公共照明系统广泛采用高压钠灯（high pressure sodium lamp）或金属卤化物灯（metallic halide lamp），传统照明系统经常采用电感镇流器，照明灯具采用统一开关控制方案。

随着数字技术和网络技术的发展，公共照明数字化和网络化已经成为一种必然趋势。节约能源、保证灯具寿命、提高照明管理水平、美化城市夜量和保证城市夜间出行安全等，已经成为对公共照明系统的一项基本要求。该系统采用电力载波通信方式，它将所有的路灯通过GSM或直接连接到计算机上，并通过计算机监视所控区域内的路灯工作状态，可随时设定开关时间、路灯开启比例或单独革一个路灯的开与关。任一路路灯的工作电流和温度均可随时查询，路灯损坏时可实时报警，并可显示具体地理位置，以便于快速维修；当夜晚（或光线较暗）来临且处在交通高峰时，路灯全部开启，交通高峰期后，进入按比例开启，如午夜之后70%；在凌晨之前时段，路灯开启比例可以降到40%等，这样既兼顾了照明需要，又减少了电力浪费。

该系统由三个层次组成，分为总控站、主控站及从控站。总控站由PC机组成，可与主控站通过光缆或无线电连接，以实现对各个主控站的管理，并设定开关灯时间及执行开灯比例指令，同时对主控站返回的信息进行汇总，对有故障的路灯通过图文显示出来，以便准确确定其所在的位置。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图1 路灯照明设备监控系统

1、路灯照明系统

图1给出了路灯系统的系统组成原理图。在该系统中，每个路灯节点采用全数字化智能开关，可以实现0%、50%、80%、100%功率输出，可以随时发送路灯的电流、电压信息，并具有开路、断路和路灯老化报警功能。每一个路灯节点内包含一个电力载波通信（PLC）模块，利用电力载波模块实现路灯节点之间以及路灯节点与组群控制器之间信息通信。组群控制器负责日常系统的正常运行控制，与照明管理计算机通过GSM/GPRS短信方式实现通信，可以随时响应上位管理计算机发出的指令。照明管理计算机采用地理信息系统（GIS）技术，实现图形化动态实时监控管理。

 

控制核心 89C52

时钟模块

控制策略模块

GSM模块

电力载波模块

交流接触器驱动模块

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图2群组控制器总体结构

2 组群控制器工作原是与系统组成

2．1 组群控制器系统组成

图2给出了一种组群控制器设计方案。它包括CPU模块、交流接触器驱动模块、时钟模块、控制策略模块、GSM通信模块和电力载波通信模块。CPU模块采用CPU结构。主微控制器采用高性能、8位、40引脚、具有8KBFlash、89C52，负责与GSM通信模块和电力载波模块通信，与交流接触器驱动控制，与实时时钟的读取和校准以及根据照明控制策略发送控制指令等功能。

 

2．2 时钟与控制策略

要实现自动定时控制，系统时钟和系统预存控制策略是关键。组群控制器采用DS1302时钟芯片，为系统提供实时时钟。DS1302是一种带备份电源的、8脚、具有SPI串行通信功能的高性能、低功耗时钟芯片，提供秒、分、时、日、周、月、年日历功能。组群控制器可以实现远程时钟校准。

 

组群控制器将每日控制策略模式0、模式1、模式2和模式3存储在E2PROM 24C64中。24C64是容量为8KB、支持两线的I2C串行通信、1000000次擦写的E2PROM。主微控制器采用2个普通I/O口模拟I2C串行总线，即实现软件I2C总线接口。组群控制器根据读得的日历信息和时间信息，对照各种控制策略时间表，发布开关灯及调光控制指令。

 

2．3 软件实现

主微控制器一方面负责通过GSM与照明管理计算机（简称上位机）通信，接收、解析和执行上位机发来的各种命令，并将执行结果发送给上位机；另一方面，主控制器在没有GSM信息的情况下，完成其它一些任务，如自动控制功能：经纬度自动控制、光控或用户自定义控制模式。

 

结语

城市路灯照明系统是城市街道、高速公路、机场、火车站、标志性建筑、景观性建筑等处的重要系统。建立一个实用的、可靠的数字化和网络化和路灯照明系统是非常不易的。由于篇幅所限，本文仅给出了组群控制器的关键硬件设计电路和核心软件框图，还有许多具体细节没有阐述。实验表明，该系统设计是合理和可靠的。