LoRa隧道照明网络设备测试系统研究与设计

周华安　顾龙慧　周书　何湘桂　周华妹

摘   要：设计了一款LoRa无线隧道照明网络设备功能自动测试系统.该系统以易控（INSPEC）组态软件为开发平台，可一次性自动完成多达15台LoRa无线网络设备的功能测试和拷机运行，具有系统工艺参数输入，测试参数的实时采集、运算处理、存盘、显示、报表查看，以及故障自诊断与报警等功能.给出了测试系统电路设计，详细描述了测试系统功能模块程序流程图和关键程序的设计方法与实现原理.湖南某公司近萬台套LoRa无线隧道照明网络设备的实际使用效果验证了测试系统设计的正确性与高性能.

关键词：LoRa无线网络设备;易控组态软件;功能测试;自动测试系统

中图分类号：TP273                                 文献标志码：A

Research and Design on Test System

for LoRa Tunnel Lighting Network Facilities

ZHOU Huaan1，GU Longhui2，ZHOU Shu2，HE Xianggui2，ZHOU Huamei2

（1. College of Mechanical and Vehicle Engineering，Hunan University，Changsha 410082，China;

2. College of Electrical and Information Engineering，Hunan University，Changsha 410082，China）

Abstract：An automatic function test system for LoRa wireless tunnel lighting network devices was designed. It uses INSPEC configuration software as the development platform，and it can automatically complete function test and torture running for as many as 15 LoRa wireless network equipments at one time. It has the functions of inputting of system process parameters，real-time acquainting，calculating and processing，storaging，displaying，viewing and report form checking of test parameters，fault self-diagnosis and alarm etc. The circuit design of the test system was given，and the flow charts of function modules of the test system and the design methods and implementation principles of the key programs were described in detail. The correctness and high performance of the test system   were verified by the application result of nearly 10，000 sets of LoRa wireless tunnel lighting network equipment used by a company in Hunan.

Key words：LoRa wireless network facilities;INSPEC;functional testing;automatic test systems

随着我国公路建设的发展，公路隧道建设与日俱增.交通运输部的最新数据统计显示，截至2017年末，全国公路隧道共计16 229处、总长15 280.51 km[1]，构成了我国公路网的重要组成部分.为了保障行车安全，隧道照明与控制在隧道建设中起着关键作用.目前我国隧道照明大多采取逻辑开关、时序调节等有线调光控制方法[2]，有线调光建设成本高、布线复杂、现场施工工艺繁琐，增加了施工的安全风险[3-4].为了解决上述问题，文献[5-6]分别研究了基于WiFi、ZigBee的隧道照明无线控制系统，但这些系统的无线控制器模块功能简单，没有灯具故障自动检测与定位功能，无法实现隧道照明设备工作状态的实时监控;文献[7-8]设计了基于LoRa的路灯照明控制系统，实现了路灯的定时控制，并能反馈照明设备状态.作者所在课题组已成功研究与开发了基于LoRa的无线隧道照明系统，并成功运用于湖南益娄等多条高速公路的隧道建设.该系统运行节能效果明显，能够实现LED灯具的无线智能调光和灯具故障自动检测与定位功能，不需要在隧道内布设大量的调光控制信号线缆[9]，可广泛应用于新建隧道照明安装和原有隧道照明改造.

LoRa无线隧道照明系统的网络设备包括网络协调器和无线单灯控制器两类.这些设备在使用前需要进行ID号配置及功能测试，由于没有相应的自动配置与测试设备，上述工作只能人工采用Modbus调试助手来完成.由于Modbus协议的功能码多，数据结构不同，协议报文长度不等[10-11]，导致大批量无线网络设备的人工配置与测试存在以下问题：所需人力多、劳动强度大、配置与测试时间长、设备ID配置错误率高、测试效率低，不能很好地满足实际应用需求，严重制约LoRa无线隧道照明系统的推广应用.