GPRS DTU在路燈遠程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著時代的發(fā)展，城市現(xiàn)代化建設(shè)步伐不斷加快，對城市道路照明及城市亮化工程需求也更大，而能源的供需矛盾也越來越突出，節(jié)電節(jié)能、綠色照明的要求越來越迫切，越來越高。現(xiàn)在再采用那些傳統(tǒng)的手控、鐘控城市照明系統(tǒng)的方法已不能滿足要求。如何充分利用高科技手段解決上述矛盾也就成為當前照明控制領(lǐng)域一個新的和緊要的課題。城市道路照明自動化控制和智能化管理作為城市現(xiàn)代化的標志之一，它所帶來的經(jīng)濟和社會效益是十分顯著的，它的推廣和實施也將是市政工程建設(shè)中的一項重要內(nèi)容。

照明自動監(jiān)控與管理系統(tǒng)能夠靈活開/關(guān)燈，隨時了解運行參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)故障，將傳統(tǒng)的人工“巡燈”制度改為“值班”制度，極大地提高照明系統(tǒng)的管理效率。系統(tǒng)能將采集到的數(shù)據(jù)自動進行存儲、統(tǒng)計，并能隨時進行查詢和打印，極大地提高管理水平，同時還能通過全夜燈、半夜燈和智能調(diào)壓等手段，降低能耗，提高設(shè)備使用壽命，獲得良好的經(jīng)濟效益。

中國移動GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無線IP連接。在移動通信公司的GPRS業(yè)務(wù)平臺上構(gòu)建數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)路燈的無線遠程監(jiān)測和控制。具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，縮短建設(shè)周期，降低建設(shè)成本的優(yōu)點，而且設(shè)備安裝方便、維護簡單。。

GPRS路燈監(jiān)控系統(tǒng)具備如下特點：

1、  可靠性高：

與SMS短信息方式相比，GPRS DTU采用面向連接的TCP協(xié)議通信，避免了數(shù)據(jù)包丟失的現(xiàn)象，保證數(shù)據(jù)可靠傳輸。中心可以與多個監(jiān)測點同時進行數(shù)據(jù)傳輸，互不干擾。GPRS網(wǎng)絡(luò)本身具備完善的頻分復(fù)用機制，并具備極強的抗干擾性能，完全避免了傳統(tǒng)數(shù)傳電臺的多機頻段“碰撞”現(xiàn)象。

2、  實時性強：

GPRS具有實時在線的特性，數(shù)據(jù)傳輸時延小，并支持多點同時傳輸，因此監(jiān)控中心可以多個監(jiān)控點之間快速，實時地進行雙向通信，很好地滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實時性的要求。目前GPRS實際數(shù)據(jù)傳輸速率在30Kbps左右，完全能滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率（≥10Kbps）的需求。

3、  監(jiān)控范圍廣：

GPRS網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)實現(xiàn)全國范圍內(nèi)覆蓋，并且擴容無限制，接入地點無限制，能滿足城市路燈的監(jiān)控需求。

4、  系統(tǒng)建設(shè)成本低：

由于采用GPRS公網(wǎng)平臺，無需建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，只需安裝設(shè)備就即可，建設(shè)成本低；也免去了網(wǎng)絡(luò)維護費用。

5、  系統(tǒng)運營成本低：

采用GPRS公網(wǎng)通信，全國范圍內(nèi)均按統(tǒng)一費率計費，省去昂貴的漫游費用, GPRS網(wǎng)絡(luò)可按數(shù)據(jù)實際通信流量計費，也可以按包月不限流量收費，從而實現(xiàn)了系統(tǒng)的低成本通信。

6、  可實現(xiàn)集中控制：

通過GPRS數(shù)據(jù)監(jiān)控中心，可實現(xiàn)對路燈的遠程控制，例如：遠程開關(guān)控制，遠程狀態(tài)查詢等。

7、  系統(tǒng)的傳輸容量，擴容性能好：

路燈監(jiān)控中心要和每一個路燈監(jiān)控器實現(xiàn)實時連接。由于路燈監(jiān)控器數(shù)量眾多，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰�，而GPRS技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要；由于系統(tǒng)采用成熟的TCP/IP通信架構(gòu)，具備良好的擴展性能，一個監(jiān)控中心可輕松支持幾千個路燈監(jiān)控器的通信接入

由于GPRS通信是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡(luò)，因此監(jiān)測中心計算機需要一個固定的IP地址或固定的域名，各個數(shù)據(jù)采集點采用GPRS DTU模塊通過IP地址或域名來訪問該主機，從而進行數(shù)據(jù)通信。

1、  路燈控制點：

路燈監(jiān)控器通通過RS232或RS485接口與GPRS DTU終端相連，監(jiān)控中心的控制命令通過GPRS DTU終端的傳送給路燈監(jiān)控器，實現(xiàn)遠程控制，路燈監(jiān)控器采集的信息通過GPRS DTU內(nèi)發(fā)送到GPRS無線網(wǎng)絡(luò)。

2、  數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)：

路燈監(jiān)控器的數(shù)據(jù)經(jīng)GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)空中接口功能模塊同時對數(shù)據(jù)進行解碼處理，轉(zhuǎn)換成在公網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送的格式，通過中國移動的GPRS無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進行傳輸，最終傳送到監(jiān)控中心IP地址

a)         公網(wǎng)接入方案

服務(wù)器采用公網(wǎng)方式接入Internet，如ADSL撥號/電信專線寬帶上網(wǎng)等途徑。可通過動態(tài)域名解析服務(wù)或者申請公網(wǎng)固定IP地址來實現(xiàn)訪問，可以實現(xiàn)中小容量的數(shù)據(jù)采集應(yīng)用。

b)        專網(wǎng)接入方案

服務(wù)器采用省移動通信公司提供的APN專線，申請配置固定IP地址，與GPRS網(wǎng)絡(luò)相連。由于APN專線可提供較高的帶寬，當監(jiān)控點數(shù)量增加，中心不用擴容即可滿足需求，可實現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)采集應(yīng)用。

監(jiān)控中心RADIUS服務(wù)器接受到GPRS網(wǎng)絡(luò)傳來的數(shù)據(jù)后先進行AAA認證，后傳送到監(jiān)控中心計算機主機，通過系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)進行還原顯示，并進行數(shù)據(jù)處理，這樣進一步增強了系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信安全性能。

3、  控制中心：

包含工作站，應(yīng)用服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫，Web服務(wù)器等設(shè)備構(gòu)成，小規(guī)模構(gòu)架下，可按情況精簡或增加相關(guān)設(shè)備以適應(yīng)數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)訪問的需要。

中心端軟件可使用通用組態(tài)軟件來實現(xiàn)，一般國內(nèi)主流廠家如：三維力控，組態(tài)王等對于GPRS DTU都有很好的兼容性。

組態(tài)軟件在該項目中主要實現(xiàn)，數(shù)據(jù)的通信控制，數(shù)據(jù)庫存儲，圖形化顯示，數(shù)據(jù)統(tǒng)計，網(wǎng)頁發(fā)布等功能。

各路燈監(jiān)控點使用GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端，通過移動GPRS網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心相連。各監(jiān)控點使用移動通信公司的GPRS普通數(shù)據(jù)卡或APN專用數(shù)據(jù)卡，同時監(jiān)控中心對各點GPRS終端編號進行登記, 并與路燈點信息進行關(guān)聯(lián)，以便識別和維護處理。路燈控制中心運行監(jiān)控軟件，實現(xiàn)路燈信息監(jiān)控。

經(jīng)授權(quán)的監(jiān)控點均可以使用本系統(tǒng)：

1、  監(jiān)控點必須使用移動統(tǒng)一的APN卡，用戶使用本卡只能用于與路燈監(jiān)控中心通信。

2、  終端設(shè)備使用倚天豐華GPRS移動數(shù)據(jù)通信終端。

3、  用戶登記：符合市政管理部門的規(guī)定。

系統(tǒng)采用GPRS DTU作為無線透明數(shù)據(jù)傳輸終端。產(chǎn)品基于中國移動的GPRS網(wǎng)絡(luò)，具有高性能、高可靠及抗干擾能力強等特點，提供標準RS232/RS485接口,可直接與PC、單片機系統(tǒng)、RTU測控終端、PLC、GPS接收機、數(shù)據(jù)集中器等連接，具有遠程診斷、測試、監(jiān)管功能，滿足各行業(yè)調(diào)度或控制中心與眾多遠端站點之間的數(shù)據(jù)采集和控制。

1、      內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧，針對GPRS網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

2、      提供GPRS無線數(shù)據(jù)雙向傳輸功能

3、      提供RS232/RS485/RS422接口

4、      符合ETSI GSM Phase 2+標準

5、      支持自動心跳，保持永久在線

6、      透明數(shù)據(jù)傳輸，支持大數(shù)據(jù)包傳輸

7、      自動撥號連接：DTU上電自動撥號上網(wǎng)、連接網(wǎng)絡(luò)，支持用戶端激活連接或遠程喚醒連接

8、      支持遠程電話喚醒

9、      實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)連接情況，掉線自動重撥功能

10、  支持中心為固定IP或動態(tài)域名

11、  心跳報告時間間隔用戶可設(shè)定

12、  支持點對點、點對多點、多點對多點對等數(shù)據(jù)傳輸模式

13、  支持APN數(shù)據(jù)專網(wǎng)業(yè)務(wù)

14、  安裝靈活、使用方便、可靠

15、  適應(yīng)低溫和高溫工作環(huán)境

16、  EMC抗干擾設(shè)計，適合電磁惡劣環(huán)境應(yīng)用

17、  復(fù)合式看門狗技術(shù)，永不當機

18、  整機低功耗技術(shù)，在線待機電流<20mA

本系統(tǒng)需要極高的系統(tǒng)安全保障和穩(wěn)定性。安全保障主要是防止來自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無意的破環(huán)，網(wǎng)絡(luò)安全防護措施包括信道加密、信源加密、登錄防護、訪問防護、接入防護、防火墻等。穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7×24小時不間斷運行，即使出現(xiàn)硬件和軟件故障，系統(tǒng)也不能中斷運行。

數(shù)據(jù)中心可通過公網(wǎng)接入,或者到移動專網(wǎng)接入，采用公網(wǎng)接入方式成本比較低，企業(yè)不用租用專線，而使用數(shù)據(jù)專線接入時，GPRS數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備要經(jīng)過Radius服務(wù)器的認證, 整個數(shù)據(jù)傳送過程得到了加密保護，安全性比較高，可充分保障速度和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。

1、  APN數(shù)據(jù)專網(wǎng)模式：企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中配置APN服務(wù)器，移動終端使用APN數(shù)據(jù)專網(wǎng)，由于采用數(shù)據(jù)專網(wǎng),服務(wù)器與公網(wǎng)Internet隔離,可以有效避免非法入侵。

2、  用SIM卡的唯一性，對用戶SIM卡CID號碼進行鑒別授權(quán)，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)對SIM卡號和APN進行綁定，劃定用戶可接入某系統(tǒng)的范圍,只有屬于指定行業(yè)的SIM卡手機號才能訪問專用APN，移動終端與數(shù)據(jù)中心采用中國移動分配的專門的APN進行無線網(wǎng)絡(luò)接入，普通手機的SIM卡號無法呼叫專門的APN。

3、  網(wǎng)絡(luò)接入安全鑒定機制：采用防火墻軟件，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)和安全防范功能，保障系統(tǒng)安全。

1、  提高亮燈率

系統(tǒng)投運后可以隨時發(fā)現(xiàn)路燈運行中出現(xiàn)的問題，隨時處理，提高亮燈率。

2、  節(jié)約能源，減少電費支出

在系統(tǒng)投入使用后，可在深夜行人稀少和交通量減少的情況下，執(zhí)行“隔一亮一”或“隔二亮一”的照明方式，既給夜間出行的行人帶來主便又能節(jié)約大量的電費支出。在實現(xiàn)單控后，由于隔盞關(guān)燈進行控制一般是通過敷設(shè)雙線電纜實現(xiàn)的，現(xiàn)在最少還能節(jié)約50%的電纜成本及其施工費用。這對現(xiàn)有系統(tǒng)的改造十分方便，無須敷設(shè)額外線纜。

3、  延長燈具壽命

采用路燈智能控制終端智能調(diào)壓方式節(jié)能運行后，可保持每盞燈電壓相對穩(wěn)定，尤其是在后半夜電壓升高的情況下。據(jù)測試，正常電壓（220V）情況下，鈉燈電壓為100V，電壓升高后（230V-240V），鈉燈電壓可升至120V-150V；正常電壓環(huán)境下降壓節(jié)能運行后，鈉燈電壓一般為85V，電壓升高環(huán)境下，鈉燈電壓可保持在100V左右。從理論和實際使用環(huán)境，采用調(diào)壓控制節(jié)能可以延長路燈使用壽命。因此，調(diào)節(jié)電壓方式具有雙重節(jié)能的效果。

4、  節(jié)約人力、物力，提高管理水平

由于可實時監(jiān)控每盞路燈、每個路段及亮化工程點工作狀態(tài)，計算機可以及時對故障進行匯總，寫入數(shù)據(jù)庫，以便次日進行維修；利用動態(tài)實時模擬顯示屏，監(jiān)視全市路燈，值班員在中央控制室就可以概覽路燈現(xiàn)場運行情況，從而減少巡燈的維護成本和減輕巡檢人員工作強度，大大提高工作效率。另外，在惡劣天氣時，根據(jù)各路燈控制智能終端采集的數(shù)據(jù)情況加以分析，采取相應(yīng)緊急措施，避免重大交通事故的發(fā)生。

 

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