本发明涉及对或关于远程监视和信令的改进，尤其(但不仅限于)是 涉及与监视诸如街道设备的电气设备的电网信令有关的改进。

此前我们的申请GB 2 291 993公开了监视和控制电气装置(具体为街 道设备但不仅限于此)的工作情况的方法和装置。

根据本发明的第一个方面，我们提供一个机架单元，该单元包括一个 机架，该机架包含一个适用于提供某种功能的电气装置，适用于监视电气 装置的物理参数的监视装置，和适于从监视装置接收指示上述物理参数的 参数信号，并且输出经过处理的参数信号的本地处理装置，上述输出参数 信号适于被传输到一个远程单元，该远程单元不是上述机架单元的一部 分，而是远离机架。

本地处理装置最好具有下述特性a)至j)中的至少一个特性：

a)本地处理装置具有一个存储器，该存储器存储表示装置工作时间的数 据，但不保存本地处理装置监视的至少某些其它数据；

b)本地处理装置适于按照事件驱动的方式向远程单元发送信号，即在 上述参数发生预定的状态变化或接收到一个通信请求时，才进行发送；

c)本地处理装置具有一个可以通过硬件配置的地址；

d)本地处理装置适于通过在不同时间域内多次重复的短脉冲的方式发 送数据；

e)本地处理装置适于连续监视参数状态并且对预定的设置点作出反 应；

f)本地处理装置适于在低供电水平下工作；

g)本地处理装置适于通过多级(例如5级)预发送/接受检查来保持数 据一致性，其中在从本地处理装置向远程单元发送数据之前进行这种检 查；

h)本地处理装置所进行的通信是半双工的，本地处理装置具有发送或 接收数据的能力，但不能同时进行发送和接收；

i)本地处理装置单元适于控制远程命令的加载；

j)本地处理装置具有直接从上述装置的电网电源中取得模拟信号的能 力；

本地处理装置最好具有特性a)至j)中的至少2个，3个或4个特性。 本地处理装置可以具有所有的特性a)至j)。

本地处理装置也可以具有特性h)，即通过在发送之前模数转换成单个 的ASCⅡ字符，本地处理装置适于以10位的分辨率传输数字或模拟数据， 其中该分辨率的精度高于+或-1％，在本地处理装置中进行数字解释并且 不需要解码和转换即可直接从获取点读出明语英文，本地处理装置适于接 入专用软件封装。

综合上述特性，我们可以提供比前面具有类似信号强度的系统具有更 大范围的电网信令系统。

下面将结合街道设备讨论本发明，但本发明具有更广泛的应用。根据 本发明一个最简单的形式，可以通过一个到供电电缆的连接来操作诸如街 灯的街道设备，其中上述电缆向灯杆供电。灯杆向包含一光源的发光单元 或发光设备提供支撑。电缆的供电控制灯的打开或关闭。

电气设备可以是一个适于提供光线的光源。机架可以是一个发光设备 (发光单元)。

众所周知，为了使街灯正确照亮一个区域，需要进行某种检测以便确 定街灯是否工作。常见的故障包括保险丝熔断或光源坏了，并且在以前雇 用成队的人员巡查一个区域以便发现不能工作的街灯(并且接着维修或报 告故障)。在许多情况下不期望进行人工检查。例如，如果一个街灯在打 开状态和关闭状态之间循环切换，那么工人可能在街灯打开时经过，没有 注意到这个街灯有故障。

某些检查人员可能不如想象得那么可信，并且许多情况下宣称在巡视 检查灯杆，但事实上却不是。为光源提供监视装置具有不用再雇用成队的 检查人员的优点。

这样就允许发光单元进行自监视并且可以不再雇用成队的人员监视街 灯。通过在发光单元上(而不是在灯杆基座中)提供监视装置，监视单元 可以被安全地转移到破坏者不能接触到的地方。与分立的发光单元和监视 或控制单元相比，提供自包含单元的另一个优点是减少了费用。当安装新 的灯杆时，一个杆顶单元或发光设备必须被安装到垂直的灯杆上，并且安 装自检测装置信令发光设备的时间不多于安装一个标准设备的时间。配线 工作是相同的。

在发光单元中，本地处理装置从监视装置接收信号并且分别向远程单 元发送信号。因而其本身可以处理监视装置的信号并且不需要在相当长的 距离上发送所有的原始，初始数据。这样，在对其进行处理时，监视装置 的信号应当很少发生冲突并且具有较少的噪声。并且，本地处理装置可以 只在某些时间上，例如在任何其它本地处理装置没有访问远程单元时，或 者以固定的间隔，例如每小时或每天向远程单元发送其信号。本地处理装 置可以周期性地轮询远程单元并且只在接收到回送的下载信号时发送其处 理的数据信号(反之亦然，远程单元可以轮询机架单元)。由于本地处理 装置可以处理信号并且在本地存储相关数据，例如静态数据，所以不需要 本地处理装置进行连续轮询。

可以使本地处理装置能够连续或在预定的时间上监视来自监视装置的 信号。类似地，远程单元可以连续或在预定的时间上接收来自本地处理装 置的信号。本地处理装置(或远程单元)可以只存储有关满足预定原则的 信号的数据。本地处理装置可以过滤出一些数据并且不向远程单元发送涉 及所有监视装置信号的信息。例如，在灯杆中，多数电灯的故障出现在开 灯后的头30分钟内。本地处理装置(或远程单元)可以只在开灯后一段预 定的时间(例如30分钟)内记录指示灯杆单元性能的数据。可选地，或者 作为补充，本地处理装置可以监视监视装置信号，但不记录有关监视装置 信号的数据(前向发送到远程处理器)，除非它们超出(或落入)预定的 范围或数值。可选地，如果信号超出(或落入)预定的范围或数值，远程 处理器可以接收信号但不记录信号。

例如，一个灯杆具有正常的工作状态。可以设置监视装置使之忽略处 于正常水平或者在“正常”状态的允许偏差范围内的信号。如果监视装置 正在查看灯杆中一个具体的电阻上的电压，则可能忽略例如5V±0.5V (20％的容限)范围的信号。如果信号落在一个允许的范围之外，则本地 处理装置记录涉及信号的信息并且及时向远程单元发送信号。可以设置本 地处理装置，使其不用等待其正常的轮询时间，便在接收到一个不可接受 的信号时，或者在确定范围外传感信号不是错误信号时，即可轮询远程单 元。本地处理装置最好处理其接收的多个监视装置信号，并且根据这些监 视装置信号，本地处理装置最好向远程单元传送合适的信号。例如，本地 处理单元可以接收并处理：a)指示一个点上的电压的信号；或b)指示第二 个点上的电压的信号；或c)指示一个点上的电流的信号；或d)指示温度 的信号；或e)指示压力或任何其它参数的信号；或f)指示a)到f)的任意组 合的信号。

远程单元可被用户查询，最好是远程查询。

本地处理装置通过电网供电电缆从远程单元接收信号。本地处理装置 可以操作一个控制单元以便在打开和关闭状态之间控制光源(在装置为光 源时)。可以根据沿电网供电电缆下行发送的信号进行这种控制。本地处 理装置也可以沿电网供电电缆向远程单元回送信号。这样做的优点是允许 本地处理装置监视光源的操作并且向远程单元回送信号以便指示故障。还 有一个优点是远程单元可以向本地处理装置发送信号，并且可能控制光源 的操作。

到目前为止，已经认识到可以提供独立的控制/监视信号处理单元。尤 其是以适于安装在街灯基座，其它电灯支撑装置或电气装置中的形式提供 控制/监视/信号处理单元。接着，这种单元被重新调整以便适应标准的电气 装置，例如街灯。这样的系统非常适合于重新调整的应用，其中标准控制 单元(可能在街灯灯杆的基座上)被新的控制/监视信号处理单元取代。

光源可以包括一个白炽光源，荧光灯，SOX,SON,MN，或其它 光源。

在一个实施例中，本发明把光源和本地处理装置(和监视部件)都放 在单独的单元中，该单元是一个发光设备。在另一个实施例中，可以把本 地处理装置放在一个断路单元中，例如象在我们以前的专利申请GB 2 261 116中所公开的那样。

本地处理装置可以发送一或多个表示远程单元的参数信号的信号。这 样的优点是可以把远程单元调整到正在监视的各种物理参数上。

机架中最好包含控制单元。这样做与将其它部件包含在机架中相比具 有相同的优点：易于安装，使破坏者接触不到，等等。

本地处理装置可以通过向光源供电的电网电源接收信号，并且根据信 号控制光源。这样可以使光源易于控制和监视。

机架单元也可以包括一个可视指示装置。该指示装置可以产生表示光 源(或其它电气装置)物理参数的可视输出信号。例如，可视指示装置可 以包括一个LED，当电灯应当打开时LED被点亮。这样做的优点是易于 发现是否有故障；如果LED被点亮但光源没有亮，则存在故障，如果只是 LED未被点亮，则不能明确是否有故障。

可视指示装置也可以指示远程单元正在与本地处理装置进行通信(反 之亦然)。这样做的优点是，当试图发现系统中的故障时：可以立即发现 是否存在通信中断-可视指示装置会指示没有进行通信。

监视装置可以在光源被点亮之前和/或之后监视电网电压。监视装置也 可以在用于保护光源的保险丝之前和之后监视光源上的电压。监视装置也 可以监视通过光源的电流。监视装置可以包括多个传感器，每个传感器均 监测光源的不同参数。传感器最好包括用于测量通过电流和提供给电灯(或 其它电气装置)的电压一个电流传感器和一个电压传感。提供检测上述参 数的传感器/监视装置的优点是能够确定光源(或其它电气装置)的正确工 作状态。

监视电流的监视装置最好可以测量8w到1.2kw范围内的负载电流。用 户可以设置这个范围。发光单元最好具有80和260伏交流电压之间的一个 工作电压。

最好为发光单元提供对B.S.I.class B(6kv1.2x50us)的输入电涌保 护。对发光单元的交流供电的频率最好在45-65Hz的范围内。交流供电频 率最好接近50Hz。由于在市场遇到的典型条件下允许使用单元，所以提 供可以在这种条件下工作的发光单元是很好的。如果允许这样的输入范 围，则也可以在多个国家/区域使用这种单元。

本地处理装置或远程单元可以监视光源被点亮：即正在发光的时间。 这样做的优点是允许控制发光单元的公司/实体确定光源在发生故障之前是 否满足规定的工作时间。

本地处理装置和远程单元也可以被用于半双工通信。这可以保证突发 的数据通信。

可以通过多种方式监视发光单元中的电流。用户可以设置监视方式。 一种可能的方式是测量发光单元的，包含通过一个镇流器，一个电容器和 光源的电流的总电流。用户可设置特性的优点是提供了能够灵活的，满足 各种用户需求的设备。

远程单元和本地处理装置可以被用来把出现在电网供电电缆上的信号 调制到接近135kHz的载波频率上。这个频率可以是一个相对对噪声不敏 感的频率。

远程单元和本地处理装置可以引入锁相环(PLL)，这种锁相环保证 系统可以“锁定”到载波频率上。

在架设长电缆时我们遇到的问题是在电网供电电缆上存在电压降。这 种电压降对可靠的通信有恶劣的影响，而提供PLL可以克服这个问题。

可以为远程单元提供一个存储器装置。存储器装置可以记录从本地处 理装置发送到远程单元的信号。这样做的优点是可以建立发光单元(或者 在把本发明应用于不同于发光单元的其它装置时的其它电气设备)的操作 历史记录，其中可以检索该记录以便检查发光设备如何工作。

存储器装置可以有将近8千字节。可选地，在一个改进版本中，存储 器装置可以有将近16千字节。这些长度可以提供方便的存储器装置，空间 足够存储合适数量的数据。

本地处理装置最好是一个微控制器。

微控制器最好被封装在一个诸如树脂块的容器内。这样可以保护微控 制器部件和相关的转换电路。至今为止无法想像在诸如用于街道设备的监 视器或控制单元的高容量产品中能够将一个微控制器部件封装在一个保护 容器内。如果伴随微控制器芯片的相关便宜电子器件出现什么问题，则可 以方便地打开在装置之外安装了微控制器和相关电路的电路板并且查看是 否可以维修电路板。通过把部件封装在容器中，维修的可能性便不存在。 这意味着一个1便士的电阻的故障会使2磅-3磅的微控制器无法使用。到目 前为止，这意味着至少在高容量，费用可观的产品中没有将微控制器封装 在树脂中。通过使用商用微控制器，它们可以是一次性的。实际上，对待 本发明这个方面的另一方式是一次性监视器部件，该监视器引入封装在树 脂内的，适用于监视器并且处理来自电子装置的信号的一个微控制器和相 关电子电路。

通过采用一个微处理器而不是微控制器，我们可以使监视装置更小。

监视大量诸如灯杆的电气设备的另一个相关问题是最终用户需要知道 哪个单元出现了问题(以便派人去维修)。因而需要各个设备(或设备组) 指示其本身的标识。一般是通过在本地监视设备中配置一个编码略有不同 的微芯片来做到这点。与各个灯杆有关的本地监视单元对其信号进行编码 以便远程单元能够识别，并且能够知道信号所涉及的灯杆。这种方式可以 很好地工作，如果本地监视器中的微芯片不出现故障。为了更换微芯片， 工程师必须逐次与微芯片的制造商联系，为制造商提供故障微芯片的标识 并且请制造商使用相同的标识码对另一个微芯片进行编码(以便远程处理 器仍然把信号与正确的灯杆联系起来)。接着工程师必须替换部件到达并 且到现场进行更换。这样，工程师通常要去灯杆那里两次(一次是确定芯 片发生故障，另一次是更换芯片)并且需要等待三周或更长时间以便收到 替换芯片。

最好为本地处理装置提供一个标识码单元，并且保证可以从本地处理 装置中取出标识码单元并且可以重新用在一个新的本地处理装置上。

这允许我们使发光单元的所有本地处理装置均相同，不需要为其分配 一个标识码，因而节省了这些单元的费用。并且，由于本地处理装置均相 同，如果有一个本地处理装置在现场发生故障，则工程师可以为电气设备 携带一个空闲的本地处理装置，并且可以替换原有的本地处理装置，接着 从旧的发光单元中取出标识码单元并且把它连接到新的本地处理装置上以 便建立一个新的，具有相同码单元的发光单元。

码单元可以被认为是一个码键。在一个更优的方案中，标识码单元包 括多个连接成员，这些连接成员适于和本地处理装置上提供的多个互补连 接成员配合使用，其中保证在码单元被安装在本地处理装置上时，根据码 单元的结构可以在某些互补连接成员之间构成电子连接。

除了使用电子连接提供编码之外，还可以使用任意合适的连接(例如 光编码)。本地处理装置必须根据码单元简单产生一个编码信号。

码单元最好使其连接成员具有多个有线连接部件。如果这些部件构成 了码单元的全部电子部件，则很少会出现故障，这意味着工程师几乎不需 要更换故障码单元。

最好是，为了对一个原型码单元(proto-code unit)进行编码，用户 在使用该单元时在码单元的成对连接成员之间连上，或最好是断开，一或 多个连接。例如，可以为原型单元提供连接8对连接成员的8条线。工程 师可能有一个断开码单元，他(根据其记录)已经知道原来的情况是连线1, 6和7断开，连线2,3,4,5和8走动。因而他通过使用诸如小改锥的 合适工具断开连线1,6和7，使用与原来的码单元相同的编码对该原型 码单元进行编码。可选地，可以提供手动开关以便建立或断开连接。

远程单元可以接收来自多个上述本地处理装置的信号。

最好有一个机架单元，该单元包括适于和互补安装装置配合工作的连 接装置。安装装置可以被装在一个立柱(可以是一个灯杆)或其它类似的 结构上。连接装置可以允许用户相对容易地安装机架单元。

最好提供与立柱(或其它类似结构)的电子供电装置相连的电子连接 装置。这样的电子连接装置允许用户简单地安装机架单元，接通供电，并 且提供一件能够通过其电网供电线监视/控制的电子装置。

根据本发明的第二方面，我们提供了一个允许远程监视电气装置的方 法，其中包括提供一个机架装置，该装置包括电气装置，一个处理装置和 一个监视装置，令监视装置监视电气装置的至少一个物理参数，向处理装 置输出表示物理参数的参数信号，并且令处理装置向远离机架装置的一个 远程单元传送经过处理的参数信号。

本方法最好包括令本地处理装置-远程传感器接口完成一或多个下述工 作：

a)本地处理装置监视表示上述参数的信号，但不存储传感器传送的所有 数据，而是在本地处理装置中存储涉及电气装置已经工作的时间的数据；

b)本地处理装置按照事件驱动的方式向上述远程传感器发送临时存储 的数据，即在监视参数发生状态变化或从远程单元接收到一个通信请求 时，进行发送；

c)在不同时间域内以多个(例如3个)短脉冲的方式从本地处理装置向 远程单元发送数据；

d)本地处理装置连续监视其本身的参数状态并且对到达或通过预定设 置点的参数作出反应；

e)通过包括a)至f)中一或多个操作的多级预发送/接受检查来保持从本 地处理装置发送到远程单元的数据的数据一致性；

f)保证接收信号在一段最少时间(例如100毫秒)内连续出现；

g)保证第一位是初始化本地处理装置的所有接收缓冲区的特殊ASCⅡ 字符；

h)保证本地处理装置接收的信息的后续位标识该装置的地址；

i)保证信息的后续位包含一个预定的ASCⅡ字符和一个命令数字；

j)保证远程传感器接收的数据流具有预定的速度(例如300波特)，使 用任何额外的或非ASCⅡ字符重新设置远程单元的接收缓冲区为0，并且 需要重复发送；

k)在本方法中，通过在发送之前模数转换成单个的ASCⅡ字符，本地 处理装置和远程单元以10位的分辨率传输数字或模拟数据，其中该分辨率 的精度高于+或-1％，在本地处理装置中进行数字解释并且不需要解码和 转换即可直接从获取点读出明语英文，以便数据被直接接入专用软件封 装；

l)在本地处理装置中，与远程单元进行的通信是半双工的，各个单元具 有发送或接收数据的能力，但不允许监视单元同时控制远程命令的加载；

m)本地处理装置具有直接从电气装置的电网电源中取得模拟信号的能 力；

n)在本地处理装置中对通过上述电气装置的负载电流进行模拟R.M.S. 读取。

本方法最好包括执行a)至n)中的至少2,3,4,5,6,7个，更 多或全部的工作。

提供包括电气装置的独立机架的优点是可以提供安全保险的安放电气 装置，监视装置和本地处理装置的方式。

电气装置可以是一个适于产生可用光线的光源。机架可以是一个发光 设备。

本方法最好是一种远程监视街道设备或街灯的方法。

本方法最好包括把电气装置的机架装置连接到已经提供的安装装置 (例如灯杆)上。这样可以提供便宜有效的连接具有被监视能力的电气装 置(例如街灯)的方式。

本方法还可以包括提供一个仅仅需要被连接到电网供电电缆的机架装 置，以便为使用中的电气装置(例如街灯)提供被远程监视的能力。这样 的方法不仅可以便宜有效地提供可以被远程监视的电气装置(例如街灯)， 而且可以把昂贵的监视装置和本地处理装置安放在远离破坏者的地方。(被 安放在高出街道地面10米的机架装置中)。

本方法可以允许一个单独的远程单元监视多个电气装置。这样做的优 点是可以更有效地为各部分被监视的电气装置提供一个单独的远程单元。

本方法可以包括修改电网供电电缆上出现的信号以便允许本地处理装 置与远程单元进行通信。这样可以提供一个简单的通信方法。

电气装置的第一部分的本地处理装置可以监视电网供电电缆上的信 号，从而保证在电气装置的第一部分的本地处理装置与远程单元通信时， 与电气装置第一部分相同的远程单元所监视的电气装置的不同部分(第二 部分)上的本地处理装置不与远程单元通信(或者远程单元不与电气装置 的第二部分通信)。这样可以保证不会因为两个本地处理装置试图与远程 单元通信而导致信号丢失。

本方法还可以包括在电气装置中提供控制装置，通过来自远程单元的 信号对其加以控制。这样做的优点是远程单元可以控制并且监视电气装 置。

远程单元可以向本地处理装置提交命令。这样可以控制本地处理装置 和/或控制装置，因而可以对电气装置进行操作。

这样可以允许通过一个单独的命令来影响多个电气装置。

可选地，或者附加地，远程单元可以提交只影响特定的本地处理装置 和/或控制装置的命令。这样做的优点是可以单独控制部分的电气装置。

本方法可以包括从远程单元提交命令，该命令按顺序激活与远程单元 通信的电气装置。例如可以逐个打开一排街灯直到全部被打开。这样做的 优点是可以减少输入涌动电流，从而增加电气装置的寿命。

远程单元还可以提交命令以便在特定的时间关闭(或减少电流)电气 装置(例如街灯)。这样做的优点是可以减少能耗。

本方法可以包括数次(最好是多次，或许是三次)进行远程单元和本 地处理装置之间的通信(反之亦然)。这样可以允许接收设备重组受到噪 声破坏的接收信号通信。(每次发送通信时都以相同方式受到噪声的影响 是不太可能的，因而每次破坏的都应该是信号的不同部分。通过比较不同 的通信，应当可以确定受到破坏的通信部分，并且或许可以修复损伤)。

在从本地处理装置接收到一个差错消息时，远程单元可以发声报警。 这样做的优点是可以提醒系统用户出了问题。

根据本发明的第三方面，我们提供了连接到一个灯杆的工具，该工具 包括一个在使用时能够监视电灯的工作并且与远程单元通信的自包含发光 机架监视装置。

当从本地处理装置向远程单元发送信号时，噪声过滤是一个问题。周 期性而不是连续性地发送信息减少了来自不同本地处理器的信号互相干扰 的可能性。类似地，只在远程单元指示没有其它信息传输时进行发送减少 了噪声。

多数噪声出现在电网频率上或附近。我们可以在kHz，最好是至少50 kHz的范围内从本地处理装置向远程单元发送载波信号。

我们可以提供具有调整载波频率的设施的发光单元。在一个实施例 中，根据调整需求可以在90-145kHz的范围内调整电网载波频率。

根据本发明的第四方面，我们提供了一个方法，该方法为街道提供了 街灯，其中包括为已经使用的灯杆装配基于本发明第一方面的机架单元。

根据本发明的第五方面，我们提供了一件街道设备(例如一个灯杆)， 其中包括一个立柱或其它的支撑结构，一个机架单元，或基于本发明第一 方面的发光设备。

根据本发明的第六方面，我们提供了一个系统，该系统包括多个具有 基于本发明第一方面的机架单元的灯杆(或其它街道设备)，和一个从上 述单元的本地处理装置接收信号的远程单元。

该系统最好适用于控制街道设备的电气装置的操作。

根据本发明的第七方面，我们提供了监视电气装置的监视装置，该装 置包括一个监视电气装置的参数的传感器，一个本地处理装置，和一个地 理上与电气装置分离的远程单元，其中本地处理装置适于处理来自传感器 的信号，并且向远程单元发送其本身的信号。

根据本发明的第八方面，我们提供了一个对电气装置进行远程监视的 方法，该方法包括提供一个传感器监视电气装置的参数，提供一个地理上 与电气装置分离，用户可以凭借获取关于电气装置的信息的远程单元，并 且还包括在电气装置提供一个本地处理装置，本地处理装置在向远程单元 发送其本身信号之前处理来自传感器的信号。本发明的某些实施例具有机 架的特性，该机架包括监视装置和提供功能的电气装置(例如光源)，但 其它实施例不具有这些特性。本领域的技术人员可以理解，包含机架的那 些实施例所具有的，不涉及机架的特性可以等价地应用于本发明不包含机 架的特性的实施例。

现在通过例子并且参照附图描述本发明的实施例，其中：

图1从结构上说明了一个监视并且控制多个街灯的操作的系统；

图2从结构上说明了具有大大高于噪声的频率的载波信号；

图3从结构上说明了封装一个微控制器和相关电子电路，并且具有一 个可卸下的标识码键的聚合物模块；

图4更详细地说明了图3的标识码键；

图5说明了一个监视系统；

图6说明了基于本发明的一个发光单元的结构；

图7说明了适用于街灯的一个机架装置的等距视图；

图8说明了一个远程单元3的详细视图。

图1说明了用于发光单元的监视系统的一个最优实施例的平面图。该 系统包括一个与一或多个远程单元3相连的主控制单元2。各个远程单元 控制一或多个街灯4,5,6的操作。各个街灯包括一个灯杆7,8,9 和一个机架装置10,11,12(通称作发光设备)。电网供电电缆1为街 灯4,5,6提供电力。

在图7中更详细地说明了机架装置10,11,12。机架装置包括光源 13及相关的启动器电路14，一个监视装置15和一个控制装置16。也提供 一个本地处理装置17。机架装置10,11,12包含所有驱动所包含的光 源的必要装置。监视装置15包括多个传感器。图8说明了一个常见的机架 装置10的总体视图。

在使用中，远程单元3通过电网供电线1向本地处理装置17发送启动 信号。机架装置中的本地处理装置17接收这个信号。接着本地处理装置打 开并且等待预定的一个周期，在打开后或许需要三分钟才能向远程单元3 回送信号以便记录其操作或状态。这样，当一个远程单元3与多个街灯4, 5,6相连时，远程单元会接收一系列的状态信号。在远程单元的存储器(未 示出)只存储那些指示故障情况的信号，即只记录故障/差错信号。也记录 接收故障信号的时间，以及记录是哪个街灯提交了该故障信号。

在应答信号被发送到远程单元3后，街灯上的本地处理装置17等待进 一步的指令。这时街灯4,5,6仍未打开。

远程单元3可以包含一个测量需要打开街灯4,5,6的时间的光电 单元，或者可选地，可以使用主控制器5提交的控制信号决定需要打开街 灯4,5,6的时间。在这些情况下，当需要打开街灯时，远程单元3向 各个街灯4,5,6上的本地处理装置提供一个光源13“打开”信号。顺 序控制打开以避免产生大的尖峰信号。各个街灯4,5,6上的本地处理 装置17和控制装置16接着会打开电灯。允许经过一个预定周期，例如10 分钟以便允许光源13预热到其正确的工作温度。一旦这段时间过去，各个 街灯4,5,6上的本地处理装置17接着通过电网供电电缆1回送信号。 根据监视装置15产生的处理参数信号获取信号。监视装置15适于测量电 灯的实际物理状态。例如，监视装置15可以包含测量电灯电流和电灯电压 的传感器。

一旦光源13被打开，并且达到平衡(即参数基本上不波动)，则本地 处理装置17在某个参数发生改变时向远程单元3回送一个信号。这样可以 指示在街灯4,5,6上发生的一个故障。

机架装置也可以引入控制光源输出的装置(或许是控制装置)。接着 根据从远程单元3发送到本地处理装置17的信号控制光源13在全输出状 态和弱输出状态之间切换。作为一个例子，可以调低亮度使得输出电流减 少50％，从而节省了35％的能量。当提供大量街灯时，这样会显著节省电 力。例如我们在午夜(例如1:00am)后希望调低亮度。

由于各个街灯4,5,6分别由远程单元3控制，可以有选择地调低 一或多个街灯4,5,6的亮度，或者有选择地关闭某些街灯。

上述光控制系统单元的优点在于该单元是事件驱动的。只有当一个信 号是差错信号时才被回送到远程单元并且记录下来。一个感兴趣的具体情 况是在一个街灯4,5,6连续在打开和关闭状态之间切换。当在街灯4, 5,6中存在故障时会出现这种情况。在这种情况下，可以使机架中的本地 处理装置监视故障信号，并且如果在预定时间段内出现多于指定数量的故 障信号，本地处理装置17可以向远程单元3发送一个差错信号并且关闭那 个出现故障的街灯4,5,6，直到其被修复。

回送到远程单元3的信号为监视街灯的现有技术方法提供了许多可能 的改进。例如，本地处理装置17可以向远程单元3发送一个信号以便指示 一个光源13实际打开和关闭的时间。接着记录光源13被打开的时间量， 并且可以建立表示光源13的“点燃时间”的累积总量。只有使用测量光源 13的实际打开时间量的监视装置才可以做到这点，该时间量不同于指示光 源13打开的时间量。显然，机架装置中的控制装置16可以打开光源13， 但如果未监视光源13以检查是否工作，则不能正确检查光源13的“点燃 时间”。

通过监视光源13在失效前的实际“点燃时间”，如果光源13在出现 故障前没有点亮正确的小时数，例如保证电灯可以持续5000小时但只持续 了4000小时，街灯4,5,6服务商可以要求退还或投诉。

由于提供了单独的街灯4,5,6控制，可以为各个街灯4,5,6 提供一个超时(override)。例如，为了满足安全规范，主要交叉路口和 环岛的街灯4,5,6在所有时间里都必须完全点亮。但是，在道路使用 率较低时希望调低街灯4,5,6的亮度以便减少能耗(例如在午夜后)。 利用这种控制方法，远程单元3可以调低街灯4,5,6的亮度(或关闭)， 但仍然为某些街灯提供满电力。

机架装置也可以包含具有LED形式的可视指示装置18,19,20。 根据来自被提供了机架装置的本地处理装置17的输出信号点亮LED18, 19,20，或者可以根据机架装置的远程传感器加以控制。第一个LED18 表明光源开关被打开，第二个LED19表明光源被调弱，第三个LED20表 明光源被完全打开。维护人员可以使用LED18,19,20确定街灯4,5, 6是否正常工作。

也可以为这种街灯监视系统提供一些诊断工具。远程单元3可以向本 地处理装置17发送一个测试信号，本地处理装置17也可以根据这个测试 信号向远程单元3回送一个状态检查信号。通过这种方式，可以检查系统 的一致性。

实时测量街灯4,5,6的实际状态的能力提供了几个额外的优点。 由于远程单元3可以记录接收并记下信号的时间，所以可以检查维修工作 的效率。在一个例子中，公路上排成一列的三个街灯4,5,6全部出现 故障，则必须在故障发生的两个小时内进行维修。这就是所谓的表示严重 危险的一级故障。在完成维修后，街灯4,5,6上的本地处理装置17会 向远程单元3回送一个指示街灯4,5,6现在正在工作的信号，并且可 以记录接收到这个信号的时间。这样，可以检查在正确的时间内完成了修 复工作。例如，在街灯打开的情况下，替换电灯和一般维修的工作通常由 街灯服务商承包，并且这个系统允许街灯服务商在标准未满足的情况下可 以处罚承包商。

也可以在远程单元3或主控制单元2之间提供一个远程链路。通过一 个调制解调器可以使一个操作员在其希望的任何时间从任何位置，即中央 位置上的主控制室查询在远程单元3上记录的数据。

概括地讲，我们提供了一个用于街灯4,5,6或其它合适装置的自 监视发光单元。重要的是，机架装置是自包含的，并且引入其本身的监视 装置15。这个监视装置15探测诸如发光单元电流或电压的参数，并且可 以探测发生故障的时间。也可以提供实现完整的远程街灯4,5,6监视 系统所需的所有控制装置16和本地处理装置17，该系统适于通过电网供 电电缆1进行远程查询。与过去那样分开提供机架和处理/控制单元相比， 本系统节省了费用。并且，该系统提供了易于安装并且比现有技术系统更 加不易破坏的特性。以前的允许远程监视街灯的系统是在所有灯杆被架好 并且配好线后安装在灯杆7,8,9的基部。这是一个单独的操作，并且 不象把灯杆头简单安装到杆孔或立柱上那么有吸引力。

另一种可能的看待本发明的方式是提供一个机架单元或发光设备，该 单元可被用于相对容易地提供(可被监视的)街道设备。

为了提供街道设备的工作部件，用户被提供了一个只需要以合适方式 安装并连接到供电线的单元。

例如，如果街道设备的部件是一个街灯，则可以为用户提供一个只需 要连接到一个灯杆并且连接到供电线的发光设备。

可以在图3所示的一个单独的模块21中提供监视装置15，控制装置 16和本地处理装置17。各个模块21均包括一个微控制器20，一个相关的 转换器电路31，和一个嵌在环氧树脂模块33中的标识电路32。多个输入 传感器S1,S2,S3监视灯杆中电子电路的合适物理特征，例如S1可以 监视某个点的电压，S2可以监视某个点的电流，S3可以监视另一个点上 的电压，等等。传感器S1,S2,S3分别测量信号S1,S2,S3。

微控制器30是专门设计的商用微控制器，除了用于监视灯杆外还有其 它用途。但是，通过合适选择转换电路31我们可以使微控制器30得到输 入信号S1,S2,S3并且对其进行监视，这些信号不是那些最初指定给监 视器的信号。

微控制器30沿着供电线向远程单元3回送其本身的报告信号。微控制 器具有一个存储器(未示出)并且可以被远程单元3编程以便以期望的方 式进行报告。例如，在这个具体的实施例中，远程单元3对微控制器进行 编程以便微控制器在灯杆工作的前30分钟内以5秒的间隔在其存储器中记 录信号S1至S3的情况，并且接着停止记录这些信号(由于我们相信多数 故障在电灯启动后的头30分钟内发生)。微控制器接着轮询远程单元3以 便请求允许把其存储器中的内容下载到远程单元3。如果远程单元3发现 没有其它的信号传输，则微控制器30在比如135kHz(如图2所示)的频 率上发送一个载波信号，并且将其获取日期传送到远程单元3。

微控制器30通过在发送数据中包含一个标识码以便标识其本身。

标识码由标识电路32产生，并且取决于码键34的配置。

如图3所示，码键34可以从树脂模块33中取出并且具有16个针(8 对)，这些针被插在树脂模块中的互补孔36上。图4中更详细地说明了码 键34，码键34在其背部有8个槽37以便允许把较薄的工具插到槽37中。 在槽37后面最初处于未编码状态的是连接针对35的线路38。通过槽37 插入某种合适工具从而断开或不断开特定的线路，可以对码键34进行编 码。在图4中从上面开始，断开线路4,5,6，保留线路1,2,3,4 和8不动，从而为码键34提供了一个二进制编码(在本例中有8位)。各 个本地处理装置本身具有单独的，唯一的码键。可以理解通过一个8位键 码我们在一个单独的半导体中可以处理255个单元。简单增加两个或更多 的位便可以轻易地升级到1000或更多的单元。除了断开标识键上的线路之 外，用户还可以操作开关以便给定一个标识。

可以理解码键只具有硬件连接，并且不需要在安装点对码键进行编 程。

远程单元3也对街灯4,5,6中的单独本地处理装置17进行编程以 便保持记录所有在允许范围之外的信号。尽管在前30分钟内肯定会在微控 制器30的存储器中记录信号S1至S3，并且此后不再记录(当然如此)， 但仍然对微控制器编程以便连续监视信号(例如以5秒的间隔)并且保持 记录在允许的差错范围之外的信号。微控制器30也可以被设置成周期性 地，或者更及时地向远程单元3发送这种不一般的信号(当轮询接收到继 续进行的指令时)。

可以理解，远程单元3可以被用来改变微控制器30的操作行为，例如 主控制单元2可以被用来告诉远程单元3把每5秒一次的信号采样周期改 变成每10秒一次，或者每秒10次，或者任何其它的周期。类似地，可以 改变初始的记录周期。

可以理解，由于微控制器是一种有力的工具，微控制器可以简单地被 主控制单元2加以编程并且接着独立进行监视/报告工作。由于在本地处理 装置17中进行这样的处理，到远程单元3和主控制单元2的信号传输量很 低，并且避免了信号之间的冲突。

可以理解，本系统的一个好处是各个模块33和微控制器30是相同的 (或者基本相同)。这意味着我们可以大量生产模块33并且方便地使用一 些和保存一些。如果有一个模块33存在问题，则工程师可以从保存的模块 中取出一个替换品，并且到有问题的灯杆那里(远程单元3检测出的，并 且主控制单元2查询到的)。接着他可以简单地拨下码键34，拆下树脂模 块33的基座单元并且换成新的基座单元树脂模块33，再把相同的码键34 连接到新的树脂模块33上。这样会保证新的树脂模块产生相同的标识信号 (由于根据码键34的配置产生标识信号)并且远程单元3能够把输入信号 与一个具体的灯杆对应起来。这样就不需要对替换芯片进行专门的编程， 并且减少了维护所造成的瘫痪时间。

在有特殊问题的区域中，例如在邻近铁塔的，有许多干扰的区域中， 我们可以使用特殊的附加模块加强标准树脂模块33的专门性能。例如，我 们可以使用一个插入式滤波器单元以改进噪声过滤。该滤波器可以被插在 树脂模块的特殊端口中，或者可以用线路在原位连接起来，其中在所有的 树脂模块中提供特殊端口。

类似地，在被监视的街道设备的部件与远程单元3的距离较远的区域 中，我们可以包含一个增压器单元以作为单独的附加组件。

图2还从结构是说明了另一个特性。远程单元3可以对微控制器编程 以便在一个范围内调整其载波信号40的频率。图2所示的范围是90kHz 至145kHz。在各种情况下，载波信号的频率高出噪声的主要频率。尽管 在频率范围90kHz至145kHz内出现某些噪声，但下面会讨论克服这些噪 声的方法。

与微处理器相反，使用微控制器的一个优点是我们可以在相对较小的 空间中拥有更有力的工具。例如，我们可以具有尺寸为100毫米X55毫米 X40毫米的树脂模块33。这种模块足够地小以便能够安装在街灯光源的标 准机架中。

图6以模块图的形式说明了监视系统的一个实施例。驱动系统的一个 计算机62具有专门用于数据分析和控制的软件。计算机62通过通信链路 66与一个监视器64相连。在链路66的两端提供电网通信缓冲区68和70。 缓冲区68通过一个RS232或488串行链路与计算机62相连。缓冲区70 通过一个解码器74与一个微控制器72相连。

两个缓冲区68和70之间的通信链路66是电网供电线上的一个半双工 链路。沿着链路66通过保证数据一致性的锁相环载波传送信息进出计算机 62。与电网中的40Hz至60Hz相反，可以在90kHz至145kHz的频带 上进行发送。为了进一步保证数据一致性，在计算机62的软件中引入一个 自动纠错程序以便替换损失的任何信息位。缓冲区68和70之间的通信流 可以具有数字形式或任何其它合适的形式。

为监视器64提供一个独立的供电76，它可以是不同于提供链路66的 电网电源的电网电源。

通过多个模拟输入向微控制器72传送涉及一部分街道设备的操作的信 息。我们推荐有8个模拟输入，尽管图6中只示出四个模拟输入78,80, 82和84。为各个输入78,80,82,84提供一个信号调节器86和一个 光隔离器88。输入可以包括涉及交流信号(例如电网电源)的信号，一个 直流信号，其它电流信号，或表示绝对温度或温度变化，例如大气温度或 温度变化的信号。信号调节器86在一个适于微控制器72接收的范围内按 比例调节信号。该范围可以是0-5V。光隔离器88在出现电涌或其它可以 伤害微控制器72的信号的情况下可以提供潜在的隔断。

微控制器72至少具有三个输出。在图中示出了三个输出90,92和 94。这些输出可以是供外部使用的，具有任意伏特的输出，对外部负载(例 如对电灯的供电)进行模拟控制的脉冲宽度调制输出，或标准模拟直流伏 特输出。

可以为微控制器提供多个进行所需的监视和控制的输入/输出端口。在 这个实施例中，可以使用构成16个信号输入/输出端口的两个8位端口。

图中示出的一个码键96(对应于图3和4中的码键34)可以被插到 微控制器72中或从中取出。该码键可以具有表示微控制器72的地址的8 位或9位标识。

如上所述，本发明不仅限于监视街道设备的领域。本发明可以被用作 针对不同范围的电气设备或装置的测量或控制系统。

电网信令系统其它值得一提的技术特性有：

在模块21中提供两个LED100,101。两个LED均通知用户有关模 块21的通信状态的信息。

LED100被标识成RX/TX并且指示模块21正在针对正确的载波频率 (135KHZ)“侦听”电网供电电缆1。在普通使用中，由于电网噪声/ 尖峰信号(通常为微秒级)可以经常并且短暂地与135KHZ的载波频率匹 配，所以LED100会经常闪烁。这时，尽管模块21已经发现正确的频率， 但在本地处理装置17作出响应之前必须满足多个参数。

在LED101(载波接受LED)点亮以指示载波接受状态并且允许模 块21接收命令之前，135KHZ载波频率必须出现100毫秒。可以从远程 单元3发送这个100毫秒时延并且终止模块21对通过相同频率的短时延电 网噪声/尖峰信号作出响应。

当接收到合适的载波频率(超过100毫秒的135KHZ)时，模块21 打开命令信道准备接收数据。这个数据必须从模块21的正确地址开始(由 码键34设置)，接着数据必须包含合适的ASCⅡ字符(数字0-9和大写字 母A-Z)。如果这些条件没有满足，则单元会终止其数据缓冲区并且返回 到0状态以便重新开始。

如果所有的通信参数均被满足，则模块21会对远程单元3命令作出响 应。

可以提供一个光电检测器以便确定灯杆基座部分的门是否打开。显然 在使用电灯时这些门应当被关闭，并且必须知道是否不小心没有关上门以 便可以关闭。

不会连续进行远程单元3和模块21之间的通信，但可以把消息当作短 脉冲串发送。

远程单元3(通过软件)检查(三次)接收的数据中的正确ASCⅡ字 符，并且过滤3个消息以便构成一个正确的显示串和数据记录，例如是否 因为一个不期望的线路噪声/尖峰信号使第一个数据消息被损坏。在从远程 单元3到处理装置17的通信中也进行这种检查。

S:000 B:00000:00:00 CH0:@&CH1:000 CH2:000 L:U/C/O

接着，由于时间差，第二个消息会是-

S:000 B:@&00:00:00 CH0:000 CH1:000 CH2:000 L:U/C/O

并且第三个消息会是-

S:000 B:00000:00 CH0:000 CH1:000 CH2:0@&L:U/C/O @&=错误字符

远程单元3取出错误的ASCⅡ字符并且过滤出3个消息以便读出正确 的消息-S:000 B:00000:00:00 CH0:000 CH1:000 CH2:000 L:U/C/O

在噪声很大的环境中这个特性是重要的，并且已经证明非常成功，因 为经常是已没有其它能够正常工作的设备(时钟等等)。

存在一组命令，其中某些命令是控制所有与远程单元3通信的模块21 的全局命令，而另一些命令是专门针对与远程单元3通信的模块21的单独 命令。

图8说明了一个远程单元3的详细视图。其中提供了一个复位开关 150，保险丝座151,152,153,一系列状态LED154,155,156, 157,158,159,160(154指示外部供电状态；155指示远程单元3 是否正在发送数据；156指示外部控制硬件是否工作；157指示远程单元3 是否已经接受一个输入载波信号；158指示通信端口是否正在接收命令； 159指示通信端口是否正在发送命令；160指示通信端口是否正被使用)， 一个电网开关161，一个双向RS232通信端口(与一个膝上型计算机，串 行打印机，调制解调器等等相连)，一个与各种设备相连的输出模块163， 一个键盘164(输入命令)和一个显示各种消息的LCD显示器165，等等。

一个提供码键34的可选方案在电路板上提供了一系列的跳线，其中码 键34为本地处理装置17提供标识。跳线的闭合或断开会向本地处理装置 17提供编码。也可以使用开关提供编码：与断开线路或者闭合/断开跳线的 方式相同，开关的位置可以指示0或1。

概括地讲，在本发明的一个实施例中，我们使用执行一个功能的本地 处理装置(通过几个一起均与其本身的电气装置相关)，和一个控制本地 处理装置并且接收其信号的远程单元。

本地处理装置和远程单元最好具有下述特性：

(a)本地处理装置只是一个消息器-除了被点亮(发光)时在获取点不存 储数据。

(b)只具有事件驱动方式-在参数状态改变或有通信请求时进行发送。

(c)地址是硬件可配置的8位。

(d)在略有不同的时间域内以短脉冲串的形式三次发送数据。

(e)连续监视本身的参数状态并且只对预定的设置点作出响应。

(f)由于具有间断操作原理所以只需要少量供电。

(g)通过五级预发送/接受检查保证数据一致性。

Ⅰ接收信号必须连续出现至少100毫秒。这样减少了偶然高频率噪声 错误触发单元的机会。因而只能从远程单元产生连续出现超过100毫秒， 具有正确频率的信号。

Ⅱ第一位是初始化电路中本地处理装置的所有接收缓冲区的特殊 ASCⅡ字符。

Ⅲ后三位信息必须涉及正在接收的本地处理装置，并且必须包含其地 址。

Ⅳ后两位信息必须包含#字符(或其它预定字符)和命令数字。

Ⅴ必须以300波特的速度接收合适的数据流，并且任何额外的或者非 ASCⅡ字符会将接收缓冲区清0并且需要重复发送。

(h)与标准的8位二进制转换不同，通过在发送之前模数转换成单个的 ASCⅡ字符，以10位的分辨率传输数字或模拟数据的能力，其中该分辨率 的精度高于+或-1％。在本地处理装置中进行数字解释并且不需要解码和 转换即可直接从获取点读出明语英文。因而可以把数据直接接入专用软件 封装，例如MS Windows终端通信包。

i)所有的本地处理装置通信是半双工的，意味着各个本地处理装置具有 发送或接收数据的能力，但不允许本地处理装置同时控制远程命令的加 载。

j)直接从电网电源中取得模拟信号的能力；

k)对负载电流进行模拟R.M.S.读取。

远程单元

(a)象本地处理装置那样的所有保存特性。

(b)在现场获取数据的能力。

(c)在现场输入数据的能力。

(d)包含内置的软件工具。

(e)LCD单元。

(f)记录所有事件的日期和时间标签。