谷明1 谷雨茜2
（1.河北省电子信息技术研究院河北 石家庄 050071；2.河北工业大学 天津 300132）
摘要：本系统的设计是基于电力线载波与GPRS结合的物联网技术的路灯控制装置。采用电力线载波通信方式，将所有的路灯连接到中间集中器上，并通过GPRS通讯方式使集中器和计算机后台连接在一起，这样可通过计算机软件监视所控区域内的路灯工作状态，并根据实际需要调配路灯开启数量，达到降低电耗、节约电能的目的。
关键词：物联网技术、gprs通讯、电力载波技术
一、使用路灯集中控制装置的必要性
现代城市建设的发展，道路照明的要求和数量不断增加，随着国家节能减排政策和措施的不断深入，有必要对现有路灯控制系统进行新的控制和改进，以适应现在新技术的发展和新时期的总体要求
路灯照明工程集中控制装置本着“总体设计，分步实施”的原则，可以将路灯照明（美化亮化）有效地监控起来，组成自动化的集中的监控系统，通过无线通信网络、计算机控制系统, 实现遥测、遥控、遥信和管理等功能。
本装置采用先进的软件和硬件以及通讯系统构成，包括监控调度中心、通讯网络、现场集中控制器构成，选用先进的设备及成熟的控制模块，满足市政路灯照明的要求，监测并发现设备故障，及时进行维护和管理，保证设备的可用性，延长设备的使用年限，提高城市的形象。
二、装置主要构成：
单灯控制器
单灯控制器功能主要由单灯控制模块实现，由以下单元组成：载波模块、电力线载波通信电路、手工操作开关、单片机时控电路、控制继电器和电源部分。路灯控制器的应用软件支持在应用中升级，每一个路灯控制节点都有一个固定的物理地址（UID）和系统分配的逻辑地址，可以与GIS（地理信息系统）匹配。
图1 单灯控制器内部原理图
载波模块为通用载波模块，内部集成有通讯协议，通过此模块，可以将一个通信节点动态配置为一个路由或普通节点。
内部电路可以控制灯泡的照亮时间或控制灯头的供电电压来达到节电
2、集中控制器
集中控制器硬件部分分为PLC、Power Supply、ARM和GPRS模块四个主要模块。由电力线载波传输板、电源板、ARM板、GPRS模块组成的集中器中间管理单元，可以接到三相四线电力线上。
PLC是电力线载波通讯的收发电路和PLC协议栈处理部分，用于完成电力线载波通讯的所有功能。PLC板和ARM板通过UART口进行通讯。
Power Supply为电源板，主要包含开关电源电路和PLC通讯耦合电路两部分，与外部220V AC连接，为整个系统提供电源；ARM板为集中器的嵌入式系统板，主要为嵌入式LINUX系统运行提供硬件资源和多个外设接口，并提供系统状态指示灯显示；GPRS模块内部集成了TCP/IP协议，通过串口，可以方便地发送命令到GPRS模块、收发用户数据到服务器。
3、上位机软件功能
上位机软件采用现场用的组态软件作为平台，模块化结构，可根据使用者的实际需求灵活配置。其核心为报警分析和显示模块和开关灯时间管理模块。软件采用超强直观的图形结构，可实时准确分析、判断、定位和标注故障。方便操作。
三、装置各部分相互间通讯组网的构成
集中控制器与上位机软件中心之间通过TCP/UDP建立数据连接；通过专线方式申请GPRS网络上固定的IP地址，并指定侦听端口；GPRS 集中控制器上设置服务端的IP和PORT为用户数据中心的固定IP地址及侦听端口，集中控制器上电自动拨号，GPRS集中控制器与用户的数据中心之间采用TCP协议传输数据，自动与服务器建立TCP连接；
单灯控制器和集中器之间通过电力载波方式进行通信，每个单灯控制器有相应的自身地址供集中控制器查询甄定。
下图为连接示意图：
结语
本装置为基于物联网通信技术的路灯节能控制，具有一定的前瞻性，通过模拟试验采用本装置后，可实现全区域范围的路灯的开/关自动控制，能真正实现根据实际状况和要求自主控制路灯开启的数量，在满足市民照明需求的前提下，可实现节能降耗，减少不必要支出，大大提高城市管理水平和管理形象。
参考文献：
【1】丁亮. 基于物联网的城市路灯监控系统架构及相关技术实现[D]. 杭州电子科技大学 2013
【2】 周珊,刘望来. 智能道路照明节电控制终端的设计[J]. 科技通报. 2013(07)
【3】郭威. 基于ZigBee的无线智能路灯系统研究[D]. 北京交通大学 2014
作者简介
谷明 男 河北省电子信息技术研究院
谷雨茜 女 河北工业大学
论文作者:谷明1,谷雨茜2
论文发表刊物:《电力设备》2016年第9期
论文发表时间:2016/7/5
标签：路灯论文; 载波论文; 控制器论文; 模块论文; 电力线论文; 装置论文; 集中器论文; 《电力设备》2016年第9期论文;