集中直流供电型LED路灯通信及控制设计

集中直流供电型LED路灯通信及控制设计

熊晓宇赵泽柳

（国网四川省电力公司检修公司四川成都610036）

摘要：本文提出了一种LED路灯集中直流供电的通信控制方案，针对集中直流供电系统的通信及控制部分进行了设计。其中单灯控制器采用电力载波通信，实现数据的上传下达，并具有过压、过流等故障保护功能；集中控制器采用GPRS无线通信，具有收集、存储、处理下层节点上传的数据参数的功能，实现路灯的分散测控、实时监管。可大大提高路灯综合运行管理水平。

关键词：LED；直流供电；集中控制；电力载波；GPRS

1通信及控制系统结构

本文对城市管辖范围内的LED路灯进行实时监控管理。为了实现分散测控，集中管理的模式，通信及控制系统采用三层架构。顶层为监控主站部分，实现自动或手动下达控制命令，并且汇集和处理下层节点上传的路灯各参数信息；中间层为集中控制器部分，负责收集、存储、处理下层节点上传到集中控制器的数据参数，并且将顶层节点下发的控制指令传递给底层目标节点；最底层为单灯控制器部分，负责相关参数的采集、上传任务，并且执行上层节点下达的控制指令工作。顶层与中间层通过GPRS无线分组网络交换技术实现数据上传下达，中间层与底层通过PLC电力线载波通信技术实现数据的上传下达；手机、平板等移动设备可以通过公网与监控主站通信。通信及控制系统结构图如图1-1所示。

3.集中控制器设计

集中控制器安装在LED路灯综合配电柜的低压侧，通过RS485实现电能表采集、电源管理，通过电力载波与单灯控制通信，实现LED路灯监控控制、数据采集，定时或实时地将数据通过以太网或GPRS等通信方式传输至控制中心[4]。集中控制器主要构成包括供电电源，电压、电流、模拟量采样模块，开入、开出量模块，载波通信模块，串口通信模块，MCU模块，GPRS、以太网模块以及扩展存储模块。集中控制器内部功能框图如图3-11所示。

集中控制器以MCU为控制核心，与控制中心进行数据信息交互，处理外部采集的电压、电流数据，并向载波通信模块发送工作指令，控制综合配电柜内交流接触器通断。MCU选择Freescale公司K60系列MK60DN512VLQ10芯片，其内含ARMCortex-M4内核，运行主频高达100MHz。接口方面具有以太网MAC带RMII和MII接口和特定的DMA控制器，USB2.0全速Device/Host/OTG控制器，UART、CAN、SPI和I2C等接口，方便程序以及外围电路的开发。软件系统方面采用抢占式多任务实时操作系统μC/OS-II，它可以使各个任务独立工作，互不干涉，很容易实现准时而且无误执行，使实时应用程序的设计和扩展变得容易，使应用程序的设计过程大为减化。除此以外，μC/OS-II的鲜明特点就是源码公开，便于移植和维护。集中控制器的工作电源，额定输入为市电220VAC（允许偏差30%）、频率为50Hz（允许偏差6%）[5-6]。

图3-11集中控制器内部功能框图

4.小结

本文提出的集中直流供电型LED路灯通信及控制方案，结合路灯监控管理系统，集中控制器，单灯控制器，形成高度自动化的路灯管理系统，从而进一步减少系统维护成本，提高系统保护水平和可靠性，增强路灯管理水平，以期对LED路灯的进一步发展在理论和实际应用中做出积极意义。

参考文献：

[1]曹慧彬.电力线通信技术综述。电力系统通信，2004年第一期，pp：1-6，44

[2]北京福星晓程电子科技股份有限责任公司.PL3106芯片手册[Z]，2008

[3]张瑞红.基于PL3105的低压电力线载波通信硬件设计[J].电子设计应用，2004，（12）：123-124

[4]陈亚平.基于GPRS技术的城市路灯监控终端研制[D].江苏：江苏大学，2010

[5]刘永生。基于Echelon公司电力载波通信技术的路灯单灯控制解决方案[J].仪器仪表标准化与计量，2010：38-41

[6]杨岳.电气安全[M].北京：机械工业出版社，2010.

作者简介：

熊晓宇男1987.12四川内江本科电气工程及其自动化国网四川省电力公司检修公司成都市金牛区营门口路107号白芙蓉宾馆610000

赵泽柳男1990.10四川南充本科电气工程及其自动化国网四川省电力公司检修公司成都市金牛区营门口路107号白芙蓉宾馆610000