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基于电力线载波的路灯控制系统设计摘要：介绍了采用MI200E电力线载波芯片设计路灯控制系统的思路，重点阐述了控制器模块与电力线载波模块的接口与硬件电路设计以及系统的软件设计。
测试结果表明，该系统实现了路灯控制的良好运行与管理，性能稳定可靠。
关键词：电力线载波；路灯控制；MI200E电力线通信技术是利用电力线传送数据和语音信号的一种通信方式。
该技术将载有信息的高频信号加载到电力线上，用电线进行数据传输，通过专用的电力线调制解调，将高频信号从电力线上分离出来，传送到终端设备[1]。
本文在我国配电网分布广泛的基础上，研究和设计了一种以电力线载波传输的方式对路灯进行控制的系统。
1 系统设计由于电力线在进行跨变压器传输时信号衰减大，所以根据实际需求可以采用GPRS无线网络通信的方式传输或者通过路由接入广域网实现跨地区数据通信。
管理人员只需要对计算机进行操作，通过电力线进行数据传输，就能对路灯的开关状态进行控制和对路灯的运行状态进行查询，实现对路灯及时有效的管理控制。
1.1 设计思路路灯控制系统由主控中心、路灯智能控制中心、路灯控制盒三大部分组成。
配电变压器对电力载波信号有阻隔作用，所以电力载波信号只能在一个配电变压器区域范围内传送，主控中心可以通过GPRS无线通信网络或路由器与路灯智能控制中心实现数据传输。
智能控制中心接收到主控中心的命令后再通过电力线载波的方式将监控中心的命令传送到各支路的路灯分控盒。
与此同时，路灯智能控制中心通过电力线载波模块对每一个路灯的温度、亮度、电压、电流等情况进行检测，并向主控中心发送电压电流异常报警、路灯故障报警、超高温度报警等信息，以达到对每个路灯进行管理控制的目的。
如图1所示。
1.2 硬件设计主要对路灯控制系统的控制器模块与电力线传输模块的接口和电力线传输模块进行设计。
1.2.1 MI200E电力线载波芯片电力传输模块选用上海弥亚微公司生产的MI200E电力线载波通信芯片，它采用复杂的正交调制原理，该原理应用在信号衰减变化剧烈的电力线传输中有极大的优越性。
Application Note V1.1MI200E应用笔记目录1 概述 (3)2 性能参数 (4)3 硬件设计 (5)3.1 典型应用原理图 (5)3.2 电源电路 (7)3.3 电力线耦合电路 (8)3.4 发送滤波器 (9)3.5 接收滤波器 (10)3.6 SPI接口 (11)3.7 复位电路 (11)3.8 晶振电路 (12)3.9 过零检测 (12)3.10 发送/接收波形 (12)3.11 PCB 设计 (14)4 软件设计 (16)4.1 寄存器设置 (16)4.2 主程序设计 (17)4.3 初始化设置 (18)4.4 发送程序 (19)4.5 接收程序 (21)4.6 其他 (22)1 概述MI200E是一款针对低压电力线环境优化设计的高性能通讯芯片。
内部集成了诸如多阶开关电容滤波器，高效数字放大器， CRC-16硬件校验等多种电路。
由于MI200E是一款数模混合芯片，因此在进行软硬件设计时都必须遵循一定的准则.在进行外围电路设计时，在电源电路,耦合电路与信号滤波电路的参数设定与器件选择，PCB设计上都必须仔细考虑。
而在进行软件开发时，如何正确设置MI200E的寄存器，才能让通讯可靠，也是需加以注意的。
为了缩短用户的产品开发周期，同时更好地发挥MI200E优秀的通讯性能.本文将从硬件设计与软件设计两方面入手，详细说明如何来设计一个典型的基于MI200E的通讯方案。
2 性能参数MI200E的性能参数见表1，并请参考MI200E的数据手册。
(AV DD=DV DD=+5V, PGND=AGND=DGND=0V, -40℃≤Temp≤+85℃, unless otherwise specified ) Symbol Parameter Test Conditions/Comments Min.Typ. Max. Unit AV DD,DV DD SupplyVoltages 4.5 5.0 5.5 VAI DD Analog SupplyCurrentTransmission & ReceivingMode4.0 4.55.0 mADI DD Digital SupplyCurrentReceiving Mode 4.0 5.0 6.0 mATransmission Mode(No Load) 25 30 35 mA130mA RMSDigital I/OV IH High Logic levelInput Voltage2.0VV IL Low Logic level InputVoltage0.8VV OH High Logic levelOutput VoltageI OH = 2mA 4.5VV OL Low Logic levelOutput VoltageI OL = 2mA 0.4 VOscillatorV IHX XTAL1 High LevelInput VoltageExternal Clock 3.0VV ILX XTAL1 Low LevelInput VoltageExternal Clock 2.0 VDC XTAL Clock DutyCycleExternal Clock 20 80 %Xtal Crystal OscillatorFrequency11.0592MHzT CLOCK Oscillator Period (1 /Xtal)90.42nsXtal ESR External OscillatorEsr Resistance100OhmXtal CL External OscillatorStabilizationCapacitor2233pFReceiverV IN Input Sensitivity( Normal Mode )24mV RMSInput Sensitivity( High Sens. )500μV RMSV IN Maximum InputSignal1.82V RMSR IN InputImpedance 6080100 KΩ表1：MI200E性能参数表3 硬件设计3.1 典型应用原理图图1为MI200E的典型应用原理图。
华为Quidway Eudemon200E系列统一安全网关产品概述华为Quidway E200E系列统一安全网关（下称E200E）是华为公司针对中小企业安全业务需求，推出的新一代高性能中低端统一安全网关，E200E系列采用华为统一VRP软件平台，集防火墙、防DDOS、入侵保护（IPS）、反垃圾邮件、P2P阻断和限流、IM软件控制、3G接入、L2TP/IPSEC/SSL/MPLS VPN 等特性于一体, 专为中小企业、大型企业分支机构、运营商营业网点、以及网吧出口网关提供高性能的安全防护，帮助企业提升工作效率，是中等及中小型企业网络的理想安全防护设备！产品系列E200E-BE200E-C/F产品特点中低端统一安全网关的集大成者---一机多能，提高效率，节省投资E200E系列集防火墙、防DDOS、入侵保护（IPS）、反垃圾邮件、P2P软件阻断和限流、IM软件控制、L2TP/IPSEC/SSL/MPLS VPN于一体，真正把主流安全功能集成在一台设备上，有效帮助用户提高安全防护能力，提高办公效率，节省投资。
领先的嵌入式多核架构---高性能的用户体验E200E用先进的嵌入式多核架构，性能远远领先于其他普通架构，确保IPS/反垃圾邮件/P2P阻断与限流/NAT/ASPF/防DDoS/VPN等多种业务高速并行处理，特别是为UTM功能的流畅使用提供了性能保证。
完整的VPN解决方案---适应多种业务加密传输要求E200E系列为用户提供了GRE、L2TP、IPSec、SSL、MPLS等多种VPN组网技术，同时，E200E系列内置了高性能硬件加解密芯片，使产品加密性能在同档次产品中处于领先位置；E200E系列支持DES、3DES、AES等多种加密算法，能够为用户提供高强度的加密传输保障，同时，E200E 支持IKEv2协议，强化了用户认证、报文认证、NAT穿越等功能，消除了中间人攻击和拒绝服务攻击隐患。
接口类型丰富、接口密度大---满足用户灵活组网需求E200E-B除了提供固定9FE，还提供1个MIC扩展插槽，MIC扩展插槽可以选配1*FE、1*E1/CE1、5*FE-SW、1*ADSL2+、1*SA等接口，E200E-B最大接口密度可达14FE；E200E-C/-F除了提供2*Combo GE接口，还提供4个MIC扩展插槽和2个FIC扩展插槽，MIC扩展插槽可以选配1*FE、1*E1/CE1、5*FE-SW、1*ADSL2+、1*SA、1*WiFi等接口、FIC扩展插槽可以选配1*GE、2*E1/CE1接口卡，整机最大接口密度可达4GE+10FE。
低压电力线载波通信技术嘿，咱今儿个就来唠唠低压电力线载波通信技术。
你说这玩意儿神奇不神奇？就好像是在那错综复杂的电力线里藏了无数条信息高速公路！想象一下，家里的电线不再仅仅只是传输电能的通道，还能同时传输各种数据和信息。
这就好比是本来只能走马车的小道，一下子变成了能跑各种豪车的大马路！以前咱得专门拉各种通信线，现在可好，直接利用现成的电力线，多省事啊！这低压电力线载波通信技术啊，就像是一个默默无闻的大功臣。
它悄咪咪地在幕后工作，让我们的生活变得更加智能和便捷。
比如说，家里的智能电表，不就是通过它来传递数据的嘛！你都不用人工去抄表了，它自动就把数据给传上去了，多厉害呀！而且哦，它的应用可广着呢！在智能家居领域，它能让各种设备之间轻松沟通，实现各种联动。
你想想，你还没到家呢，就能提前让家里的空调打开，等你一进门，哇，那叫一个凉爽！这不比你到家再开空调舒服多啦？这都是低压电力线载波通信技术的功劳呀！再看看那些工厂、企业，有了它，各种设备的监测和控制也变得更加简单高效。
不用再拉一堆乱七八糟的线了，直接利用电力线就行，这得省多少事儿啊！它就像是一个神奇的魔法，让原本普通的电力线变得充满了无限可能。
这技术是不是很牛？咱就说，要是没有它，咱的生活得失去多少便利呀！你说它怎么就能这么厉害呢？其实啊，这都是科技人员们努力钻研的结果。
他们就像一群勤劳的小蜜蜂，不断地探索、尝试，才让这低压电力线载波通信技术变得越来越好。
咱可不能小瞧了这技术，它虽然不声不响的，但却在默默地为我们的生活添砖加瓦呢！以后啊，说不定它还能给我们带来更多的惊喜和便利。
咱就好好享受这科技带来的福利吧，哈哈！你说是不是这么个理儿呢？反正我觉得这低压电力线载波通信技术真的是太了不起啦！。
低压电力线载波通信技术研究与应用作者：解然刘晓民陈鑫豪曹馨方来源：《中国化工贸易·下旬刊》2018年第06期摘要：低压电力线载波通信技术能够实现对配电网的充分利用，并达到良好的数据信息传输效果，在医疗、抄表、智能家居等多个领域都有着非常广泛的应用。
本文对低压电力线载波通信技术进行了简单的介绍，同时对扩频技术、正交分频复用等低压电力线载波通信的关键技术进行了分析，并对这一技术在各领域中的应用进行了探讨。
关键词：低压电力线；载波通信技术；载波芯片近年来，低压电力线载波通信技术在我国迅速发展起来，电力载波通信的速率、传送数据量、抗干扰能力等都得到了极大的提升，这不仅为电力载波通信市场化奠定了物质基础，同时也对低压电力线载波通信技术在各个领域中的应用起到了很大的促进作用，因此，对于低压电力线载波通信技术及其应用的研究是非常具有现实意义的。
1 低压电力线载波通信技术概述低压电力线载波通信技术通常是指以已有配电网为传输媒介，同时利用专用调制解调器将数据信号调制到一定的载波频率上，进而使数据信息在电力线上实现传输与交换的一种通信技术，这种技术出现于二十世纪二三十年代，最初被用来进行电话信号传输，后来随着技术的不断成熟与发展，低压电力线载波通信技术逐渐开始向配电网自动化以及进户线路等领域，并取得了比较良好的应用成果。
2 低压电力线载波通信的关键技术分析合适的物理层调制方式对在电力线载波信道中实现可靠的数据传输十分重要，而具体的调制技术则可分为直接扩频、跳频扩频、正交频分复用几种。
2.1 扩频通信技术扩频通信技术主要是通过牺牲信号带宽资源的方式来提高通信性能，从而使系统能够达到通信效果，简单来说就是注入一个具有更高频率信号，且能够将基带信号扩展到更宽频带内的通信系统。
这种扩频通信技术还可具体分为直序扩频与跳频扩频两种，其中直序扩频需要利用具有一定码长的PN序列来表示发送的低速数据符号，从而将低速数据流变成高速码流，并实现频谱扩展。
一种适合中国电力网的通信电路一种适合中国电力网的通信电路一、芯片研发背景电力网是一个近乎天然、入户率绝对第一的物理网络。
而现有的功能仅仅是传输电能，如何利用网络资源潜力，在不影响传输电能的基础上，实现窄带或宽带通信，使之成为继电信、电话、无线通信、****通信之后的又一通信网，是多年来国内外科技人员技术的又一目标。
要使电力网成为又一个新的通信网技术手段只有载波通信。
电力线载波通信又分为35KV以上的高压载波通信；10KV配电网的载波通信和民用（400V以下）电力线载波通信。
在技术上高压载波通信主要为业内业务通信。
由于网络专一性，其简单的数据通信国内外已基本成熟。
进入千家万户的民用低压电力网才是最大的通信物理网络。
但在该网络上实现通信一直是全世界科技工作者的研究课题。
由于在低压电力线上实现通信有许多技术难点：如网络不规范、节点多、隔离多、随机干扰等。
也可以说民用电力线路阻抗对通信而言是一个不确定、无规则、随机干扰，网络特性呈拓扑特性的非标准通信网。
在技术上带来很大难度，成为通信领域上的一大挑战课题。
近10年来，美国、英国、德国、以色列、中国等国的科技人员一直从事这方面的技术研究与开发。
到目前为止，国内外已有一些企业开发出了用于电力线载波通信的产品：如开发的电力线载波抄表系统在技术上取得了可喜的进步和成功，但尚未能符合用户使用要求，由于专用芯片的原因，抄表系统的抄到率最高仅能达到90%左右。
尽管如此，目前我国在该方面的技术属先进行列。
实践证明用进口通用通信芯片不可能实现我国民用电力网的可靠载波通信。
但是随着市场需求和技术的发展，将来的民用电力线载波通信必将成为一个很大的通信网，是众商家瞄准的市场。
在电力线上实现数据通信，人们进行了很多尝试。
电力线作为一种通信传输介质，具有可变信号衰减、阻抗调制、脉冲噪声以及等幅振荡波干扰等不利于数据传输的特性。
为了排除这些干扰，目前利用电力线进行通信的产品中，主要使用窄带通信方式和扩频通信方式。
低压电力线载波芯片LME2210BLME2210B是力合微电子推出的OFDM/FSK双模式电力线载波芯片。
在FSK模式下，该芯片完全支持吉林省电力公司用电信息采集系统互连互通电力线载波方案。
在OFDM模式下，LME2210B 采用四频率正交多载波技术，兼容LME2210，在大大提高载波通信数据速率的同时，具有对电力线信道自适应能力，以及较强的抗噪声和干扰能力。
LME2210B芯片内置MCU，可以运行用户定义的载波通信协议及应用程序。
LME2210B芯片集成宽动态范围自动增益控制接收前端放大器，低功耗设计，使用简单、方便。
特点及主要技术指标：∙在450kHz 频段内支持用户设置的载波工作频点。
支持吉林模式421kHz 载波频率∙调制方式：OFDM(四载波)，以及吉林模式FSK∙通信速率：OFDM模式下2400bps, FSK模式下符合吉林互连互通要求∙芯片内置MCU，以及48KB 程序存储FLASH∙芯片内置模拟接收前端，使用方便∙即使在FSK模式下也不需要外部FSK解调芯片(例如MC3361)∙发送方式：工频过零点同步发送∙串行通信接口OFDM低压电力线载波芯片LME2980OFDM已成为国内外第二代低压电力线载波通信的主流技术。
LME2980是国内首款OFDM低压电力线载波芯片, 针对国内电网环境及低压电力线载波通信应用需求而优化设计，具有国际领先的技术及性能。
OFDM与采用单频点、简单调制（BPSK或BFSK）的第一代载波技术相比具有以下主要特点：1) 抗干扰能力强，对电网信道具有自适应能力，通信可靠、稳定。
这主要是由于OFDM采用多个正交子载波（通常数百个甚至上千个）同时传输数据。
而第一代载波技术只使用一个频点。
2) 通信速率高，因而通信效率高，实时性强。
OFDM典型的通信速率在几十kbps，而第一代载波技术大都在500bps以下。
LME2980支持500 kHz 低压电力线载波通信专用频段, 在此频段内用户可根据实际应用需求选择并设置工作频点及带宽。
2mhz~12mhz低压电力线高速载波通信系统检验方法如下：•中继功能测试。
将被测载波通信设备的信号通过载波分离器实现与供电电源的分离和耦合，通过程控衰减器衰减量的变化实现对分离出的载波信号的调节，从而使相邻的被测载波通信设备的通信能够刚好进行，而不相邻的则不能实现直接通信。
•不同Un下的抄收成功率测试。
将载波通信设备的工作电源电压的变化利用调压器实现，在1.2Un、0.8Un、和0.7Un三种状态下检验载波通信设备能否进行正常通信。
•功耗测试。
在载波信号发送时进行功耗的测量就是功耗测试中动态和静态的区别，电参量测量模块是主要的测量工具，其可利用电磁感应的原理实现对载波设备的电流采集，并可利用电参量测量模块实现对载波通信设备的电压采集，在此基础上就可以实现对载波设备功耗的测试。
