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基于GPRS 的城市照明監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

摘 要

關(guān)鍵詞： GPRS；市照明；燈監(jiān)控

隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展和社會文明的進步，城市面貌發(fā)生了前所未有的變化，同時人民生活水平也提高到了一個新的高度，對美好生活環(huán)境的追求更加迫切。同時營造出現(xiàn)代城市科學(xué)和藝術(shù)完美結(jié)合的照明效果，樹立城市的品牌形象，成為城市現(xiàn)代化水平的標(biāo)志之一。成為一項重要的課題，也是建設(shè)節(jié)約型社會所必須的?；贕PRS （通用分組無線服務(wù)技術(shù)）通信方式路燈監(jiān)控器設(shè)計.

I

Abstract

Keywords : GPRS; urban lighting; street monitoring

With the rapid development of urban construction and social face unprecedented changes have taken place at the same time also to a new one of the level of modernization. City street lighting in cities so II

目 錄

一. 目前國內(nèi)城市照明監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀 ....................................................................................................... 1

1. 現(xiàn)行的控制方法......................................................................................................................................... 1

2. 現(xiàn)行控制方法的缺陷 ................................................................................................................................ 1

二. GPRS 通信方式 . ........................................................................................................................................... 1

1. 覆蓋地域廣 . ................................................................................................................................................ 1

2. GPRS 網(wǎng)絡(luò)接入速度快2

3. 網(wǎng)絡(luò)可靠性高 . 2

4. 穩(wěn)定性好 2

5. GPRS 資費便宜，計費合理 . 2

三. GPRS 的城市照明監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計2

1. 技術(shù)特點 3

2. 系統(tǒng)設(shè)計原則 . 3

四. GPRS 的城市照明監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成4

1. 路燈監(jiān)控管理信息系統(tǒng) 4

2. 路燈監(jiān)控器硬件設(shè)計4

3. 路燈監(jiān)控器軟件設(shè)計6

4. 路燈監(jiān)控系統(tǒng)功能7

五. 結(jié)論致 謝 12

參考文獻 13

引 言

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，城市照明建設(shè)越來越注重于城市的形象，對于城市燈光設(shè)施建設(shè)提出了更高要求。道路照明和景觀照明的要求和數(shù)量不斷增加，今后城市照明管理部門除了管理城市道路照明外，還將參與城市景觀燈的管理。道路照明路燈，裝飾彩燈、燈光噴泉、彩燈草坪、大廈射燈等各種各樣特色燈光構(gòu)成了美麗城市燈光夜景系統(tǒng)。但是，在這些美麗燈光后面，我們路燈管理部門擔(dān)負著沉重?zé)艄庠O(shè)備維護管理工作。隨著亮化工程腳步進一步加快，此各級政府和市民對城市的建設(shè)、道路照明和景觀照明提出更高的要求。使城市管理水平達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

一. 目前國內(nèi)城市照明監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀1. 現(xiàn)行的控制方法

/關(guān)燈；而有些景觀燈開關(guān)通常是人工手動控制方法。

2.

現(xiàn)行的方法既不能及時調(diào)整開/維修困難?，F(xiàn)行的控制方法無法及時反映照明設(shè)施的運行情況，使得維修工作十分被動?；蛘弑粍拥氐却?/p>

因此在時間十分緊迫的情況

此外，花費大量經(jīng)費建設(shè)起來的各類景觀燈，難以充分發(fā)揮應(yīng)有的效能。

二. GPRS

以往，路燈巡查對于市政部門來講是一項需要耗費大量人力的工作，現(xiàn)在GPRS 網(wǎng)絡(luò)在這一領(lǐng)域的應(yīng)用使巡查工作實現(xiàn)了自動化。

無論從功能還是從可靠性來說，沒有一個無線網(wǎng)可以與移動通信網(wǎng)相比擬，總體來說，有以下優(yōu)點：

1. 覆蓋地域廣

1

目前移動通信網(wǎng)全國的覆蓋率95以上，非邊遠地區(qū)覆蓋率幾乎100。GPRS 用戶可隨意分布和移動自己的網(wǎng)絡(luò)點，無須擔(dān)心線路的維護或有線在移機時導(dǎo)致的通訊中斷。建設(shè)新的監(jiān)控點無需進行拉線，埋線等工作。較光纖，或?qū)＞€系統(tǒng)投資較少，設(shè)備安裝方便。通信距離遠，在任何場合都可以設(shè)中心站。覆蓋較好，比較很多無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（集群，雙向傳呼，CDPD ，CDMA ）而言，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋是最好的。

2. GPRS 網(wǎng)絡(luò)接入速度快

提供了與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無縫連接。由于GPRS TCP/IP、X.25協(xié)議，因此無需經(jīng)過PSTN 等網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)接，直接與分組數(shù)據(jù)網(wǎng)（IP 網(wǎng)或秒鐘，快于電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。采用TCP/IP短信息）而言，網(wǎng)絡(luò)接入更加直接方便。

3. 網(wǎng)絡(luò)可靠性高

搶修非常及時。

4. 穩(wěn)定性好

另一方面頻段專用，GPRS 能最好地支持頻繁的、

5. GPRS

、GPRS 還可根據(jù)通信的數(shù)據(jù)量和提供的服務(wù)質(zhì)量進行計費。在就可長時間的保持這種連接，并只在傳輸數(shù)據(jù)時才占用的費用。

GPRS Internet 接入，這種技術(shù)在數(shù)據(jù)傳輸時，將數(shù)據(jù)進行分組（TCP/IP分組數(shù)據(jù)技術(shù)。

組網(wǎng)方面主站和從站設(shè)備均可使用動態(tài)IP 和固定IP 兩種工作方式，當(dāng)組成小規(guī)模監(jiān)測網(wǎng)時，主站和從站均采用動態(tài)IP 方式，用動態(tài)域名解析使用公網(wǎng)，可節(jié)省費用（不用專門租用DDN 等專線）；組成大網(wǎng)時，主機可采用固定IP ，并用專網(wǎng)，以提高系統(tǒng)的效率，但在條件不具備時仍可使用動態(tài)IP 和公網(wǎng)，此時效率僅比固定IP 低0.2。

三. GPRS 的城市照明監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

2

為了解決城市照明優(yōu)化這個難題，提出了開發(fā)路燈監(jiān)控管理系統(tǒng)，用于管理城市照明，目的是利用現(xiàn)代計算機技術(shù)，通訊技術(shù)對日益快速發(fā)展城市道路照明路燈實現(xiàn)自動化監(jiān)控和智能化科學(xué)管理，進一步提高道路照明質(zhì)量，從而提高服務(wù)質(zhì)量；進一步提高維護、檢修效率，從而保證城市整體亮燈率和設(shè)備完好率；進一步降低能耗、減輕勞動強度，從而避免無畏電能和人力物力浪費。以下針對大城市照明系統(tǒng)管理和維護的要求, 開發(fā)了一種基于GPRS 的城市照明遠程控制系統(tǒng)。

1. 技術(shù)特點

我們的設(shè)計主要特點如下：

網(wǎng)絡(luò)版軟件設(shè)計，可以方便地在任何聯(lián)網(wǎng)的一臺電腦上進行操作，可以利

用電話線在外地撥通監(jiān)控中心，瀏覽監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)信息。

為保證在公共網(wǎng)絡(luò)上系統(tǒng)能夠安全的運行，采用了自動動態(tài)密碼保護，控點遙控操作的絕對安全性。

完全自行開發(fā)研制的高度智能化數(shù)據(jù)采集器，

分控點可以自行獨立控制路燈設(shè)備并記錄歷史數(shù)據(jù)，也不會影響正常開關(guān)

燈。

除利用ADSL 線） 除了主傳輸資源外，備用傳輸資源可以

在分控點上，為了防止DTU WA （看門狗）功能，當(dāng)DTU 發(fā)生脫網(wǎng)時可

自動使其復(fù)位連上網(wǎng)絡(luò)。WA DTU 脫網(wǎng)現(xiàn)象。

短消息可以以英文或中文方式顯示在維護人

2.

靈活性：系統(tǒng)組網(wǎng)方式靈活，系統(tǒng)功能配置靈活，利用現(xiàn)有資源靈活，將各類型資源的利用，都溶

入組網(wǎng)方案之中。能滿足不同分控點的業(yè)務(wù)需要，軟件功能全面，配置方便；

可靠性：組網(wǎng)設(shè)備可靠，組網(wǎng)方案可靠，可根據(jù)路燈管理處需要采用備份路由。

可操作性和可維護性：系統(tǒng)操作簡單易學(xué)，操作人員可快速掌握使用方法。監(jiān)控器本身和現(xiàn)場設(shè)備

之間具有明晰的接口，出現(xiàn)問題時可迅速找出故障原因，便于使用維護。

實用性：從用戶角度出發(fā)，系統(tǒng)能使路燈控制箱少人值守或無人值守成為可能。充分利用現(xiàn)有資源，

盡量降低選購設(shè)備成本，使系統(tǒng)具有較高的性能價格比。

實時性：系統(tǒng)具有很快的響應(yīng)性能。

3

四. GPRS 的城市照明監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成

1. 路燈監(jiān)控管理信息系統(tǒng)

路燈監(jiān)控管理信息系統(tǒng)是由通信服務(wù)器和若干路燈監(jiān)控器組成，如下圖所示：

:

圖1

ADSL 與GPRS 通訊方式。任一路燈監(jiān)控器控制；可隨時向路

監(jiān)控系統(tǒng)

模塊) 、無線數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)(GPRS1090)、監(jiān)控中心組() 、實現(xiàn)路燈運行系統(tǒng)的可控性、減輕路燈維護勞動, 以適應(yīng)城市現(xiàn)代化對路燈燈光系

監(jiān)控對象

測量不同量程電壓、電流信號。電壓、電流采集精度為0.4。繼電器開關(guān)量輸出，可以直接控制驅(qū)動路燈控制柜中的接觸器開關(guān)，用于路燈、半夜燈、景觀燈、廣告燈控制， 具有開關(guān)量輸入通道，經(jīng)過設(shè)定可以作為接觸器反饋信號、門控開關(guān)等。

2. 路燈監(jiān)控器硬件設(shè)計

路燈監(jiān)控器在硬件電路設(shè)計上，根據(jù)其功能劃分，由六部分組成, 如下圖所表：

4

圖2 路燈監(jiān)控器功能結(jié)構(gòu)圖 電路圖如下圖所示：

:

圖3

1) SD2000BPI 。該芯片具有內(nèi)置晶振、I2C 總線接口、定時中斷輸出 EEPROM ，用于存儲開關(guān)燈時間表等信息：

/22位BCD 碼組成，由高到低分別為時、分。

42位BCD 碼組成，由高到低分別為年、月、日、時、分、秒。默認值為200~65536數(shù)值。

報警狀態(tài)(ZT0)、門開狀態(tài)(ZT1)、手動/三遙狀態(tài)(ZT2)、全夜燈狀態(tài)(ZT3)、半夜燈狀態(tài)(ZT4)(ZT5)。用連續(xù)7個字節(jié)表示。監(jiān)控器可以監(jiān)測9路工作電流，利用二個存儲單元9個存儲位，分別存儲被監(jiān)測電流監(jiān)測狀態(tài)。

2) 電壓電流采集

電壓及電流采集部分采用山東力創(chuàng)EDA9016模擬量測量模塊，它可以采集12路電壓輸入信號，測量信號輸入范圍0～10V ，測量精度0.2級，其輸出采用RS-485總線。

將欲監(jiān)測電壓、電流通過電壓互感器、電流互感器感應(yīng)出0～10V 電壓，輸出給EDA9016模擬量輸入端，EDA9016通過RS-485總線與監(jiān)控器單片機連接，路燈監(jiān)控器可以按照EDA9016通訊協(xié)議，采集各路電壓及電流，通過通訊服務(wù)器查詢命令發(fā)送給客戶端軟件，實現(xiàn)路燈工作參數(shù)自動監(jiān)測，對電壓欠壓、電壓過壓、欠流、過流及時作出報警。

5

3) 串口擴展

由于CPU 采用PHILIPSP89C51RD 芯片，該CPU 只有一個串口，在本設(shè)計中用于同GPRS 模塊通信。而多功能表和EDA9033均采用RS-485接口，所以要利用CPU 普通IO 口模擬SPI 接口與MAX3100通信，MAX3100串口再和MAX485相連，從而產(chǎn)生EDA9033和多功能電表需要RS-485接口。

4) GPRS 模塊

GPRS ?？焯峁㏑S-232接口與外界通信，透明傳輸模式，應(yīng)用十分方便。在本設(shè)計中采用一片MAX232芯片，通過CPU 和GPRS 模塊進行通信。

5) 控制執(zhí)行單元

控制執(zhí)行部分采用三級管驅(qū)動繼電器，繼電器控制交流接觸器辦法。在三級管和CPU IO口之間采用光耦隔離，防止繼電器吸合對系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。

6) 其他設(shè)計

由于路燈監(jiān)控器工作在無人職守地方，安裝將報警類型、報警時間存儲在路燈監(jiān)控器存儲器內(nèi)，然后通過GPRS

3. 路燈監(jiān)控器軟件設(shè)計

本系統(tǒng)軟件采用keil C 作為開發(fā)工具。除CPU 序，以便于批量生產(chǎn)。

包括全夜燈、MAX3100和時鐘芯片，讀取設(shè)

系統(tǒng)采用中斷方式接收GPRS 串口數(shù)據(jù)，并能

}

Else

一幀數(shù)據(jù)接收完畢后，給串口中斷標(biāo)志置位，然后在主程序中判斷傳口中斷標(biāo)志，如果該標(biāo)志被置位，則開始判斷控制位，并進入相應(yīng)子程序，如設(shè)置開關(guān)燈時間，查詢工作參數(shù)，查詢工作狀態(tài)，實時開燈，實時關(guān)燈等，在執(zhí)行完相應(yīng)子程序后將中斷標(biāo)志復(fù)位。

控制位判斷程序為：

if (sflag)

{ IE=0x00;

switch (Gprs_Data[0]){

6