本文設(shè)計(jì)了一個(gè)路燈監(jiān)控防盜管理器，采用現(xiàn)代化電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、無線通訊技術(shù)、OFDM載波通信技術(shù)，對(duì)城市道路路燈照明實(shí)現(xiàn)智能化的管理和自動(dòng)化的控制，提高了自動(dòng)化程度，提高設(shè)備維護(hù)、檢修效率，有效保證城市整體亮燈率和設(shè)備完好率。同時(shí)，通過智能化的控制，還降低路燈能耗、減低維護(hù)成本，同時(shí)避免路燈人力物力和電能的浪費(fèi)。
1、城市路燈照明防盜監(jiān)控管理器整體設(shè)計(jì)
城市路燈照明防盜監(jiān)控主要有以下兩個(gè)功能：
一、是對(duì)路燈用電狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，二是電纜防盜報(bào)警功能。系統(tǒng)包括防盜監(jiān)控末端和防盜監(jiān)控主機(jī)。防盜監(jiān)控主機(jī)和防盜監(jiān)控末端之間能夠進(jìn)行有效可靠的通信。通過調(diào)研分析，路燈監(jiān)控管理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)要求：
(1)帶后備電源，能自動(dòng)充放電。雙電源電路在斷電情況下自動(dòng)切換。
(2)帶GPRS模塊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程防盜報(bào)警和無線數(shù)據(jù)傳輸功能。
(3)帶4路數(shù)據(jù)采集控制功能。帶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。能存儲(chǔ)終端單機(jī)自動(dòng)控制時(shí)刻表。
(4)帶時(shí)鐘功能。能接受遠(yuǎn)程校時(shí)。
(5)帶防盜報(bào)警載波通信模塊，實(shí)現(xiàn)報(bào)警數(shù)據(jù)傳輸。
2、硬件設(shè)計(jì)方案
路燈監(jiān)控防盜主機(jī)負(fù)責(zé)路燈線路數(shù)據(jù)的采集，數(shù)據(jù)通過電力線傳輸，其硬件框圖如圖l所示。路燈防盜監(jiān)控主機(jī)控制器主要包括以下幾個(gè)部分：電源模塊、GPRS通信模塊、電力載波收發(fā)模塊、MCU處理器模塊、時(shí)鐘模塊、電流采集電路、光照傳感器、繼電器模塊、防盜監(jiān)控模塊。
圖1 防盜監(jiān)控主機(jī)硬件框圖
2.1 電源模塊設(shè)計(jì)主電源采用開關(guān)電源供電，后備電源采用鋰電池供電，采用二極管自動(dòng)切換式不間斷電源電路。
主電源：采用模塊電源，三相電源輸入，兩路5V，1A輸出。
后備電源：采用可充電鋰電池、帶充電器。
2.2 MCU處理器模塊
MCU處理器模塊選用市面上集成了基于OFDM載波通信技術(shù)的CR600控制芯片，CR600是一顆基于ARMCortexMOCPU的高性能的寬帶載波芯片，具有高集成度與高可靠性的特性。CPU主頻125MHz，內(nèi)置256K片上RAM。使用OFDM調(diào)制技術(shù)，帶寬可達(dá)2~28MHz，物理層最高速率可達(dá)240Mbp?？蓛?nèi)嵌自動(dòng)中繼路由協(xié)議，最大支持10級(jí)中繼。利用芯片集成的載波通信接口，配合路燈防盜終端可實(shí)現(xiàn)路燈電纜防盜監(jiān)控。
圖2 CR600控制芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
路燈用電監(jiān)控采用專用計(jì)量芯片ATT7022A，監(jiān)控線路的電壓、電流通過傳感器線路輸入給ATT7022，3路模擬量通過三個(gè)雙四路模擬開關(guān)CD4052進(jìn)行信號(hào)切換。
圖3電壓電流采集電路2.4數(shù)字量輸入輸出電路
圖4數(shù)字量輸出控制電路
終端需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)有：單機(jī)模式下的開關(guān)燈控制時(shí)間，電壓電流傳感器變比。存儲(chǔ)量較小，數(shù)據(jù)讀寫次數(shù)少，選用24C02夠用。
2.6時(shí)鐘模塊
時(shí)鐘模塊主要是在系統(tǒng)單機(jī)模式下或者是系統(tǒng)掉電重啟后給終端提供精準(zhǔn)時(shí)鐘，時(shí)鐘芯片選用ISL1208。
2.7 GPRS模塊
GPRS模塊選用宏電H7709嵌入式GPRSDTU，可選擇232通信方式。
3、軟件設(shè)計(jì)方案
路燈防盜監(jiān)控軟件任務(wù)主要包括：路燈線路的數(shù)據(jù)和狀態(tài)的實(shí)時(shí)采集、對(duì)路燈管理上位機(jī)軟件命令的響應(yīng)、對(duì)異常情況的主動(dòng)上報(bào)、斷網(wǎng)情況下的單機(jī)自動(dòng)控制，對(duì)路燈防盜的監(jiān)控與報(bào)警。
路燈防盜監(jiān)控軟件由主程序及各種外圍硬件的驅(qū)動(dòng)子程序構(gòu)成。
路燈防盜監(jiān)控主程序主要執(zhí)行實(shí)時(shí)采集各條線路的電壓電流開關(guān)狀態(tài)等電參數(shù)、脫網(wǎng)模式下，單機(jī)智能控制開關(guān)燈及主動(dòng)上報(bào)的任務(wù)。
外圍硬件的驅(qū)動(dòng)子程序包括：24C02子程序、ISL1208時(shí)鐘芯片子程序，ATT7022應(yīng)用子程序、繼電器輸出子程序、開關(guān)量讀入子程序、防盜監(jiān)控串口中斷子程序。各子函數(shù)主要功能介紹如下：
(1) 24C02子程序主要完成數(shù)據(jù)的讀寫。讀寫數(shù)據(jù)包括：開關(guān)燈時(shí)間，電參數(shù)存儲(chǔ)。
( 2) ISL1208時(shí)鐘子程序主要完成對(duì)ISL1208時(shí)鐘芯片的讀取及時(shí)鐘校時(shí)。
( 3) ATT7022子程序主要完成對(duì)電參數(shù)電壓電流的讀取，不包括軟件校表。
(4)繼電器輸出子程序主要完成對(duì)四路繼電器輸出的分路獨(dú)立控制。
(5)開關(guān)量讀入子程序主要完成對(duì)四路開關(guān)量輸入的讀取。
(6) GPRS通信子程序主要完成上位機(jī)開關(guān)燈命令及校時(shí)命令執(zhí)行。
(7)防盜報(bào)警串口通信子程序主要完成心跳包的收發(fā)和防盜報(bào)警的監(jiān)控。
4、結(jié)語
總之，基于電力載波技術(shù)的城市路燈監(jiān)控管理器通過采用現(xiàn)代化電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、無線通訊技術(shù)、OFDM載波通信技術(shù)，對(duì)日益快速發(fā)展的城市道路照明實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控和智能化的科學(xué)管理，提高了道路照明質(zhì)量，保證了路燈電纜的安全。
