路燈照明系統的自動化程度對一個城市的建設有著深遠的影響，因此設計高可靠性的路燈監控系統顯得尤為重要。傳統的路燈控制只能通過人工詢線的方式對其開關狀態進行控制，因此無法對路燈進行實時的控制；如果某段路燈出現故障或者需要控制某一部分路燈的開關狀態，傳統的路燈控制方式就顯得無能為力。近幾年來，隨著電力線載波技術的發展，將電力線載波技術應用在路燈監控系統中，不僅能控制城市路燈在不同時段的開關狀態，通過對路燈電流和電壓的測量，及時地監測路燈的短路故障和開路故障，從而及時地對故障進行處理；而且通過對載波信息的實時查詢與解析，可以維護路燈電纜，防止路燈電纜被盜，使城市路燈得到及時、有效、可靠的管理。本文利用Intellon公司的SSC P300模塊作為載波芯片，設計出電力線載波模塊，并分別在裝有電感鎮流器和電子鎮流器的路燈上進行了測試，收到了良好的效果。
1? 路燈監控系統的工作原理
　　路燈監控系統由監控中心、路段控制器和裝有載波模塊的路燈節點組成，其原理框圖如圖1所示。監控中心主要由計算機、主控制器、自動化監控軟件、GPRS通信模塊以及計算機外圍設備組成，主要負責對路段控制器和路燈節點的控制以及對接收到的信息進行處理，完成對路燈的開關控制和故障的監測。路段控制器、路燈節點是由SSC P300模塊和單片機以及外圍電路組成的控制模塊和載波模塊，實現對路燈信息和主控中心信息的雙向傳輸，以及根據不同的時段對路燈進行開關控制。

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　　監控中心通過GPRS模塊與路段控制器和路燈節點進行通信，將要執行的指令通過GPRS網絡發給路段控制器和路燈節點；路段控制器通過對數據的解析來識別監控中心所要執行的指令，并將指令通過電力線發到SSC P300載波模塊；SSC P300載波模塊通過判斷地址和指令要求來實現對指定路燈的開關操作以及對路燈狀態的查詢，從而實現對路燈節點的控制；若監控中心需要信息返回， SSC P300載波模塊通過電力線將信息傳到路段控制器，通過路段控制器上的GPRS模塊以短信息的形式傳給監控中心。因此，通過監控中心就可以完成對路燈狀態的查詢和故障情況的處理，利用自動化監控軟件和電子地圖就可以確定某個路燈節點的狀態或者故障位置；路段控制器中裝載了萬年歷，通過對時間的設定實現對路燈每天開關的自動化管理，有效地節省了人力、物力，并且可以對突發事件及時地進行處理。
2? SSC P300載波模塊設計
　　在PLC載波模塊中采用Motorola單片機M68HC908LJ12與Intellon公司的SSC P300載波芯片進行通信，電路框圖如圖2所示。SSC P300是基于擴頻載波技術中的線性調頻方式進行信號調制的，利用掃描頻率的Chirps進行載波，這種擴頻通信方式的頻帶寬度為100kHz～400kHz，并且總是以200kHz～400kHz的頻率開始，以100kHz～200kHz的頻率結束。由于這種調頻信號占用的頻帶寬度遠遠大于信息的帶寬，因而可以獲得較大的處理增益，克服了窄帶通信方式的抗干擾能力弱、傳輸距離" title="傳輸距離">傳輸距離短等缺點，在干擾比較多的電力線上使數據高速、可靠地傳輸。
　　單片機與SSC P300之間的通信通過單片機的SPI接口來實現，單片機的晶振由SSC P300的4MHz時鐘輸出提供。在接收模式下，模擬信號" title="模擬信號">模擬信號通過電力線耦合，經過輸入帶通濾波將信號傳輸到SSC P300，SSC P300則通過調制將模擬信號轉換成數字信號儲存在緩沖器中，單片機通過讀命令將數據接收并按照數據的要求執行相應的操作；在發送模式下，單片機將所要發送的數字信號通過寫命令將數據寫入SSC P300，在下一個時鐘脈沖到來時，SSC P300輸出信號，并將數字信號解調為模擬信號以Chirp波的形式輸出，通過信號放大電路將信號幅值放大，再通過輸出帶通濾波將干擾濾除后，耦合到電力線上。
　　為了盡可能長地增加傳輸距離，對于調制出的Chirp波形必需進行有效的濾波和放大，因此輸入、輸出濾波電路和信號放大電路的設計效果對于信號傳輸距離和抗干擾能力會產生很大影響。輸入濾波電路的設計及仿真結果如圖3所示。輸入濾波器是一個6極點的LC帶通濾波器，頻帶寬度為100kHz～400kHz，可以使頻帶以外的干擾信號得到有效的衰減，增強了載波信號的抗干擾性，防止了信號的誤碼。增加傳輸距離的另外一個措施是提高輸出信號的發射功率。經過測試，在相同的條件下運算放大器采用OPA561比采用Intellon公司提供的P111放大效果更明顯。圖4給出了運算放大器分別采用OPA561和P111時的輸出波形。

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3 中繼功能實現
　　上電之后，單片機實時地查詢與SSC P300的端口，及時地處理從電力線上傳輸過來的數據，具體流程圖如圖5所示。
　　由于載波信號的輸出功率是有限的，在不考慮中繼的情況下，一般的傳輸距離在500米左右，因為現在城市路燈的距離一般在1000米左右，因此僅靠提高載波信號的發射功率來增大傳輸距離還不能夠實現對整條路燈的控制。針對這種問題，在傳輸距離較遠的情況下采用中繼的方式來解決，即當主控中心收不到某一路燈的信息或對某一路燈控制無效時，可以通過中繼節點進行數據的轉發。由上位機通過路段控制器進行指定和初始化，并保存在網關PLC中，既具備普通模塊的功能，又具備中繼功能。當監控指令信息滿足中繼條件時，自動作為中繼使用；當條件不滿足中繼條件時，自動作為節點使用。圖6給出了中繼的流程圖。

4 實驗結果分析
　　在沒有外界干擾的一段路燈上實驗時，若路燈的鎮流器是電感鎮流器，點對點通信距離可以達到650米；若路燈鎮流器是電子鎮流器，由于電子鎮流器會有高頻干擾，在加入阻波器后，高頻干擾相對減小，點對點通信距離可以達到500米。而將中繼方案應用于路燈管理系統中，1500米通信距離內的路燈完全能夠控制，因此，對于國內的路燈鋪設情況，利用電力線載波方式來改造路燈的自動化程度是很容易實現的。
參考文獻
1? 吳家洲，姚 遠，楊叔子.基于電力線載波通訊的公共路燈遠程監控系統實現的研究.計算機測量與控制，2002；(10)
2 Zhang Weiqiang, Xu Dianguo, Chi-Hwan Lee. Design and performance of digital ballast for HPS lamps.IEEE Eighteenth Annual Applied Power Electronic Conference and Exposition, 2003:1205~1208