摘要: 当前路灯监控系统采用的通信技术多种多样，本文分析了各种通信技术方案的特点，阐述了LonWorks 控制网技术应用于路灯监控系统的优点，并设计了完整的监控系统。系统由三个部分组成: 路灯节点、i. LonSmartSever ( 电力线网络管理器) 和路灯监控软件，本文重点阐述了路灯节点的设计。经模拟现场测试，监控系统不仅实现对每个路灯节点的实时监控，而且节省了路灯能耗。

　　引言

　　目前，我国的路灯系统主要依靠人工管理，需要工作人员定时开关灯； 且当路灯出现故障时，不能及时发现和有效处理。如果采用路灯智能监控系统，不仅能够及时发现路灯的故障情况，减少大量的人力，还能节省路灯能耗，对城市的节能改造作出巨大贡献。

　　在路灯监控系统中，数据通信的方案主要有三种:

　　第一种方案采用总线通讯技术， 如RS485、CAN 总线等。该方案技术上最成熟，但是需要额外布线，对于改造路段实施起来难度较大。

　　第二种方案通过无线通信方式， 包括GPRS、蓝牙、ZigBee 等方案。采用GPRS 通信方式成本太高，一般不会考虑。目前最适合的是ZigBee 通信技术，ZigBee 是一种廉价的低速无线个域网，相对于蓝牙通信具有价格更低、距离更远、支持节点数目更多等优点。ZigBee 适合于网状结构系统， 采用DSSS /O-QPSK 调制，能够有效克服无线传输中的多径干扰问题，传输可靠性高； 但路灯网络中的所有节点分布在一条直线上，延伸至几公里甚至几十公里，并不是ZigBee 理想的拓扑结构。而且无线方式对环境的依赖性较大，在天气恶劣的情况下会影响通信质量。因此ZigBee 技术应用于路灯监控系统的实际效果尚需验证。

　　第三种方案采用电力线通信( PLC，Power LineCommunication) 技术， 该方案以电力线为通信介质，减少了布线成本，而且对外部环境的依赖性较小，可靠性更高，与前两种方案相比更加适用于路灯监控网络。电力线通信分窄带调制方式和宽带调制方式。由于路灯监控系统需要传输的数据量较少，因而对传输速率的要求不高，窄带PLC 技术就可以满足通信要求； 而宽带PLC 技术则主要应用于大流量数据( 如多媒体数据等) 的高速传输，而且由于宽带通信所占用的带宽很宽，很容易超出CENELEC规范所规定的频率范围，所以在监控系统中一般不采用。早期的窄带电力线通信一般采用简单的模拟调制技术，其抗干扰能力不强，应用范围有限。但是随着信号检测技术和DSP 技术的发展完善，窄带通信如BPSK ( 二进制相移键控技术) 的抗干扰能力得到很大提高，将会更加适用于PLC 网络。

　　综上分析，本文选择电力线窄带BPSK 通信方式作为监控系统的通信方案，并根据路灯系统的特点，提出了可行的系统结构； 随后，本文描述了系统中各个组成部分的设计思路，并详细设计了路灯节点。

　　1 系统概述

　　为实现路灯的优化管理，路灯监控系统需要收集每盏路灯的状态和环境信息，汇集到电脑终端，集中优化处理后，控制每一盏路灯的输出光通。整个系统的实现框图如图1 所示。

图1 系统实现框图

　　图1 中，路灯监控系统主要包括路灯节点、i.Lon SmartSever ( 电力线网络管理器) 以及在电脑终端运行的路灯监控软件。路灯监控软件通过因特网控制LonWorks 控制网中的所有路灯节点； 每一个LonWorks 控制网相当于一个因特网上的站点，配有一个IP 地址， 通过访问该IP 地址， 实现对LonWorks 控制网的访问。

　　i. Lon SmartSever 以主从方式管理LonWorks 控制网，并能通过Ethernet 接口或GPRS 通信模块以拨号方式接入因特网。这样， 控制中心通过与i.Lon SmartSever 进行数据交换， 就可以对LonWorks控制网上的每个节点进行监控。此外， i. LonSmartSever 带有多个I /O 端口，用于收集道路的环境信息( 照度、湿度等) ，作为调光依据。

　　在监控中心，路灯监控软件不断巡查各个路灯节点的状态，显示每盏路灯的工作状况和输出功率，既能手动控制每个灯的光通，也可以根据一定的算法自动调整路灯照度。

　　以下情况可以采用自动调光，包括:

　　● 根据设定时间段调节照度， 如在后半夜时，调节到半载功率输出。

　　● 根据天气情况、不同时期的日照情况开、关灯或调节输出光通。

　　● 根据特殊照明情况调节输出光通。如城市隧道照明场合，为了避免进入或离开隧道时视觉上的不适应，单独调节隧道口的路灯，让其光通缓变。

　　● 根据特殊路段设定输出光通。如在某一路段发生事故时，输出最大光通，以便事故处理，同时提高道路安全。