基于GPRS和PLC的遠(yuǎn)程路燈監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電力線接口模塊的框圖如圖3所示。線驅(qū)動(dòng)器起放大ST7537的輸出信號(hào)(AT0)的作用。為了使線驅(qū)動(dòng)器適用于電力線，使用了線接口。在線接口中使用了變壓器，其功能為：
◆把其他電路與電力線隔離開；
◆把傳輸信號(hào)送到電力線上去；
◆從電力線中提取出接收信號(hào)；
◆濾除傳輸信號(hào)中的諧波。
電力線接口模塊的電路原理圖如圖4所示。

復(fù)合晶體管Q1、Q2、Q3、Q4組成推挽式放大器。電阻R1、R2可使放大器獲得最佳性能。當(dāng)(接收模式)時(shí)，ST7537輸出信號(hào)PABC=1和使雙極型晶體管Q1和Q5截止，切斷了功率放大器的電源，功放不工作。
變壓器由1個(gè)主繞組和2個(gè)副繞組組成。繞組比例為4：1：1，其參數(shù)為：主繞組9．4μH，副繞組140μH，C1=2．2 nF。為了防止非線性畸變，C2的線性必須非常好，C3濾除從電力線過來的50／60 Hz的信號(hào)，并有短路保護(hù)功能。當(dāng)相位不知時(shí)，使用附加電容C4加到C3上去，組成放電回路，避免發(fā)生觸電危險(xiǎn)。
為了避免尖峰信號(hào)對(duì)電路的破壞，采用1個(gè)雙向穩(wěn)壓管。當(dāng)電壓值大于或等于穩(wěn)壓管電壓時(shí)，穩(wěn)壓管就會(huì)短接到地，保護(hù)接口電路地器件不會(huì)被燒壞。
另外，該系統(tǒng)采用了Dallas半導(dǎo)體公司的DS1302涓流充電時(shí)鐘芯片。該芯片是可編程I2C串行接口時(shí)鐘芯片，還提供31字節(jié)的非易失SRAM用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以通過單片機(jī)的任意I／O口作為SCL和SDA信號(hào)線，編程簡(jiǎn)單，成本較低。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)主要采用無線Modem CMS91來進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及報(bào)告信息的遠(yuǎn)程傳輸。通過單片機(jī)AT指令對(duì)CMS91進(jìn)行上網(wǎng)前的設(shè)置和數(shù)據(jù)的傳輸。當(dāng)收到CMS91的正確反饋回答后，1條物理信道就在CMS91和GPRS網(wǎng)絡(luò)之間建立起來。單片機(jī)通過向Modem發(fā)送不同的AT命令來控制其工作。
CMS91加電后，應(yīng)用程序需通過P0口操作CMS91的ON／OFF控制位，CMS91正式啟動(dòng)的過程大約3～5 s，若CMS91接有有效的SIM卡，CMS91將附著在GPRS網(wǎng)絡(luò)。對(duì)CMS91的串口讀寫操作仍然由中斷服務(wù)程序來實(shí)現(xiàn)，復(fù)位上電后，程序先進(jìn)行工作頻率等參數(shù)的設(shè)置，然后進(jìn)行撥號(hào)和PPP協(xié)商。PPP協(xié)商成功后，將得到系統(tǒng)本地IP，一旦獲得自己的IP，系統(tǒng)實(shí)際上就已經(jīng)連入Internet，但要和連入Internet的另一IP終端通信，就還需要與另一IP終端進(jìn)行端對(duì)端的TCP連接。在TCP連接成功后，整個(gè)程序?qū)⒈３诌@個(gè)連接狀態(tài)。進(jìn)入TCP連接狀態(tài)后，可能會(huì)收到TCP連接的另一IP終端發(fā)來的數(shù)據(jù)，在層層解包處理之后，便可以得到TCP層之上的種種應(yīng)用層數(shù)據(jù)。如果要向?qū)Ψ桨l(fā)送數(shù)據(jù)，則要先進(jìn)行中斷請(qǐng)求發(fā)送，在等到TCP連接建立之后方可發(fā)送。這部分TCP／IP協(xié)議的處理由CMS91內(nèi)嵌的單片機(jī)來完成。
GPRS模塊發(fā)送子程序和接收子程序的流程如圖5所示。

5 結(jié)論
本文設(shè)計(jì)的基于GPRS和PLC的遠(yuǎn)程路燈監(jiān)控系統(tǒng)，相對(duì)于以往的時(shí)鐘以及光電控制路燈，能夠?qū)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/路燈">路燈線路進(jìn)行有效的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)遙控、遙測(cè)和遙信功能，而且運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。該設(shè)計(jì)采用GPRS和PLC進(jìn)行通信，無需重新鋪設(shè)線纜和構(gòu)建新的通信網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)行成本很低，具有很好的應(yīng)用和推廣價(jià)值。