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GPRS DTU在路燈遠程監(jiān)控系統(tǒng)中的應用 
(發(fā)布日期:2009-11-26 15:45:21) 來源:
 
   
                       GPRS DTU在路燈遠程監(jiān)控系統(tǒng)中的應用
                                        深圳市倚天豐華電子有限公司

1       概述

隨著時代的發(fā)展,城市現(xiàn)代化建設步伐不斷加快,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,提高設備使用壽命,獲得良好的經(jīng)濟效益。

2       GPRS傳輸方案優(yōu)點

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,縮短建設周期,降低建設成本的優(yōu)點,而且設備安裝方便、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)絡本身具備完善的頻分復用機制,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)建設成本低:
由于采用GPRS公網(wǎng)平臺,無需建設網(wǎng)絡,只需安裝設備就即可,建設成本低;也免去了網(wǎng)絡維護費用。
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鳪PRS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

3       解決方案介紹

由于GPRS通信是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡,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。

3.1   系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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。
2、  數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡:
路燈監(jiān)控器的數(shù)據(jù)經(jīng)GPRS/GSM網(wǎng)絡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)采集應用。
b)        專網(wǎng)接入方案
服務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)采集應用。
監(jiān)控中心RADIUS服務器接受到GPRS網(wǎng)絡傳來的數(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,應用服務器,數(shù)據(jù)庫,Web服務器等設備構(gòu)成,小規(guī)模構(gòu)架下,可按情況精簡或增加相關(guān)設備以適應數(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。

3.2   系統(tǒng)方案

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。

3.3   產(chǎn)品特性

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,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,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
14、  安裝靈活、使用方便、可靠
15、  適應低溫和高溫工作環(huán)境
16、  EMC抗干擾設計,適合電磁惡劣環(huán)境應用
17、  復合式看門狗技術(shù),永不當機
18、  整機低功耗技術(shù),在線待機電流<20mA

3.4   安全措施

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)傳輸設備要經(jīng)過Radius服務器的認證, 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)絡服務質(zhì)量。
1、  APN數(shù)據(jù)專網(wǎng)模式:企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡中配置APN服務器,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)絡接入,普通手機的SIM卡號無法呼叫專門的APN。
3、  網(wǎng)絡接入安全鑒定機制:采用防火墻軟件,設置網(wǎng)絡鑒權(quán)和安全防范功能,保障系統(tǒng)安全。

4       使用該系統(tǒng)帶來的好處:

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,采取相應緊急措施,避免重大交通事故的發(fā)生。
 
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