CN105792478A - 一种基于用电信息采集系统的路灯控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于用电信息采集的路灯控制系统和方法，系统包括主站、集中控制器和多个路灯控制器；集中控制器通过GPRS与主站系统连接通信，同时通过串口连接国网标准三相电力线载波通信模块，并采用改造的1376.2‑2013协议进行通信；各路灯控制器通过串口连接国网标准单相电力载波通信模块，并采用改造的DLT645‑2007协议进行通信；国网标准单相电力载波通信模块通过电力线连接国网标准三相电力线载波通信模块。本发明通过采用国网标准的电力载波通信模块，并对现有通信协议进行了改造，能够适应不同厂家的电力载波模块；且在更换模块的同时无需大量修改代码，大大的减少了系统构建的工作量。

Description

一种基于用电信息采集系统的路灯控制系统和方法

技术领域

本发明涉及智能照明控制技术领域，特别是一种基于用电信息采集系统的路灯控制系统和方法。

背景技术

随着智慧城市建设不断加快，道路照明的数量不断增加，为实现对路灯照明智能化控制，提出了不同的路灯控制方案，最典型为电力载波通信方案。为实现道路照明的节能控制，一般会对路灯进行单灯控制，包括定时开关灯、调光操作、分组开关灯和查询路灯的工作状态等。

目前，智慧照明控制终端大部分采用的电力载波通信方案，由于不同的控制终端采用的电力载波模块不同，同时采用的接口协议基本为私有协议，造成标准不统一。在不同的应用环境下，成对更换载波模块时，需要配套的更改协议，工作量巨大。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：提出一种基于用电信息采集系统的路灯控制系统和方法，克服当前路灯智能控制技术中电力载波模块接口协议不统一的缺陷，模块的更换更加容易，减少工作量。

本发明采取的技术方案具体为：一种基于用电信息采集的路灯控制系统，包括主站、集中控制器和多个路灯控制器；

集中控制器通过GPRS与主站系统连接通信，同时通过串口连接国网标准三相电力线载波通信模块；

各路灯控制器通过串口连接国网标准单相电力载波通信模块；

上述国网标准单相电力载波通信模块通过电力线连接上述国网标准三相电力线载波通信模块，以实现电力载波通信。

基于上述基于用电信息采集的路灯控制系统的控制方法为，

路灯控制器与国网标准单相电力线载波通信模块之间的通信采用改造后的多功能电能表通信协议DLT645-2007；对多功能电能表通信协议DLT645-2007的改造包括：

a1读通信地址命令改造：单相电力载波模块向路灯控制器发送读通信地址主站请求帧，路灯控制器返回的读通信地址从站应答帧中，包括当前路灯控制器的通信地址信息；

b1读数据命令改造：读数据命令帧中采用不同数据标识符标记所需获取的信息数据，所需获取的信息数据包括电压、电流、功率、功率因素、开关灯状态及调光值数据；

c1写数据命令改造：写数据命令帧中采用不同的数据标识符标记所需设置的信息数据，所需设置的信息数据包括路灯组号、开关灯和调光值信息；

d1广播校时命令改造：广播校时命令帧包括数据标识符区和控制量区，数据标识符区采用不同的数据标识符标记命令的功能类型，命令的功能类型包括修改路灯控制器地址，和广播或组播开关灯或调光操作；控制量区对应命令功能的控制量数据；

集中控制器与国网标准三相电力线载波通信模块之间进行通信时，采用改造后的用电信息采集系统中集中器本地通信模块接口协议1376.2-2013；对用电信息采集系统中集中器本地通信模块接口协议1376.2-2013的改造包括：

a2将协议中路由控制部分的重启命令和路由数据抄读命令进行组合，以完成对路灯控制器的组网工作；

b2利用协议中的路由数据转发命令，对路灯控制器参数进行实时读取或设置；

c2利用协议中的控制命令，对各路灯控制器进行广播操作；控制命令帧包括用户数据区，用户数据区包括多功能电能表通信协议DLT645-2007中广播校时命令报文；

基于用电信息采集的路灯控制系统的控制方法包括以下步骤：

步骤一，系统上电，集中控制器进行初始化，同时单相电力载波通信模块向路灯控制器请求设置地址，路灯控制器根据实际保存的地址进行应答，该地址即为相应路灯控制器的通信地址；

步骤二，集中控制器抄读各路灯控制器的通信地址，进行路灯控制器的组网操作；

步骤三，通过主站向集中控制器下发控制命令，集中控制器根据接收到的控制命令对各路灯控制器进行控制，控制包括实时读取或设置各路灯控制器的参数，以及对各路灯控制器进行广播操作。

本发明中，用电信息采集系统中集中器本地通信模块接口协议1376.2-2013，及多功能电能表通信协议DLT645-2007，本为用于用电信息采集系统中的现有技术，为了使得本发明能够适应各种厂家的电力载波模块，本发明在应用时，对现有两协议进行了改造，以实现路灯的实时控制以及路灯工作状态的读取、开关灯、调光及故障报警等功能。

进一步的，本发明的控制方法中，步骤二中，集中控制器在抄读路灯控制器的通信地址时，若对某一路灯控制器抄读三次后，相应路灯控制器依旧未回复自身通信地址，则集中器暂停路由，同时形成事件上报，此时仍认为该路灯控制器已组网。

本发明的有益效果为：

1.路灯控制器和集中控制采用国网标准的电力载波通信模块，并对现有通信协议进行了改造，使得本发明系统能适应不同厂家的电力载波模块；

2.在特定的电力通信环境下面，可以选择更加适合的电力载波模块；

3.因为采用国网标准的电力载波通信模块，在更换模块的同时无需大量修改代码，甚至可以做到无需修改通信代码，大大的减少了系统构建的工作量。

附图说明

图1所示为本发明系统架构原理示意图；

图2所示为DLT645-2007协议的通信帧格式；

图3所示为DLT645-2007协议的读通信地址命令主站请求帧的格式；

图4所示为DLT645-2007协议的读通信地址命令从站应答帧的格式；

图5所示为DLT645-2007协议的读数据命令的主站请求帧的格式；

图6所示为DLT645-2007协议的读数据命令的从站应答帧的格式；

图7所示为DLT645-2007协议的写数据命令的主站请求帧的格式；

图8所示为DLT645-2007协议的写数据命令的从站应答帧的格式；

图9所示为DLT645-2007协议的广播校时命令的帧格式；

图10所示为1376.2-2013协议的通信帧格式；

图11所示为本发明系统测试的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例进一步描述。

结合图1和图11所示，本发明基于用电信息采集系统的路灯控制系统，包括主站、集中控制器和多个路灯控制器；

集中控制器上行通过GPRS与主站系统连接通信，以获取主站发出的路灯控制指令，同时下行通过串口连接国网标准三相电力线载波通信模块；

各路灯控制器通过串口连接国网标准单相电力载波通信模块；

上述国网标准单相电力载波通信模块通过电力线连接上述国网标准三相电力线载波通信模块，以实现集中控制器与各路灯控制器之间的电力载波通信。

本发明基于上述基于用电信息采集的路灯控制系统的控制方法为，

路灯控制器与国网标准单相电力线载波通信模块之间的通信采用改造后的多功能电能表通信协议DLT645-2007；结合图1至图9，本发明对多功能电能表通信协议DLT645-2007截取4中控制命令进行改造，分别为读数据、写数据、写通信地址和广播校时，具体包括：

a1读通信地址命令改造，用于上电时设置路灯控制器的通信地址：单相电力载波模块向路灯控制器发送读通信地址主站请求帧，如图3，路灯控制器返回的读通信地址从站应答帧中，根据已保存的当前路灯控制器的通信地址信息进行应答，如图4；

b1读数据命令改造，用于读取路灯控制器采集到路灯的电压、电流、功率、功率因素、开关灯状态以及调光状态：读数据命令帧中采用不同数据标识符标记所需获取的信息数据，所需获取的信息数据包括电压、电流、功率、功率因素、开关灯状态及调光值数据；读数据命令从站应答帧的数据区上传对应的信息量；

如图5，主站请求帧中用4字节的数据标识符设为操作码，用不同的值标识需要读取的数据，如：0xF0表示读取电压、0xF1表示读取电流、0xF2表示读取功率、0xF3表示读取功率因数等。如图6，从站应答帧中，数据区上传所需要的数据，例如读取电压时，同时上传电压值、开关灯状态和调光值信息；读取电流值时，同时上传电流值、开关灯状态和调光值信息，其他依次类推；参考表1为上传的信息示例。

表1：

c1写数据命令改造，主要用来设置路灯控制器所在分组、设置单个灯的开关和调光状态、恢复路灯的初始状态及删除路灯控制所在分组：写数据命令帧中采用不同的数据标识符标记所需设置的信息数据，所需设置的信息数据包括路灯组号、开关灯和调光值信息；还包括数据区用于写入对应的控制信息量；

图7是现有的DLT645-2007的格式，本方法采取同样的控制码，同样的数据标识符设为操作码，如：0xE1表示设置路灯的组号、0xE2表示设置单播开关灯和调光值、0xE3表示恢复初始状态和0xE4表示删除组号等，但在数据域只写入三个字节；单写成功后，按照图8的通信帧格式发送应答，表示设置成功；参考表2为写入的信息示例。

表2：

d1广播校时命令改造，可用于设置路灯控制器的出厂地址，以及用于广播操作或组播操作路灯控制器开关灯和调光状态：广播校时命令帧包括数据标识符区和控制量区，数据标识符区采用不同的数据标识符标记命令的功能类型，命令的功能类型包括修改路灯控制器地址，和广播或组播开关灯或调光操作；控制量区对应命令功能的控制量数据；应用时，采用该命令的前两个字节作为数据标识符，后面四个字节为各自对应的控制量；

广播校时通信帧格式如图9所示，不要求有应答；主要有两种用途，一种是用来设置路灯控制器出厂的通信地址，前两个字节为匹配符，表示设置地址，后四个字节表示路灯的通信地址；一种是用广播方式来控制路灯的开关灯和调光状态，第一个字节表示操作码，用于区分正常控制、默认状态和故障下，分别用0xF1、0xF2和0xF3表示，第二个字节表示操作模式是广播还是组播，第三个字节匹配灯头数目，第四到第六个字节分别表示灯头的开关灯和调光值等；表3和表4分别为两种用途的详细格式示例；

表3：

DI0	DI1	D0-D4
			0xFE	0xFE	灯具序列号

表4：

集中控制器和三相电力载波模块的通信接口为国网标准的接口，可以适应不同厂家的国网标准的电力载波模块，但必须和路灯控制器所使用的载波模块对应。集中控制器与国网标准三相电力线载波通信模块之间进行通信时，采用改造后的用电信息采集系统中集中器本地通信模块接口协议1376.2-2013，帧格式如图10所示。

本发明对用电信息采集系统中集中器本地通信模块接口协议1376.2-2013的改造通过组合不同命令，达到实时控制路灯的目标，具体为：

a2将协议中路由控制部分的重启命令和路由数据抄读命令进行组合，以完成对路灯控制器的组网工作；其中路由数据抄读命令中包含改造的DLT645-2007报文，专用于组网操作中；

b2利用协议中的路由数据转发命令，对路灯控制器参数进行实时读取或设置；路由数据转发命令帧的数据区包括DLT645-2007中的读数据和写数据报文；可完成集中器和路灯控制器的信息交互功能；

c2利用协议中的控制命令，对各路灯控制器进行广播操作；控制命令帧包括用户数据区，用户数据区包括多功能电能表通信协议DLT645-2007中广播校时命令报文；可用来设置单灯控制器的出厂地址、广播开关灯，以及广播分组开关灯。

在应用时，首先通过路由设置命令，添加所连接的路灯控制器的地址，接着通过路由控制和路由数据抄读两个命令，对路灯进行组网操作，在完成组网操作功能后，应用路由数据转发命令，实时读取路灯的工作状态，以及通过路由查询命令可以知晓路由的工作状态，另外还可以通过命令进行广播操作，用来设置路灯控制地址和广播开关灯操作。其中，在用户数据区包含了DLT645-2007协议中的广播报文，用来设置单灯控制器的出厂地址、广播开关灯以及广播分组开关灯。应用路由数据转发命令，其中，在用户数据区包含了DLT645-2007协议中读数据和写数据的命令，完成集中器和路灯控制器的信息交互功能。

本发明基于用电信息采集的路灯控制系统的控制方法包括以下步骤：

步骤一，系统上电，集中控制器进行初始化，同时单相电力载波通信模块向路灯控制器请求设置地址，路灯控制器根据实际保存的地址进行应答，该地址即为相应路灯控制器的通信地址；

步骤二，集中控制器抄读各路灯控制器的通信地址，进行路灯控制器的组网操作；若全部路灯控制器正确回复集中控制器，则表示组网完成；若集中控制器对某一路灯控制器抄读三次后，相应路灯控制器依旧未回复自身通信地址，则集中器暂停路由，同时形成事件上报，此时仍认为该路灯控制器已组网；

步骤三，通过主站向集中控制器下路灯发控制命令，集中控制器根据接收到的控制命令对各路灯控制器进行控制，控制包括实时读取或设置各路灯控制器的参数，以及对各路灯控制器进行广播操作。

若需要应用广播命令对路灯实施开关或调光控制时，集中控制器需要应用控制命令启动广播，其中该条命令只包含改造DLT645-2007的广播命令，当集中控制器发送广播或组播开关灯和调光命令时，路灯控制器收到相应命令，即根据要求对路灯进行开关灯或调光操作，达到实时控制的目标。另外需要说明一下，广播命令中的设置地址命令，主要应用于出厂时设置路灯控制器的地址之用。

本发明中，用电信息采集系统中集中器本地通信模块接口协议1376.2-2013，及多功能电能表通信协议DLT645-2007，本为用于用电信息采集系统中的现有技术，为了使得本发明能够适应各种厂家的电力载波模块，本发明在应用时，对现有两协议进行了改造，以实现路灯的实时控制以及路灯工作状态的读取、开关灯、调光及故障报警等功能。

在硬件层面，本发明采用国网标准的电力载波通信模块，能适应不同厂家的国网标准模块；在软件层面，本发明采用改造的接口通信协议，为适应特定电力环境下的通信，可以在成对更换电力载波模块时，无需修改通信代码或少量修改，大大减轻了工作量。

Claims (3)

1.一种基于用电信息采集的路灯控制系统，其特征是，包括主站、集中控制器和多个路灯控制器；

集中控制器通过GPRS与主站系统连接通信，同时通过串口连接国网标准三相电力线载波通信模块；

各路灯控制器通过串口连接国网标准单相电力载波通信模块；

上述国网标准单相电力载波通信模块通过电力线连接上述国网标准三相电力线载波通信模块，以实现电力载波通信。

2.基于权利要求1所述的基于上述基于用电信息采集的路灯控制系统的控制方法，其特征是，

路灯控制器与国网标准单相电力线载波通信模块之间的通信采用改造后的多功能电能表通信协议DLT645-2007；对多功能电能表通信协议DLT645-2007的改造包括：

a1读通信地址命令改造：单相电力载波模块向路灯控制器发送读通信地址主站请求帧，路灯控制器返回的读通信地址从站应答帧中，包括当前路灯控制器的通信地址信息；

b1读数据命令改造：读数据命令帧中采用不同数据标识符标记所需获取的信息数据，所需获取的信息数据包括电压、电流、功率、功率因素、开关灯状态及调光值数据；

c1写数据命令改造：写数据命令帧中采用不同的数据标识符标记所需设置的信息数据，所需设置的信息数据包括路灯组号、开关灯和调光值信息；

d1广播校时命令改造：广播校时命令帧包括数据标识符区和控制量区，数据标识符区采用不同的数据标识符标记命令的功能类型，命令的功能类型包括修改路灯控制器地址，和广播或组播开关灯或调光操作；控制量区对应命令功能的控制量数据；

集中控制器与国网标准三相电力线载波通信模块之间进行通信时，采用改造后的用电信息采集系统中集中器本地通信模块接口协议1376.2-2013；对用电信息采集系统中集中器本地通信模块接口协议1376.2-2013的改造包括：

a2将协议中路由控制部分的重启命令和路由数据抄读命令进行组合，以完成对路灯控制器的组网工作；

b2利用协议中的路由数据转发命令，对路灯控制器参数进行实时读取或设置；

c 2利用协议中的控制命令，对各路灯控制器进行广播操作；

基于用电信息采集的路灯控制系统的控制方法包括以下步骤：

步骤一，系统上电，集中控制器进行初始化，同时单相电力载波通信模块向路灯控制器请求设置地址，路灯控制器根据实际保存的地址进行应答，该地址即为相应路灯控制器的通信地址；

步骤二，集中控制器抄读各路灯控制器的通信地址，进行路灯控制器的组网操作；

步骤三，通过主站向集中控制器下发控制命令，集中控制器根据接收到的控制命令对各路灯控制器进行控制，控制包括实时读取或设置各路灯控制器的参数，以及对各路灯控制器进行广播操作。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，步骤二中，集中控制器在抄读路灯控制器的通信地址时，若对某一路灯控制器抄读三次后，相应路灯控制器依旧未回复自身通信地址，则集中器暂停路由，同时形成事件上报，此时仍认为该路灯控制器已组网。