灯占运行拖状态驶返回资给用党户,辅方便散用户涉及时据对路小灯线谨路进辫行维曲护,誉从而戒实现研城市虏路灯提控制览的远位程化长和智芝能化存"锣。摆3.死2.怀2坡组成底要素甘从技给术的井角度亦来说名,路顺灯监哪控的房实质秃就是塘要测瞒量!债记录旅!设倍定路男灯运础行的肢参数南"典功型的远路灯蜜控制返器一腐般由摔以下廊几个欺部分些组成受:号.传斗感器唤:所景谓传更感器殖是固悔定在牢路灯崭控制伏器中顾的数碑据采年集装苏置,恩在本暗系统来中,秧它将伙系统名路灯落运行靠的参铜数如混电压昆!电肝流!村温度内!光达照强遇度等阳参数使记录腿下来架以作晌为路塌灯控漠制的型决策锡依据终以及例上传朝给总驼站控璃制器毅以供竹用户木决策凳"这新样的铅传感庆器包部括光萍照传落感器滋,推温度缠传感追器束,对电流抖传感比器等左"吐。稿.数供据传扒输设郊备:疫该设混备负炊责将蓝采集会到的裤传感汽数据俗从底遣层采悟集设此备传怠输到冈计算括机系迫统进属行处叫理,气而数葛据传五输设炊备就季是用呜来完专成此阶项工谷作的邻"在阴本系三统中显电力收载波抖调制遗解调祸器和崖GS鹊M收是发器舍负责垫数据拖从传催输"冷。戏.数普据处牧理设续备:巡通过浸传感边器采在集的拨数据紧汇总呈到总属控制联器后或需要共进行钞数据路的处参理分掏析,疮在本间系统酒中由奔总控耗制器龙负责挖数据其从处列理"慎在路龄灯控蒸制器词和总墨控制作器之碑间起乎桥梁退作用悲的是站基站肃控制宏器"然路灯绢控制别器可身视为欺传感统节点绪,利尿用电承力载躬波通后讯技鼓术与络基站蝶控制扔器进蝇行数榜据的险交互嫂"基旧站控法制器蝴得到上需要缘的数剑据后俯通过丧GP饥RS降/G摧SM俗方式毙与总恨控制甲器进盯行数您据交坐互"咽采用爹这种补方式沾即减穿轻了禁总控跪制器崇的负赌担,莲又方晓便日颜后系疫统的要扩容牢"辰。亲3.寇3阻电力贺载波哭通信副介绍摇传输踏数据捡的传饲输介俊质!服连接照设备隆形成毕拓扑惧结构违和共仇享资皇源的钩介质批控制娘方法想等技妖术决疏定了攀网络愿特征雨[l唇9l忌"与黄一般突的计劣算机害网络缝不同躺,电膛力线地介质地设计机的初榴衷是校为了荐完成蚀电能孙而不纽是数旱据的陵传输天,故插对于突数据住传输订而言皮,其哪信道迷特性颜非常双不理慕想,坏这具盗体表援现为宪噪声五显著叠且信聋号衰辆减较台为严组重"仰。饶.有饮色背显景噪攻声"长有色战背景衣噪声锡的功盟率谱下密度凝较低姑,并桃且,喝随着剪频率秤增加蜻,其翁功率上谱密栏度减赶小"潮有色临背景穗噪声亮由于周信道认上的墓大量远低强认度噪嫌声源纽叠加骨而产饿生"脚有色诉背景长噪声谋跟频棍率非帆常相腊关,坝这一暮点与由不连爱续的姐,与供频率揉不相涝关的腥白噪残声不足同"寄此外堵,随衣时间步变化埋,有怨色背燕景噪腔声的倾参数寸也会句发生裂变化叹"钳。疑.窄怨带噪沈声"素窄带役噪声专中只药有小访部分饺不是迟调幅非正弦速波"球中波拨和短闭波广慎播进茎入介巴质产氏生了稳窄带姻噪声妹,其焰中幅伟值在当白天帜通常羞是时趟变的秩,在疲晚上墙大气激反射袋效应辉会加掩强,注因此丧幅值项会增寻大"神。要.同再电网送频率碰不同盼步的背周期榴性脉殃冲噪伴声"禁其重他复频钉率在急50攀一Z室O0挤kH裤z,峰其频便谱为担分散碰的线壶,重册复速倦率的怎出现该造成地了频缺率空逢白,过此类召噪声贤多由花开关帮电源它产生匠"此顺外,哥同电停网频凶率不念同步矮的周垃期性牌脉冲豆噪声鼻占用昏的频或段彼亮此非哨常接田近"鞋。赔.同叹电网桃频率表同步纽的周膀期性轮脉冲浑噪声映"这老类噪国声为酷重复缘频率巷so奖Hz尘或1虹00堡Hz客并同敬供电饿网络畏主频遥率同堤步到酸脉冲切"这弓类脉矛冲持摩续时印间短息,一撞般在浸毫秒萍级,后并且碑随着吧频率伶增加颠,其蜻频谱辽密度殊减少乌"由混于电对源与屋电网巧频率已的同深步运偶行造称成了玻此类额噪声走,例叠如连慰接到醉电网游的整恐流器汪"摄。趴.非测同步休脉冲费噪声已"电挽网切源换暂坐态信亿号造沟成了集非同革步脉毁冲噪周声"镇这些下噪声施随机抗产生视,其剧持续赌时间并较短恩,持偶续时叼间从超几微参秒到俯几毫皇秒不破等"旋此外裕,其笨频谱非强度议可以森比背迁景噪往声高直SO稻dB逝,这携使其轰成为胶PL瓦C网干络数胳字通宿信出庭错的筑主要开原因垒"走。忌这些寄噪声年对电慕力载致波通筹讯中秩的数旷据传牙输造爽成很颈大的掌影响横,很咐多情娇况下富噪声登干扰焦太强悉而致飞通讯竟失效安"因姿此在馅解决持电力消载波骑通讯柿时效斑性的崇问题复时要抽充分擦考虑药信道踪的噪惨声干舍扰特记性"览PL冲C网帅络中隔信号秆的衰轰减取腊决于删电力弹线的患长度口!电械力线誉干扰中特性壤以及贡信道粥传输作特性待,特活别是扎当传巧输距劝离较菜长时他,信闸号的凶衰减档结合扑噪声距使得古长距络离信派号传寇输出填错几偏率增李加"桂所以巷,在艺距离彻较长厚的电偿力载腊波网刚络中塘需要辽采用室路由滩算法乌来中仿继数太据包奉以及蔑对收禁发数抵据进煤行确纹认来参保证惩数据使可靠丘性"竟。伶针对涝LE草D路办灯网司络,交其道装路长仔度往温往比头较长撤,所误以路膊由问农题以恨及相难关数杆据确兔认公就是左信号辆传输泳的关狱键问淹题,台只有长使用简合理眯的路架由算租法以海及相缩关协绍议,姥数据页传输肆的正睬确性课和及镇时性粥才能泼得到千保障撇"所浪以在床研究氏LE厨D路欧灯网催络中超的电挨力载养波通认.跳信协屡议时疯要重堵点关喷注路绕由等军相关很算法虑协议孙"觉。角3.斑4宏电力丑载波饶相关纳协议膛低压督电网奶的特赵性包宏括低念压电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