摘要：介绍了依据电力载波智能点灯体系的规划由来和体系计划，并扼要说明晰其电气结构，作业原理、技能特色及运用作用。体系运用电力线作为通讯前言，由硬件电路、单片机接口电路和其它接口电路组成。选用轮询应对和载波侦听的主从通讯方法，可完成对多个节点的实时会集监控。
关键词：信号；载波侦听；智能；电力载波通讯
电力线载波通讯是运用电力线作为信息传输前言进行语音通讯或数据传输的一种特别通讯方法，电力线载波通讯技能已在许多国家和地区得到运用，它直接运用现有的电网线路，不需求额定铺设电缆，又不占用名贵的无线频谱资源，因而得到不断的开展，其广泛运用于主动抄表体系、智能家居拧制、智能楼宁操控、交通讯号灯操控等范畴。
智能铁路信号点灯体系是铁路行车信号的灯丝主动转化设备，是确保铁路行车安全的重要信号器件，是集沟通点灯、灯丝转化、毛病定位报警为一体的多功用智能点灯体系。目前我国铁路商场巾现有的智能点灯体系首要是以运用继电器接点经过报警线传输信息，这种方法存在两个以上现场点灯单元一起毛病，就不能精确的定位出毛病灯的具体位置，为了处理上述问题，学习电力线载波通讯的特色，咱们提出了依据电力线载波的智能铁路信号点灯体系。该体系选用电力线载波通讯技能，以车站的监测主机为中心构成主从式通讯网络计划，完成铁路交通讯号灯体系相关数据的传送。
1 体系计划规划
电力载波智能铁路信号点灯体系由室外点灯单元和室内会集监测总机构成，室外点灯单元经过专用继电器切换主灯丝和副灯丝，检测电路经过检测继电器接点的状况来检测主灯丝和副灯丝的作业状况，并将主灯丝和副灯丝的作业状况信息供给给室外点灯单元的处理器，现场点灯单元的处理器经过调制电路将灯丝作业状况信息发送到电力线上，再经过电力线传送到室内会集监测总机，完成会集报警和毛病定位。
2 体系原理规划
室外点灯单元：由变压器和继电器构成电源体系，是供给铁路信号灯的沟通电源，由电力载波模块、单片机STM8S103和检测电路构成监测体系是监测铁路信号灯作业状况。主电路与检测电路彼此阻隔，只经过光电信息交流，使主电路不受其它要素的影响，最大极限的确保了主电路的安全性。
室内会集监测总机：首要由电力载波模块、单片机STM32F、液晶显现、按键接口和上传通讯电路构成监测体系。其网络电气结构原理框图如图1所示。
电力载波智能铁路信号点灯体系因为室内会集监控主机有四路检测通道，每路检测通道最多设置64个现场点灯单元的寻址地址，选用的是群呼一答的通讯方法，即每次一起呼叫4个通道同一位序的灯，应对每次只能按通道的不同依序应对相关位序的灯，且每一个灯都要呼叫应对两次，接连两次呼叫无应对即为毛病状况，这种方法需求在运用前把站场中一切的点灯单元按各自地点通道分类，并别离编码，各通道的点灯单元编码后都需求与现场实在灯称号逐个对应，毛病时只显现灯的称号，不显现编码序号，现场点灯单元的编码地址与现场灯的实在称号需求在现场运用前先进行调试，依据现场状况逐个设置确认，没有装置灯位的地址码不必呼叫，直接越过，进行下一次的循环。
2．1 室外点灯单元电路规划
室外点灯单元原理框图如图2所示，体系以单片机为中心处理器，包含电源办理电路、灯丝毛病检测电路、供电毛病检测电路、接口单元电路和电力线载波模块构成。毛病检测电路首要是检测主、副灯丝的状况并将检测的状况告诉单片机；电源检测单元首要检测灯丝的供电状况并将成果传送给单片机；电源办理单元担任整个体系的电源处理；经过接口单元，操作人员能够设置室外点灯单元的物理地址等信息；
电力载波模块能够将检测到的数据信息与电力线信道匹配并传送。
专用载波模块是选用FSK调制技能的高度集成的电力载波模块，内部集成了发送和承受数据的一切功用，包含防雷、功率放大、电压／电流主动操控、耦合接口等，大大简化了运用电路，所以单片机与载波模块的接口电路如图3所示。
载波模块单片机机操控端由RX、TX、R／T 3个端口构成，满是TTL电平，TX接单片机TXD端发送数据，RX接单片机RXD端接纳数据，R／T为接纳／发送操控端，接单片机P1．0口，R／T为高时载波模块处于接纳状况，R／T为低时处于发送状况。
2．2 室内会集监测总机电路规划
室内会集监测总机的原理框图如图4所示，选用最新的Cortex-M3核的ARM处理器STM32为主操控器，包含电源办理单元电路、LCD显现单元、声光报警单元、键盘输入接口、CAN接口电路、时钟电路。电源办理单元担任整个体系的电源处理，用户能够经过按键对室内机操作，电力线载波模块能够将检测到的数据信息与电力线信道匹配并传送，CAN接口模块能够完成数据接入。
因为铁路行业标准要求主电路与检测电路的电源不能混用，所以监测总机还具有经过一对电缆芯线对现场一切监测节点供给电源并在电源线上传输信息的功用。监测总机经过变压器先使AC220V变为AC50V，再经过热敏电阻避免冲击电流后，经整流桥滤波后输出，为确保牢靠性，本规划选用两路电源直流并机输出，如图5所示。
3 软件规划
监测总机和现场点灯单元各自运转程序，软件规划均选用模块化，整个程序包含初始化、主从通讯、数据收发处理、按键及I／O口，液晶显现、CAN总线上传通讯等程序模块。规划内容较多，下面首要介绍主从通讯规划。
因为电力线载波通讯的运用中大多是半双工通讯，主从通讯只能选用轮询应对方法，即主节点顺次向各从节点发送查询指令帧，方针节点接纳到后发送应对帧，主节点有必要接纳到该应对，才干向下一个节点发送查询。假如从节点较多，则耗时较长，影响实时性。本规划除了选用轮询应对方法外，还增加了载波侦听方法，能够进步信道的运用率。具体办法是一切节点向电力线上发送数据前，先履行载波侦听算法：检测PD状况，若PD=0，则先不当即发送数据，而延时必定时刻，再检测PD状况，若为低电平，此刻才发动发送；若PD=1，则接连监测PD状况，直到转变为低电平后才进入延时阶段；若一起有多个节点妄图发送信息，延时最短的节点能够最优先发送信息，其他延时稍长的节点在延时完毕后，便会发现PD已经是高电平了，信道被占用，需求等候下一次发送时机；若现场点灯单元在非查询期间有报警发生，仍可优先取得通道，向电力线发送报警信息，然后进步体系的突发呼应时刻。相关程序流程图如图6所示。
4 完毕语
以轮询应对和载波侦听相结合的方法是电力载波通讯技能运用在实时性要求较高的范畴供给了有用处理计划。介绍了电力载波智能点灯体系，以电力线为传输介质，能够完成铁路信号灯的实时会集监控，在实践运转中，会集报警和现场点灯单元的有用通讯间隔达到了1 200 m，数据传输安稳牢靠，呼应敏捷。
