本實用新型涉及一種路燈的控制裝置，尤其是一種基于OFDM技術(shù)的智能集中控制器，屬于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

當前路燈領(lǐng)域的信息化系統(tǒng)主要是對線路管理的三遙系統(tǒng)，三遙系統(tǒng)中的集中控制器主要實現(xiàn)回路的控制、采集等?，F(xiàn)有的集中控制器一般是直接輸出控制信號來控制交流接觸器的開關(guān)從而實現(xiàn)回路的開關(guān)，它一般通過485接口實現(xiàn)與其他設(shè)備的接入。但是，隨著單燈監(jiān)控的應用，用于三遙的集中控制器由于沒有電力載波模塊，所以已經(jīng)不能滿足應用需求。而且用于三遙的集中控制器主處理芯片大都采用ARM9芯片，其處理能力較弱。不僅如此，用于三遙的集中控制器大都還采用存儲芯片進行存儲，由于存儲芯片的寫入有壽命，一旦芯片壞了，則需更換新設(shè)備。即使有的集中控制器含有電力載波模塊，但其電力載波普遍采用基于FSK的調(diào)制方式，其存在抗干擾弱，速度極慢（300bps~600bps），且沒有完整的協(xié)議棧等弊端，因此用戶體驗極差的缺陷，因此難以得到大量推廣。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本實用新型的主要目的在于解決現(xiàn)目前的集中控制器存在處理能力較弱、壽命較短的問題，而提供一種具有較強的處理能力，而且抗干擾能力強、使用壽命較長的基于OFDM技術(shù)的智能集中控制器。

本實用新型的技術(shù)方案：一種基于OFDM技術(shù)的智能集中控制器，其特征在于，包括三相電源的A相線、B相線、C相線和零線，在A相線和零線之間連接有AC-DC模塊，所述A相線、B相線、C相線和零線還分別與耦合變壓器相連，所述耦合變壓器與模擬前端芯片連接，所述模擬前端芯片通過SPI接口與DSP芯片相連，所述DSP芯片通過串口與高端ARM芯片相連，所述高端ARM芯片的型號為AM335X，所述高端ARM芯片通過串口與計量模塊相連，在高端ARM芯片的MMC接口上連接有TF卡，高端ARM芯片還分別通過數(shù)據(jù)總線與DDR3存儲器和NAND存儲器相連，所述高端ARM芯片還通過視頻控制總線與液晶顯示觸摸屏相連，高端ARM芯片通過串口與GPRS模塊相連，在高端ARM芯片的網(wǎng)卡接口上還連接有有線通信模塊。

優(yōu)化地，所述DSP芯片的型號為TMS320F28069或TMS320F28PLC84。

一種基于OFDM技術(shù)的智能集中控制器的控制方法，其特征在于，高端ARM芯片根據(jù)其內(nèi)部嵌入的Linux操作系統(tǒng)來實現(xiàn)任務(wù)調(diào)度，高端ARM芯片通過TCP/IP協(xié)議與物聯(lián)網(wǎng)平臺進行通信，高端ARM芯片通過IPV6協(xié)議與DSP芯片進行通信，并進行如下操作：

1）高端ARM芯片通過平臺接收模塊接收物聯(lián)網(wǎng)平臺的數(shù)據(jù)，并分別寫入到第一隊列和第二隊列；其中，第一隊列通過數(shù)據(jù)庫處理模塊從隊列中取出數(shù)據(jù)，然后判斷是否是配置信息，如果判斷是配置信息，則保存到文件數(shù)據(jù)庫并同步保存到內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，如果判斷不是配置信息，則直接保存到內(nèi)存數(shù)據(jù)庫；在第二隊列中，通過電力載波發(fā)送模塊讀取數(shù)據(jù)并發(fā)送數(shù)據(jù)，所述電力載波發(fā)送模塊在發(fā)送數(shù)據(jù)時，是通過DSP芯片將調(diào)制好的數(shù)字信號發(fā)送給模擬前端芯片，模擬前端芯片將接收到的數(shù)字信號進行放大并通過耦合變壓器將數(shù)據(jù)發(fā)送到三相電源的電源線上，同時耦合變壓器也將來自三相電源線上的電力載波信號耦合后發(fā)送給模擬前端芯片，模擬前端芯片將接收到的耦合信號進行過濾處理并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號發(fā)送給DSP芯片，DSP芯片對數(shù)字信號進行處理后反饋給高端ARM芯片；所述高端ARM芯片根據(jù)電力載波發(fā)送模塊讀取和發(fā)送的數(shù)據(jù)來判斷是否收到響應，如果判斷是收到響應，則結(jié)束任務(wù)，如果判斷未收到響應，則從內(nèi)存數(shù)據(jù)庫中取出數(shù)據(jù)重發(fā)，直到成功發(fā)送為止；

2）高端ARM芯片通過計量模塊實現(xiàn)電壓、電流、功率等參數(shù)的采集；

3）高端ARM芯片通過TF卡實現(xiàn)外部擴展的存儲系統(tǒng)；

4）高端ARM芯片通過NAND存儲器實現(xiàn)高端ARM芯片上的存儲系統(tǒng)；

5）高端ARM芯片通過DDR3存儲器實現(xiàn)運行所需的內(nèi)存控制；

6）高端ARM芯片通過液晶顯示觸摸屏實現(xiàn)顯示和觸摸控制；

7）高端ARM芯片通過GPRS模塊實現(xiàn)無線通信；

8）高端ARM芯片通過有線通信模塊實現(xiàn)有線通信。

優(yōu)化地，所述電力載波發(fā)送模塊采用OFDM調(diào)制的電力載波通信，所述電力載波發(fā)送模塊采用G3協(xié)議棧作為電力載波協(xié)議棧。在G3協(xié)議?；A(chǔ)之上采用TCP/IP構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層，并再在TCP/IP基礎(chǔ)之上定義應用層，實現(xiàn)完整的協(xié)議棧。所述完整的協(xié)議棧包括物理層、MAC層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應用層。所述OFDM調(diào)制的電力載波通信帶寬為10KHz~90KHz，速率為46kbps。

本實用新型采用了AM335X為主處理芯片，其高達1GHz的處理主頻，采用256MB的DDR3存儲器作為內(nèi)存。采用NAND存儲和TF卡作為程序存儲和數(shù)據(jù)存儲的雙存儲系統(tǒng)，只要有一種存儲介質(zhì)壞了，可以切換到另外一種存儲存儲介質(zhì)，這樣大大延長使用壽命。本實用新型產(chǎn)品去掉了現(xiàn)有產(chǎn)品的485通信接口，直接使用電力載波實現(xiàn)其他設(shè)備的接入，簡化系統(tǒng)的安裝部署，并且便于后期擴展。不再直接輸出控制信號來控制回路的開關(guān)等，而是接入回路控制器來控制回路的開關(guān)。

本實用新型的電力載波模塊采用OFDM調(diào)制技術(shù)實現(xiàn)電力載波通信，在10KHz~90KHz范圍內(nèi)，通信速率高達46Kbps，實現(xiàn)完整的通信協(xié)議棧，實現(xiàn)真正的雙工通信。本實用新型對鈉燈進行最優(yōu)的兩級功率調(diào)整，節(jié)能效果高達40%以上。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有以下有益效果：

1、本實用新型的集中控制器采用AM335X為主處理芯片，其具有高達1GHz的處理主頻，并且采用256MB的DDR3作為內(nèi)存，處理能力更強，速度也更快，還具有很好的擴展功能。

2、本實用新型的集中控制器采用NAND存儲和TF卡作為程序存儲和數(shù)據(jù)存儲的雙存儲系統(tǒng)，因此，只要有一種存儲介質(zhì)壞了，可以切換到另外一種存儲介質(zhì)，這樣大大延長使用壽命。

3、由于去掉了485通信接口，直接使用電力載波實現(xiàn)其他設(shè)備的接入，直接使用電力載波實現(xiàn)其他設(shè)備的接入，無需布線，簡化系統(tǒng)的安裝部署，并且便于后期擴展。不再直接輸出控制信號來控制回路的開關(guān)等，而是接入回路控制器來控制回路的開關(guān)等。

4、本實用新型中集中控制器內(nèi)安裝有電力載波模塊，其電力載波模塊采用OFDM調(diào)制技術(shù)，帶寬為10KHz~90KHz，速率高達46kbps；電力載波模塊協(xié)議棧采用G3協(xié)議棧，實現(xiàn)真正的雙工通信；采用802.11中的MESH技術(shù)實現(xiàn)快速組網(wǎng)，并能適用于復雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；對電力載波數(shù)據(jù)采用AES技術(shù)進行加密，節(jié)能效果高達40%以上。

附圖說明

圖1為本實用新型基于OFDM技術(shù)的智能集中控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型控制器采用的控制方法流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步說明。

如圖1和圖2所示，一種基于OFDM技術(shù)的智能集中控制器，包括三相電源的A相線、B相線、C相線和零線，在A相線和零線之間連接有AC-DC模塊，所述A相線、B相線、C相線和零線還分別與耦合變壓器相連，所述耦合變壓器與模擬前端芯片連接，所述模擬前端芯片通過SPI接口與DSP芯片相連，所述DSP芯片通過串口與高端ARM芯片相連，所述高端ARM芯片的型號為AM335X，所述高端ARM芯片通過串口與計量模塊相連，在高端ARM芯片的MMC接口上連接有TF卡，高端ARM芯片還分別通過數(shù)據(jù)總線與DDR3存儲器和NAND存儲器相連，所述高端ARM芯片還通過視頻控制總線與液晶顯示觸摸屏相連，高端ARM芯片通過串口與GPRS模塊相連，在高端ARM芯片的網(wǎng)卡接口上還連接有有線通信模塊。

本實用新型中，A相線和零線與AC-DC模塊連接，AC-DC模塊將交流變成直流，為各個芯片提供所需的電源，由于AC-DC模塊與其他各個模塊的連接屬于現(xiàn)有技術(shù)，因此在本實用新型中未詳細描述。工作時，A相線、B相線、C相線和零線與耦合變壓器連接，耦合變壓器將來自三相的電力載波信號耦合供模擬前端芯片處理。同樣模擬前端芯片也將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)經(jīng)過耦合變壓器發(fā)送到三相上。模擬前端芯片接收到已調(diào)制好的數(shù)字信號進行放大，將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)通過耦合變壓器發(fā)送到三相上。模擬前端通過耦合變壓器接收三相電源線上的電力載波數(shù)據(jù)，對接收到的數(shù)據(jù)進行濾波等相關(guān)處理并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。

所述DSP芯片（其型號可以為TMS320F28069、TMS320F28PLC84等）通過SPI接口與模擬前端芯片進行連接。DSP芯片實現(xiàn)OFDM調(diào)制和電力載波的協(xié)議棧。其中，OFDM的帶寬為10KHz~90KHz，速率可以高達46kbps。OFDM調(diào)制實現(xiàn)了完整的G3協(xié)議棧，能夠?qū)崿F(xiàn)真正的雙工通信。

本實用新型中，高端ARM芯片為AM335X，它是整個產(chǎn)品的核心。高端ARM芯片通過串口與DSP芯片連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。高端ARM芯片通過串口與計量芯片連接，實現(xiàn)電壓、電流、功率等參數(shù)的采集。高端ARM芯片通過MMC接口與TF卡連接，實現(xiàn)外部擴展的存儲系統(tǒng)。高端ARM芯片通過數(shù)據(jù)總線接口與NAND存儲器連接，實現(xiàn)高端ARM芯片上的存儲系統(tǒng)。高端ARM芯片通過總線與DDR3存儲器連接，實現(xiàn)運行所需的內(nèi)存。高端ARM芯片通過顯示接口及控制接口與液晶及觸摸屏模塊連接，實現(xiàn)顯示和觸摸控制。高端ARM芯片通過串口與GPRS模塊連接，實現(xiàn)無線通信。高端ARM芯片通過網(wǎng)卡接口與有線通信模塊連接，實現(xiàn)有線通信。

本實用新型中，高端ARM芯片根據(jù)其內(nèi)部嵌入的Linux操作系統(tǒng)來實現(xiàn)任務(wù)調(diào)度，高端ARM芯片通過TCP/IP協(xié)議與物聯(lián)網(wǎng)平臺進行通信，高端ARM芯片通過IPV6協(xié)議與DSP芯片進行通信，并進行如下操作：

1）高端ARM芯片通過平臺接收模塊接收物聯(lián)網(wǎng)平臺的數(shù)據(jù)，并分別寫入到第一隊列和第二隊列；其中，第一隊列通過數(shù)據(jù)庫處理模塊從隊列中取出數(shù)據(jù)，然后判斷是否是配置信息，如果判斷是配置信息，則保存到文件數(shù)據(jù)庫并同步保存到內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，如果判斷不是配置信息，則直接保存到內(nèi)存數(shù)據(jù)庫；在第二隊列中，通過電力載波發(fā)送模塊讀取數(shù)據(jù)并發(fā)送數(shù)據(jù)，所述電力載波發(fā)送模塊在發(fā)送數(shù)據(jù)時，是通過DSP芯片將調(diào)制好的數(shù)字信號發(fā)送給模擬前端芯片，模擬前端芯片將接收到的數(shù)字信號進行放大并通過耦合變壓器將數(shù)據(jù)發(fā)送到三相電源的電源線上，同時耦合變壓器也將來自三相電源線上的電力載波信號耦合后發(fā)送給模擬前端芯片，模擬前端芯片將接收到的耦合信號進行過濾處理并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號發(fā)送給DSP芯片，DSP芯片對數(shù)字信號進行處理后反饋給高端ARM芯片；所述高端ARM芯片根據(jù)電力載波發(fā)送模塊讀取和發(fā)送的數(shù)據(jù)來判斷是否收到響應，如果判斷是收到響應，則結(jié)束任務(wù)，如果判斷未收到響應，則從內(nèi)存數(shù)據(jù)庫中取出數(shù)據(jù)重發(fā)，直到成功發(fā)送為止；通過上述的機制，就可以保證數(shù)據(jù)可靠的傳輸?shù)絾螣艨刂破鳌２捎眠@種機制，同樣可以保證單燈控制器的數(shù)據(jù)成功傳輸?shù)街行钠脚_。需要說明的是，這里的平臺接收模塊、數(shù)據(jù)庫處理模塊和電力載波發(fā)送模塊均為預置的控制程序，通過不同的模塊可以實現(xiàn)對應的操作。

2）高端ARM芯片通過計量模塊實現(xiàn)電壓、電流、功率等參數(shù)的采集；

3）高端ARM芯片通過TF卡實現(xiàn)外部擴展的存儲系統(tǒng)；

4）高端ARM芯片通過NAND存儲器實現(xiàn)高端ARM芯片上的存儲系統(tǒng)；

5）高端ARM芯片通過DDR3存儲器實現(xiàn)運行所需的內(nèi)存控制；

6）高端ARM芯片通過液晶顯示觸摸屏實現(xiàn)顯示和觸摸控制；

7）高端ARM芯片通過GPRS模塊實現(xiàn)無線通信；

8）高端ARM芯片通過有線通信模塊實現(xiàn)有線通信。

所述電力載波發(fā)送模塊采用OFDM調(diào)制的電力載波通信，所述電力載波發(fā)送模塊采用G3協(xié)議棧作為電力載波協(xié)議棧。在G3協(xié)議?；A(chǔ)之上采用TCP/IP構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層，并再在TCP/IP基礎(chǔ)之上定義應用層，實現(xiàn)完整的協(xié)議棧。所述完整的協(xié)議棧包括物理層、MAC層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應用層。所述OFDM調(diào)制的電力載波通信帶寬為10KHz~90KHz，速率為46kbps。在G3協(xié)議棧中，物理層、低MAC層和6LoWPAN層構(gòu)成了G3協(xié)議棧，其中低MAC層和6LoWPAN層構(gòu)成MAC層。采用IPv6實現(xiàn)匯聚，實現(xiàn)具體的網(wǎng)絡(luò)層功能，采用UDP和ICMP來實現(xiàn)具體的傳輸層功能，最上層為應用層協(xié)議。物理層實現(xiàn)OFDM調(diào)制技術(shù)和編碼等，子帶可以采用DBPSK、DQPSK、D8PSK等，編碼采用前向糾錯編碼技術(shù)。MAC層主要實現(xiàn)總線競爭、組網(wǎng)等功能，總線競爭采用CSMA-CA技術(shù)，組網(wǎng)采用MESH組網(wǎng)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層采用Linux下已實現(xiàn)的標準的TCP/IP技術(shù)。應用層主要實現(xiàn)針對路燈應用的協(xié)議，應用協(xié)議要求使用靈活，便于擴展。在應用層中，設(shè)置了消息頭和消息體，消息體主要包括地址段、數(shù)據(jù)段和CRC。地址段包括地址總長，地址TLV，通過地址總長和地址TLV就可以包括多個地址。TLV是具體的地址數(shù)據(jù)，即T為Tag，表示地址的標簽，用來區(qū)別不同的設(shè)備和不同的地址類型，如“NT01”表示單個鈉燈，“ET01”表示單個LED燈，“NT99”表示所有鈉燈；L表示地址的長度；V表示具體的地址數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)段包括數(shù)據(jù)總長和數(shù)據(jù)TLV，通過數(shù)據(jù)總長和數(shù)據(jù)TLV就可以包括多個數(shù)據(jù)，比如可以同時傳輸電壓、電流、功率等電氣參數(shù)，也可以只傳部分，這樣就非常靈活，并且非常容易擴展。擴展不同的參數(shù)時，只需要增加不同的TLV就可以了，數(shù)據(jù)TLV和地址TLV類似，這里不再進行描述。

本實用新型的集中控制器通過TCP/IP與物聯(lián)網(wǎng)平臺進行通信，通過IPV6與三相電力載波模塊進行通信。其多模塊之間通過內(nèi)存數(shù)據(jù)庫和隊列實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。通過內(nèi)存數(shù)據(jù)庫來提高處理性能，并且對執(zhí)行的命令進行跟蹤。通過監(jiān)控模塊來檢測進程的執(zhí)行狀態(tài)，如通信是否正常、是否出現(xiàn)死鎖等，并進行相應處理，以此來保證控制的可靠性。

本實用新型的關(guān)鍵在于，集中控制器內(nèi)含有電力載波模塊，并且電力載波模塊采用基于OFDM調(diào)制技術(shù)的電力載波作為通信技術(shù)。采用G3協(xié)議棧作為電力載波的協(xié)議棧，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建完整的協(xié)議棧。采用MESH技術(shù)作為電力載波的組網(wǎng)技術(shù)。以及采用DSP芯片實現(xiàn)OFDM調(diào)制技術(shù)和G3協(xié)議棧。而且采用NAND存儲和TF卡作為程序存儲和數(shù)據(jù)存儲的雙存儲系統(tǒng)，只要有一種存儲介質(zhì)壞了，可以切換到另外一種存儲存儲介質(zhì)，這樣大大延長使用壽命。采用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫和文件數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)保存，并且只有配置信息保存到文件數(shù)據(jù)庫，處理時采用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫保存，提高處理速度。

需要說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型技術(shù)方案而非限制技術(shù)方案，盡管申請人參照較佳實施例對本實用新型作了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，那些對本實用新型技術(shù)方案進行的修改或者等同替換，不能脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，均應涵蓋在本實用新型權(quán)利要求范圍當中。