毛周明 1983年毕业于西北大学计算机科学专业，1988年毕业于航天771研究所计算机器件与设备专业，获工学硕士学位，担任深圳市科技评审专家库成员、深圳市标准化专家库成员、深圳市led标准联盟专家委员会成员、中国宽带无线ip标准组成员。近年来，参与编制两项国家标准、三项行业标准和三项地方标准，申请13项专利。现任深圳华智测控技术有限公司董事、总经理，主要从事道路照明智能监控系统产品的设计和产业运营策划，并为行业用户提供全套解决方案。 
　　金鹏 北京大学环境与能源学院副教授．绿色照明系统中心副主任。1992年获南开大学物理学学士，2000年获美国休斯顿大学物理学博士。曾在康宁等科技公司任高级工程师、技术总监等职。2006年归国，先后担任深圳市半导体行业协会秘书长、深圳市led产业联合会副秘书长，深圳照明电器行业协会副秘书长等职。参与撰写了多个深圳市led、半导体产业发展规划和led产品标准，也数次代表中国参与国际led及半导体行业标准制定和多边谈判。作为课题负责人承担了国家02科技重大专项、深圳市杰出青年计划等科研项目。近年发表论文10余篇，申请中国发明专利11项、国际专利2项。现兼任《现代显示》编委、《高工led》主编、深圳节能专家联合会专家，广东省led联盟总体专家组专家。

　　《电子信息与电气工程技术丛书：城市道路照明智能监控技术》对今后我国各有关高等院校和科研及设计单位在道路照明智能控制技术方面的教学和科研奠定了理论基础。也将会对新兴的LED道路照明行业起到积极的推动和引导作用。同时，也会对今后LED道路照明行业的企业产品生产、工程施工、技术检测和控制与管理等方面起到指导作用。 
　　《电子信息与电气工程技术丛书：城市道路照明智能监控技术》全面介绍了当前道路照明智能控制方面的关键技术和未来发展趋势，以及其优势、劣势，也详细给出了其应用和实例，以及各种路灯监控技术的汇总比较。
　　《电子信息与电气工程技术丛书：城市道路照明智能监控技术》还详细论述了城市道路照明控制技术的原理以及电力线载波技术的详细分析和技术对比，为设计完整的道路照明监控系统提供了生产优良产品的办法和手段，填补了目前国内在此类专业技术书籍里的空白，是各大高校师生科研工作中的一个很好的参考书籍。

　　第3章道路照明监控系统设计原理

　　3.1道路照明监控系统组成
　　本章以PLC技术为例，系统地为读者介绍一下道路照明监控系统的设计和实现。
　　3.1.1系统分析
　　道路照明监控系统要实现的基本功能是对一个城市的所有路灯的智能监控。本文把区域缩小，以一个单灯控制实验的方式来探讨一下道路照明监控系统的设计原理。
　　实验时控制对象是一个60W的LED灯，还有一个单路60W输出的LED驱动电源。在正常情况下，可以直接将电源连接到市电环境，点亮LED灯来实现照明功用。其连接如图3.1所示。

 

　　图3.1LED灯具电源连接图

　　在这种情况下，对LED灯的控制只能通过手动拨动开关来实现。
　　我们的目标是实现对此类LED灯的远程智能控制。比如说现在需要对三盏LED灯进行远程智能控制。在智能控制方面，希望使用一个RTU来实现对其驱动电源的输入进行控制。在远程方面，希望使用一台远端的PC通过GPRS网络来实现对RTU的控制。其基本思路如图3.2所示。

　　图3.2远程智能控制构思

　　根据上面的构思模型，可以得到一个完整的简易灯具远程智能控制系统。
　　3.1.2系统构成
　　一个简易的灯具远程智能控制系统分为三大部分： 系统管理平台部分、集中控制器部分、RTU部分。
　　1. RTU部分
　　RTU部分是远端用于控制灯具部分的核心。一方面它需要控制LED驱动电源的输入部分，另一方面它需要接收来自系统管理平台的控制指令，如开灯、关灯、查询等。
　　2. 集中器部分
　　集中器主要作为RTU与系统管理平台之间的桥梁，负责上传和下发指令。向上与上位机通过GPRS通信，向下与RTU通过电力线载波进行通信。
　　3. 系统管理平台部分
　　系统管理平台由硬件和管理软件两部分组成。对我们的实验环境而言，硬件一般是指一台通用的PC。管理软件部分主要是负责与集中控制器的通信，包括发送和接收集中控制指令。
　　3.1.3系统的主要功能
　　通过系统管理平台，以中央控制室为中心实现控制路灯群组操作，设定将路灯分为若干组，制定控制模式等。可遥控开关亮灯，时段灯，隔杆亮灯。在系统管理平台设定了按当地365天日出日落时间设定开关灯时间。自动巡检，随机检测或按时间巡检各个路灯控制器的路灯参数。路灯控制器和电力载波调制解调器能上报工作状态和故障信息，可以进行故障分级报警。系统管理平台还可以通过GSM网络以短消息的方式通知维修人员。
　　1. 遥控功能
　　时控功能将根据本地区的经纬度计算出的或人工定义的开关灯时间表存储于PC内，并下载到PC中作为该区段的主时间表，一般情况下，RTU就按设定的时间表，自动执行路灯的开关及相关操作，并将执行结果通过集中控制器上传给上位机。
　　2. 巡测功能
　　该功能有自动巡测和手动巡测两种。
　　（1） 自动巡测： 系统可以选择特定的时间(如每天早晨灭灯之前)对RTU进行数据采集，采集的内容包括各个RTU的自检信息，并把这些数据上传给系统管理平台中。
　　（2） 手动巡检： 通过上位机，可手动随时检测各个集中控制器下RTU的工作，在屏幕上显示出当下的各种运行数据，同时还可以显示各个RTU的具体位置和状态正常与否。
　　3. 报警功能
　　通过集中控制器上传的各个RTU的状态以及自身的信息，可以让操作人员实时的掌握系统的工作状态，缩短处理事故的时间，提高效率。当系统出现了故障或者设备发生了异常情况时，系统管理平台便会在第一时间获得信息并发出报警声音，同时在屏幕上显示故障方位，以方便值班人员在最快的时间内发现并排除障碍。当然，还可以通过GSM网络，以短消息的方式告知负责该区域内的值班人员。
　　3.2系统硬件的设计
　　3.2.1集中控制器的硬件设计
　　1. 硬件结构

　　集中控制器是路灯照明控制系统中重要的一个组成部分，它起到了系统管理平台和RTU之间的传播纽带作用，对系统中信息的上传下达起到了关键的作用。集中控制器与系统管理平台之间是通过GPRS无线通信，集中控制器与RTU之间是采用电力线载通信方式。这样不仅能节约成本，也实现远程通信，使系统更加简洁。
　　集中控制器的硬件结构如图3.3所示。

　　图3.3集中控制器硬件结构图

　　集中控制器硬件主要包括以下几个部分：
　　（1） 兼主控制器和扩频调制解调功能的PL3106芯片。
　　（2） 载波数据传输电路，包括功率放大电路、整形滤波电路、耦合电路和接收电路等。
　　（3） 由EEPROM组成的储存中央控制器的IP地址和端口号主管人员手机号码等数据。
　　（4） 与GTM900B模块通信的串行接口。
　　（5） 直流电源电路，为系统提供+12V，+5V，+3.6V电压，利用工频变压器将220V交流转变成约12V交流，再由二极管组合整流成直流，主要供给模拟电路中的功率放大电路使用； 之后再接滤波电容、三端稳压管等提供+5V电源； 再由+12V单独引出一路电源通过LM2576等为GTM900B模块提供+3.6V电源。
　　2. 主控芯片的选择
　　在该电力载波调制解调器上，选择的电力载波芯片是PL3106C。它是专为智能信息家电、远程监控系统和自动抄表系统设计的单芯片系统。在电力线载波通信以及高精度模/数转换方面具有很大的优势。低压电力线载波通信是指将低压电力线作为通信媒介的一种通信系统，这种通信系统由来已久，但从初期的幅移键控(ASK)调制方式，到后来又出现的扩展频移键控、超窄带传输等调制方式，均存在不同程度的缺点，如抗同频带内干扰能力差、通信距离近等。近年来发展的扩频通信技术在20世纪90年代才开始应用到民用上，目前已经在低压电力线通信上得到广泛应用，并已取得了很大的进展，成为电力线载波通信的新热点。PL3106即为内嵌直序扩频通信方式的一种芯片，同时内部集成了高速微处理器，适宜在智能仪表的设计中选用。
　　PL3106可以大幅度降低成本和提高可靠性。它具有与8051指令兼容的IT高速微处理器，内部集成了2路16位的∑-Δ调制A/D转换器、LCD显示控制模块、2个多功能串口； 内置16KB的E2PROM程序存储器和1KB的RAM，内部具有实时钟，且在主电源掉电的情况下可由备用电池继续供电维持。
　　PL3106内嵌直序扩频通信功能，使其在电力线载波通信方面具有很大的优势，且速度快、易于开发； 扩频通信单元是PL2101的升级，与PL2101系列芯片兼容，是专为电力线通信网络设计的半双工异步调制解调器。具有抗同频带内干扰能力强、接口方便的优点。
　　载波通信采用直序扩频方式，是一种帧同步方式的串行移位通信，其速率500bps/250bps可选，默认为500bps，载波的中心频率为120kHz。由于PL3106的CPU和载波模块内嵌，所以载波通信控制可以通过配置片内寄存器来实现。
　　PL3106芯片的载波功能使能后，即可进行载波通信； 载波通信工作半双工模式，收发转换时需要进行控制，当载波收发控制位LM_RS(D8H.0)=1，载波处于发送状态，该位设置为0时，载波处于接收状态。
　　3. GSM/GPRS无线通信模块
　　电力载波调制解调器和PC通信是通过GPRS无线数据传输技术，并且路灯控制器在遇到故障时是通过GSM网络向主管人员报警的。因此，选择GSM/GPRS模块就对实现系统功能的可靠性和稳定性起到了关键的作用。在这里选用的是华为公司的GTM900B无线模块。
　　华为GTM900B无线模块是一款三频段GSM/GPRS无线模块（见图3.4）。它支持标准的AT命令及增强AT命令，提供丰富的语音和数据业务等功能，是高速数据传输等各种应用的理想解决方案。它兼容GSM/GPRSPhase2/2+协议，同时，GTM900无线模块也适合在GT800的网络下运行。它提供组呼、广播、私密呼叫、优先级呼叫等丰富的集群功能，是GT800各类终端的核心解决方案。其设计紧凑，集射频电路和基带于一体，而且接口协议公开，非常方便用户的应用开发及设计。GTM900使用AT命令集，通过UART接口与外部CPU通信，主要实现无线发送和接收、基带处理、音频处理等功能。键盘、LCD(Liquid Crystal Display)等外部设备由外部CPU进行控制。特别适合于开发GSM/GPRS的无线应用产品，如监控、调度、车载台、公用电话和电力无线抄表业务等系统，也可以直接作为终端产品进行语音和数据的传输，使用范围十分广泛。
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第1章 绪论
1.1 道路照明现状
1.2 道路照明发展趋势
1.2.1 路灯灯具的LED化
1.2.2 路灯照明控制的智能化

第2章 道路照明智能监控的关键技术
2.1 DALI技术
2.1.1 DALI的定义
2.1.2 DALI的特性
2.1.3 DALI协议设备的应用特点
2.1.4 应用场景
2.1.5 DALI的系统架构
2.1.6 DALI路灯照明智能监控系统应用方案
2.2 RS-485技术
2.2.1 RS-485的概念
2.2.2 RS-485通信模式
2.2.3 RS-485的通信特性
2.2.4 RS-485通信中的接地问题
2.2.5 RS-485设备的应用特点
2.2.6 RS-485的系统架构
2.2.7 RS-485路灯照明智能监控系统应用方案
2.3 GPRS／CDMA技术
2.3.1 基本原理
2.3.2 技术特点
2.3.3 GPRS／CDMA设备的应用特点
2.3.4 系统架构
2.4 ZigBee技术
2.4.1 ZigBee概述
2.4.2 ZigBee网络结构
2.4.3 ZigBee协议结构
2.4.4 ZigBee芯片和ZigBee模块
2.4.5 基于ZigBee的路灯智能监控方案
2.5 PLC技术
2.5.1 PLC简介
2.5.2 电力线的信道特性
2.5.3 PLC通信的原理和技术
2.5.4 PLC芯片
2.5.5 基于PLC的路灯照明智能监控方案
2.6 几种路灯控制技术的比较

第3章 道路照明监控系统设计原理
3.1 道路照明监控系统组成
3.1.1 系统分析
3.1.2 系统构成
3.1.3 系统的主要功能
3.2 系统硬件的设计
3.2.1 集中控制器的硬件设计
3.2.2 RTU的硬件设计
3.3 系统软件的设计
3.3.1 编程语言的选择
3.3.2 集成开发环境
3.3.3 系统主程序的设计
3.3.4 集中控制器与上位机的通信协议

第4章 华智路灯智能监控系统
4.1 SLMS简介
4.1.1 SLMS的组成
4.1.2 SLMS的功能
4.1.3 SLMS的特点
4.2 SLMS RTU
4.2.1 单灯控制器CWEC—NC23
4.2.2 双灯控制器CWEC-NC22
4.2.3 嵌入式载波模块CWMD-19V1×
4.3 SLMS集中控制器
4.3.1 CWEC—CC60原理及参数
4.3.2 CWEC—CC60基本功能说明
4.3.3 主要应用
4.4 SLMS监控中心
4.4.1 监控中心的硬件组成
4.4.2 监控中心配置说明
4.4.3 监控中心软件

附录A 名词解释
附录B 术语缩写
参考文献