[发明专利]一种基于低压电力线载波通信技术的路灯控制集中器

说明书

技术领域

本集中器涉及电力线载波通信技术，通过微处理器进行相应数据处理实现以太网、GPRS与电力线载波网之间的通信。

技术背景

在国内大部分的照明系统中，路灯的控制多数采用配电变压箱中的手动开关和时间继电器等自动开关相结合来实现，这样的控制方式不仅需要人力来进行监督和管理，而且也容易造成某路段上的路灯群全亮或者全暗，无法根据需要对相应路段的路灯进行单独有效的控制，造成电能的损耗和浪费。为了达到有效控制城市主干道大规模的照明路灯群，节省铺设控制线路的成本和节约电能的目的，采用电力线载波通信技术实现路灯控制是一种较好的选择。该技术使用集中器通过电力线载波对整个路灯系统进行控制。使用已有电力线将路灯照明系统连成智能路灯控制系统，可在保证道路安全的同时节省电能，并能延长灯具寿命以及降低运行维护成本。

目前的集中器一般都使用一个三相载波调制模块，当该模块出现故障以后，整个路灯系统出现瘫痪，系统的稳定性和可靠性都较差。如在申请号为200920236497.1，申请日为2009.09.23的中国专利文献中，公开一种用于低压电力用户集中抄表系统的集中器，由ARM控制器，存储模块，上行通信模块，载波通信模块，三相载波调制模块，电源模块组成。其中三相载波调制模块一端与三相电力线连接，另一端与载波通信模块连接，将电力线上的信号调制解调后经过载波通信模块将数据发送给ARM控制器，同样ARM控制器将要发送的信号经过载波通信模块将信号发送给三相载波调制模块。由于使用的是一个三相载波调制模块，一旦该模块出现故障，会造成三相电路都不能正常工作，并且不能进行缺相检测，当某相电路缺相时不能及时反馈错误信息。

发明内容

本发明提供一种用于电力线载波路灯控制的集中器，解决当前三相集中器普遍采用一个三相载波调制模块来调制三相电路信号的缺陷，本发明采用三个独立的电力线载波模块进行控制三相电路，每个载波模块同时具有调制和通信的功能，各相电路上的载波通信功能相互独立，即使其中一个出现故障，也不会影响另外两相的正常通信，并且该集中器具有缺相检测功能，检测到缺相发生，立刻通知管控中心。

本发明硬件结构包括微控制器单元、程序存储单元、GPRS通信单元、电力线载波模块单元、以太网通信模块单元、串口扩展单元、电源模块单元组成。GPRS通信单元与以太网通信模块单元分别连接到微控制器单元的两个串口线上。电力线载波模块单元由三个单相电力线载波模块组成，电力线载波模块一端通过串口扩展芯片连接在微控制器上，另一端连接各自对应的一个阻波器，阻波器串联在电力线上，可以阻止高频信号向不需要的方向传送，并抑制大功率负载和噪声对载波系统的影响，过滤掉不需要的信号，保证信号传输质量。电源模块使用三相供电，有效防止缺相导致集中器不能正常供电问题，电源模块设置为两种输出，线性输出和开关输出，线性输出的线性度好，稳定性好，纹波小，为PLC电力载波模块供电，能够较好的进行信号耦合；开关输出的纹波较大，但可提供较大电流，为CPU提供电源，保证集中器正常工作。其中12V的线性电源保证PLC能够较好的进行信号耦合工作。

集中器工作状态中缺相检测通过过零检测实现，微控制器在预定时间内没有检测到某相载波模块的过零信号，该载波模块发送缺相报告帧，微控制器收到该缺相报告帧后，添加上该相的相位信息通过GPRS通信单元将该帧发送给管理中心，微控制器不再向该相电路发送信号，直至重新收到缺相恢复包后。

微控制器收到管理中心下发的单点控制指令，在A、B、C三相电力线载波模块的三相设备表中查找该单点指令中的目的ID信息，判断是哪相载波模块控制的设备，如果是某相载波模块控制的设备，则将源ID填充为该相载波模块的ID信息，添加完头部信息后将指令从该相载波模块发送到其控制的相应设备，如果是广播控制命令，则依次添加三相载波模块的ID信息，启用系统定时器使A、B、C三相载波模块依次相隔1s发送出去。