摘要：大部分的路灯控制系统还是采用人工手动的方式，增加了管理和使用单位的经济负担。基于此，本文设计了一种基于电力载波通信的智能路灯监控系统，该系统实现了对路灯的远程智能监控，具有成本低、节约能量、易于管理和维护等优势。详细介绍了智能路灯系统总体设计和单灯控制器的设计。

　　关键词：智能路灯；电力载波；单灯控制

　　引言

　　随着城市建设的快速发展，特别是道路照明及景观照明等城市亮化工程的广泛实施，城市照明系统规模越来越大，各类照明设施、设备数量也越来越多，提高路灯系统的统一化管理是迫切需要的[1]。

　　本文详细介绍了智能路灯系统总体设计，可以实现路灯的智能控制，从而更好地达到“网络化、智能化、节能化”的目的，本设计以物联网为中心，以低压电力载波为主要信道，实现了单灯的控制监测与电缆被盗监测。

　　1、电力载波通信技术

　　电力载波通信技术是通过电力线网络进行信号传输的通信技术[2]。电力线载波通信速率受到多种因素的影响，如具体设备和调制方法等[3]。通过采用扩频、选频、自适应调制和中继等技术，基本解决了电力载波在传输过程中的噪声干扰和信号衰减严重等问题。

　　低压电力载波通信技术与其他的通信方式相比有以下几个优势：1）价格上的优势。电力线载波通信采用电力线作为载体，无需再铺设额外的宽带和光缆线路，成本低，建设周期短。2）使用上的优势。当设备接通电源的时候，设备就接入到了电力载波通信网络。3）电力网络覆盖度极高，可不受布线的困扰和无线环境的影响。此外，将电力线载波通信应用于路灯监控系统中，抗干扰能力和通信速率也能满足路灯监控的需求。

　　2、系统整体结构设计

　　系统主要由三个部分构成，即单灯控制器与电缆被盗监测终端、控制箱和上位机。单灯控制器通过微处理器控制各传感器模块，实时监测环境中的光照强度和声音大小，然后将这些数据通过电力载波网络发送给路灯集中控制器；电缆被盗报警监测终端可实现全天候电缆被盗报警，线路在工作状态下或非工作状态下均可进行24小时不间断监测。控制箱包括集中控制器和电缆被盗监测主机，路灯集中控制器由载波通信模块和以太网接口组成，一方面负责电力载波网络的构建；另一方面负责数据的转发；电缆被盗监测主机有电防盗、无电防盗、停电防盗三种防盗功能。远程监控中心的上位机通过以太网接口将接收到的数据进行处理、存储和分析等操作，并最终制定出合理的路灯调度方案[4]。

　　上位机是指在计算机操作系统平台下运行的路灯照明智能软件，主要用于进行组件的配置和管理，配置主要表现为系统平台及数据库的初始化、设备列表的导入等；管理主要表现为用户对路灯执行操作，查看路灯状态及执行生成列表和报警等功能，在整个系统中属于应用层面[5]。为保证上位机软件稳定可靠运行，在设计时对软件进行自动测试，同时模拟十万盏以上路灯运行环境，充分测试系统的负载能力，长期运行不会导致监控计算机效能降低或系统运行崩溃。可根据需要对设备进行分区管理，用户界面上需要显示相应的系统结构树形图；需要具有制定分区或全部分区进行分组或全局遥控功能；可对设备单个节点控制器的输出电压、输出电流、开关工作状态等数据或状态进行检测；具有系统档案管理功能，既能进行终端设备的添加、删除、编辑和参数设置等，同时也可以多用户同时进行操作。

　　集中控制器是指路灯照明监控系统中电量信息采集和远程控制数据传输的关键设备，安装在路灯箱变中低压配电变压器的低压侧，属于系统的网络层面。集中控制器带有独立操作系统，可脱离监控中心独立执行命令以及数据保存。在监控中心发生停电或者其他系统故障以及移动网络临时故障时，集中器可独立执行预设各种定时任务，系统设备设计兼容TCP/IP、GPRS、EIA-709.1、EIA-709.2、EN50065-1国际标准，并且提供与其它工控标准（如Modbus等）通信的接口，可为二次开发、产品升级开放接口；系统采用Lonworks总线式结构，网络内任一节点发生故障不会影响系统运行；电力线通讯带有自动路由以及载波监听协议，有效的保障了系统的稳定性，降低了误报率。

　　电缆被盗监测主机接收来自终端的载波信号，在规定的时间内没有收到信号，主机判定为某路电缆断线，并发出报警指示，也属于系统的网络层面。电缆被盗监测主机有电防盗、无电防盗、停电防盗三种防盗功能。有电防盗采用的是电力载波的通信方式，由于电波干扰大，有电防盗的距离也相对较短能达到300m-1000m；无电防盗采用的是无源技术，干扰相对较小，防盗距离能达到10km，准确率达100%；在停电状态下进入停电防盗模式，如出现断线或被盗割，由于中途电线已断，电力线载波通信信道不通，收不到载波信号，从而发出报警信号[6]。