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路燈照明系統(tǒng)中的組群控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
摘要：論述數(shù)字路燈照明系統(tǒng)中組群控制器的功能，給出基于雙微處理器的組群控制器核心電路設(shè)計(jì)方案與實(shí)現(xiàn)方法，并介紹系統(tǒng)主要軟件結(jié)構(gòu)框圖。關(guān)鍵詞：數(shù)字路燈照明雙微處理器 PIC16F877 PIC16F873
前言
公共照明系統(tǒng)廣泛采用高壓鈉燈（high pressure sodium lamp）或金屬鹵化物燈（metallic halide lamp），傳統(tǒng)照明系統(tǒng)經(jīng)常采用電感鎮(zhèn)流器，照明燈具采用統(tǒng)一開(kāi)關(guān)控制方案。
隨著數(shù)字技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，公共照明數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)成為一種必然趨勢(shì)。節(jié)約能源、保證燈具壽命、提高照明管理水平、美化城市夜量和保證城市夜間出行安全等，已經(jīng)成為對(duì)公共照明系統(tǒng)的一項(xiàng)基本要求。本文將介紹基于鎮(zhèn)流器的全數(shù)字公共照明系統(tǒng)。該系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程單個(gè)路燈節(jié)點(diǎn)的任意監(jiān)控，并重點(diǎn)介紹了系統(tǒng)的核心設(shè)備——組群控制器的作用、組成、工作原理是以及主要軟件結(jié)構(gòu)框圖。
1 數(shù)字路燈照明系統(tǒng)
圖1給出了數(shù)字路燈系統(tǒng)的系統(tǒng)組成原理圖。在該系統(tǒng)中，每個(gè)路燈節(jié)點(diǎn)采用全數(shù)字化電子鎮(zhèn)流器，可以實(shí)現(xiàn)0%、50%、80%、100%功率輸出，可以隨時(shí)發(fā)送路燈的電流、電壓信息，并具有開(kāi)路、斷路和路燈老化報(bào)警功能。每一個(gè)路燈節(jié)點(diǎn)內(nèi)包含一個(gè)電力載波通信（PLC）模塊，利用電力載波模塊實(shí)現(xiàn)路燈節(jié)點(diǎn)之間以及路燈節(jié)點(diǎn)與組群控制器之間信息通信。組群控制器采用雙CPU結(jié)構(gòu)，負(fù)責(zé)日常系統(tǒng)的正常運(yùn)行控制，并可以隨時(shí)響應(yīng)上位管理計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令。組群控制器與照明管理計(jì)算機(jī)通過(guò)GSM/GPRS短信方式實(shí)現(xiàn)正常情況下的通信。在組群控制器發(fā)生故障的情況下，照明管理計(jì)算機(jī)可以通過(guò)GSM/GPRS直接實(shí)現(xiàn)路燈線路的開(kāi)關(guān)控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全雙保險(xiǎn)。照明管理計(jì)算機(jī)采用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)圖形化動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控管理。
圖2
2 組群控制器工作原是與系統(tǒng)組成
2．2 組群控制器系統(tǒng)組成
圖2給出了一種組群控制器設(shè)計(jì)方案。它包括CPU模塊、線路狀態(tài)檢測(cè)模塊、交流接觸器驅(qū)動(dòng)模塊、后備電源模塊、時(shí)鐘模塊、控制策略模塊、電能計(jì)量模塊、溫濕度檢測(cè)模塊、GSM通信模塊和電力載波通信模塊。CPU模塊采用CPU結(jié)構(gòu)。主微控制器采用高性能、8位、40引腳、具有8KBFlash、多路8位A/D的RISC單片機(jī)PIC16F877，負(fù)責(zé)與GSM通信模塊和電力載波模塊通信，與交流接觸器驅(qū)動(dòng)控制，與實(shí)時(shí)時(shí)鐘的讀取和校準(zhǔn)以及根據(jù)照明控制策略發(fā)送控制指令等功能。從微控制器采用與主微控制器同一系列的高性能8位、28引腳、多路8位A/D、具有4KB Flash的RISC單片機(jī)PIC16F873。該控制器負(fù)責(zé)管理電能計(jì)量模塊、后備電源及監(jiān)控模塊、溫濕度監(jiān)控模塊和線路狀態(tài)檢測(cè)模塊等。
圖3
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