[發明專利]一種基于低壓電力線載波通信技術的路燈控制集中器

有效

• 申請號: 201210323714.7
• 申請日: 2012-09-05
• 公開（公告）號: CN102833919A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 向敏;王平;王慧鑫;王立民;趙星宇;呂霞付;冉景海
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02;H04B3/54
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅

技術領域

本集中器涉及電力線載波通信技術，通過微處理器進行相應數據處理實現以太網、GPRS與電力線載波網之間的通信。

技術背景

在國內大部分的照明系統中，路燈的控制多數采用配電變壓箱中的手動開關和時間繼電器等自動開關相結合來實現，這樣的控制方式不僅需要人力來進行監督和管理，而且也容易造成某路段上的路燈群全亮或者全暗，無法根據需要對相應路段的路燈進行單獨有效的控制，造成電能的損耗和浪費。為了達到有效控制城市主干道大規模的照明路燈群，節省鋪設控制線路的成本和節約電能的目的，采用電力線載波通信技術實現路燈控制是一種較好的選擇。該技術使用集中器通過電力線載波對整個路燈系統進行控制。使用已有電力線將路燈照明系統連成智能路燈控制系統，可在保證道路安全的同時節省電能，并能延長燈具壽命以及降低運行維護成本。

目前的集中器一般都使用一個三相載波調制模塊，當該模塊出現故障以后，整個路燈系統出現癱瘓，系統的穩定性和可靠性都較差。如在申請號為200920236497.1，申請日為2009.09.23的中國專利文獻中，公開一種用于低壓電力用戶集中抄表系統的集中器，由ARM控制器，存儲模塊，上行通信模塊，載波通信模塊，三相載波調制模塊，電源模塊組成。其中三相載波調制模塊一端與三相電力線連接，另一端與載波通信模塊連接，將電力線上的信號調制解調后經過載波通信模塊將數據發送給ARM控制器，同樣ARM控制器將要發送的信號經過載波通信模塊將信號發送給三相載波調制模塊。由于使用的是一個三相載波調制模塊，一旦該模塊出現故障，會造成三相電路都不能正常工作，并且不能進行缺相檢測，當某相電路缺相時不能及時反饋錯誤信息。

發明內容

本發明提供一種用于電力線載波路燈控制的集中器，解決當前三相集中器普遍采用一個三相載波調制模塊來調制三相電路信號的缺陷，本發明采用三個獨立的電力線載波模塊進行控制三相電路，每個載波模塊同時具有調制和通信的功能，各相電路上的載波通信功能相互獨立，即使其中一個出現故障，也不會影響另外兩相的正常通信，并且該集中器具有缺相檢測功能，檢測到缺相發生，立刻通知管控中心。

本發明硬件結構包括微控制器單元、程序存儲單元、GPRS通信單元、電力線載波模塊單元、以太網通信模塊單元、串口擴展單元、電源模塊單元組成。GPRS通信單元與以太網通信模塊單元分別連接到微控制器單元的兩個串口線上。電力線載波模塊單元由三個單相電力線載波模塊組成，電力線載波模塊一端通過串口擴展芯片連接在微控制器上，另一端連接各自對應的一個阻波器，阻波器串聯在電力線上，可以阻止高頻信號向不需要的方向傳送，并抑制大功率負載和噪聲對載波系統的影響，過濾掉不需要的信號，保證信號傳輸質量。電源模塊使用三相供電，有效防止缺相導致集中器不能正常供電問題，電源模塊設置為兩種輸出，線性輸出和開關輸出，線性輸出的線性度好，穩定性好，紋波小，為PLC電力載波模塊供電，能夠較好的進行信號耦合；開關輸出的紋波較大，但可提供較大電流，為CPU提供電源，保證集中器正常工作。其中12V的線性電源保證PLC能夠較好的進行信號耦合工作。

集中器工作狀態中缺相檢測通過過零檢測實現，微控制器在預定時間內沒有檢測到某相載波模塊的過零信號，該載波模塊發送缺相報告幀，微控制器收到該缺相報告幀后，添加上該相的相位信息通過GPRS通信單元將該幀發送給管理中心，微控制器不再向該相電路發送信號，直至重新收到缺相恢復包后。

微控制器收到管理中心下發的單點控制指令，在A、B、C三相電力線載波模塊的三相設備表中查找該單點指令中的目的ID信息，判斷是哪相載波模塊控制的設備，如果是某相載波模塊控制的設備，則將源ID填充為該相載波模塊的ID信息，添加完頭部信息后將指令從該相載波模塊發送到其控制的相應設備，如果是廣播控制命令，則依次添加三相載波模塊的ID信息，啟用系統定時器使A、B、C三相載波模塊依次相隔1s發送出去。