基于MCGS 的无线远程路灯监控系统设计

李 儒 彭红娟 西安石油大学电子工程学院 陕西西安 710065

【文章摘要】

设计了一种基于MCGS 的远程无线路灯监控系统。系统利用MCGS 搭建监控中心，以PL3106 芯片为核心设计了节点控制器。能够实现路灯的远程开关控制与功率控制。系统结构简单、便于实现。

【关键词】

路灯监控；MCGS ；PL3106

0 前言

大规模的路灯照明带来方便的同时消耗了大量的电能；在电能资源日益紧张的今天，节约电能已经成为社会的共识。对路灯照明系统进行监控能够提高照明用电的利用效率，实现节能环保的目的。本文根据路灯监控的实际情况，利用MCGS 组态软件与PL3106 载波通信芯片设计了一种无线远程路灯监控系统。

1 系统概述

监控系统的结构如图1 所示。利用MCGS 组态软件搭建的监控中心，能够对整个系统的运行进行监控，监控中心通过GPRS 网络与各路段的路灯集中控制节点通信。节点控制器以PL3106 载波通信芯片为基础设计，节点控制器通过对路灯的电子整流器进行控制实现对路灯的控制； 集中控制节点收到监控命令后通过电力载波通信将监控命令转发到各节点控制器。通过GPRS 通信与低压电力载波通信相结合的方式，系统不需要额外铺设通信线路就实现了监控中心对各路灯节点的监控功能，既保证了系统的稳定运行，又节约了搭建成本。

2 监控中心设计

MCGS 组态软件功能丰富、可维护性强，利用MCGS 搭建监控中心方便了系统的搭建与维护。监控中心的界面如图2 所示，监控人员可以根据日出日落情况对路灯的开关进行监控，根据夜晚道路人流量的变化情况对路灯的照明功率进行调节，达到合理利用电能的目的。

图2 监控中心界面

图3 Modbus 设备驱动

Modbus 通信协议是工业控制中常用的一种开放式协议，其利用Modbus 信息帧的收发实现控制功能。监控中心与节点控制器间正是利用Modbus 控制命令实现各种监控功能。MCGS 组态软件内置了设备组态功能，利用Modbus 设备驱动，MCGS 可以实现Modbus 命令的收发。MCGS 的Modbus 设备驱动如图3 所示， MCGS 组态软件可以通过设备地址定位到各个集中控制节点，利用通道功能能够建立MCGS 内部数据与Modbus 数据的连接， 实现各种监控功能。

3 节点控制器设计

PL3106 芯片是以80C51 单片机为内核的载波通信控制芯片，其内置了载波通信的调制与解调电路，且具有PWM 调制功能，节点控制器以PL3106 为基础设计。节点控制器的结构图如图4 所示；当作为集中控制节点时，PL3106 通过串口外接的GPRS 通信模块接收监控中心的监控命令，对命令处理后通过PWM 调制口控制路灯电子镇流器，实现路灯的控制； PL3106 芯片通过收发电路耦合到220V 电路线上，集中控制节点可以通过电力载波通信将控制命令转发到各节点控制器。

图4 节点控制器结构图

节点控制器的控制程序主要功能是对监控命令（Modbus 命令）进行分析，根据监控命令对路灯进行PWM 调光，进行载波通信处理，并通过GPRS 通信模块向监控中心返回监控命令。节点控制器的控制程序流程图如图5 所示，当串口接收到监控命令后进入串行中断并对命令进行校验，根据Modbus 命令的特点，对地址、功能进行分析，然后进行PWM 调光、载波通信等功能处理，处理完成后向监控中心返回应答命令。

图5 节点控制器的控制程序流程

4 结语

通过对MCGS 组态软件与PL3106 芯片进行设计与开发，设计了一种远程无线路灯监控系统，能够远程监控路灯的开关与功率情况，节约照明用电。该系统结构简单，实现方便，且具有较低成本，有一定的实用价值。

【参考文献】

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[2] 蒲靖荣. 基于网络和Modbus 协议的远程监控系统［J］. 自动化仪表， 2009，30（7）:52-54,57.

[3] 于淼，郑楠，闫丰. 基于MCGS 与DSP 的串行通信研究与实现［J］现代电子技术，2013，36（4）:36-39.

图1 路灯监控系统结构图

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