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路燈照明系統(tǒng)中的組群控制器設計與實現(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計方案與實現(xiàn)方法，并介紹系統(tǒng)主要軟件結(jié)構框圖。關鍵詞：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)一開關控制方案。
隨著數(shù)字技術和網(wǎng)絡技術的發(fā)展，公共照明數(shù)字化和網(wǎng)絡化已經(jīng)成為一種必然趨勢。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)成為對公共照明系統(tǒng)的一項基本要求。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)在國內(nèi)首次實現(xiàn)了遠程單個路燈節(jié)點的任意監(jiān)控，并重點介紹了系統(tǒng)的核心設備——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，每個路燈節(jié)點采用全數(shù)字化電子鎮(zhèn)流器，可以實現(xiàn)0%、50%、80%、100%功率輸出，可以隨時發(fā)送路燈的電流、電壓信息，并具有開路、斷路和路燈老化報警功能。每一個路燈節(jié)點內(nèi)包含一個電力載波通信（PLC）模塊，利用電力載波模塊實現(xiàn)路燈節(jié)點之間以及路燈節(jié)點與組群控制器之間信息通信。組群控制器采用雙CPU結(jié)構，負責日常系統(tǒng)的正常運行控制，并可以隨時響應上位管理計算機發(fā)出的指令。組群控制器與照明管理計算機通過GSM/GPRS短信方式實現(xiàn)正常情況下的通信。在組群控制器發(fā)生故障的情況下，照明管理計算機可以通過GSM/GPRS直接實現(xiàn)路燈線路的開關控制，實現(xiàn)系統(tǒng)安全雙保險。照明管理計算機采用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術，實現(xiàn)圖形化動態(tài)實時監(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計方案。它包括CPU模塊、線路狀態(tài)檢測模塊、交流接觸器驅(qū)動模塊、后備電源模塊、時鐘模塊、控制策略模塊、電能計量模塊、溫濕度檢測模塊、GSM通信模塊和電力載波通信模塊。CPU模塊采用CPU結(jié)構。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PIC16F877，負責與GSM通信模塊和電力載波模塊通信，與交流接觸器驅(qū)動控制，與實時時鐘的讀取和校準以及根據(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PIC16F873。該控制器負責管理電能計量模塊、后備電源及監(jiān)控模塊、溫濕度監(jiān)控模塊和線路狀態(tài)檢測模塊等。
圖3
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