基于GPRS/CDMA無線路燈監控系統解決方案

　　摘要：本文提供了一種基于GPRS/CDMA網絡的路燈監控系統設計原理和實現方案，簡要介紹了GPRS/CDMA技術的基本知識，描述了GPRS/CDMA無線傳輸應用于路燈監控系統的實現方法。通過實際應用，獲得了理想的效果。
　　關鍵詞：GPRS ；CDMA； Internet；路燈監控。
一、概述
　　 隨著時代的發展，城市現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，節電節能、綠色照明的要求越來越迫切，越來越高。現在再采用那些傳統的手控、鐘控城市照明系統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代化的標志之一，它所帶來的經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容。
　　照明自動監控與管理系統能夠靈活開/關燈，隨時了解運行參數，及時發現故障，將傳統的人工“巡燈”制度改為“值班”制度，極大地提高照明系統的管理效率。系統能將采集到的數據自動進行存儲、統計，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、半夜燈和智能調壓等手段，降低能耗，提高設備使用壽命，獲得良好的經濟效益。
　　本系統是由廈門才茂通信科技有限公司自行開發研制的GPRS/CDMA無線透明傳輸終端(DTU)與路燈智能監控器和管理系統，采用先進的計算機通信技術和數字信號處理(DSP) 技術，通過交流采樣的方法，完成現場的電流、電壓以及功率、功率因素等參數的采樣、運算、存儲、顯示，并根據預置參數或調度端的命令自行完成數據的傳送， 并實現對路燈、景觀燈的遠程監控，從而實時掌握照明系統運行狀況，快速發現路燈故障、盜竊等并能主動報警，確保照明系統的可靠運行，提高路燈運行質量。

二、系統框圖

三、終端設備---采用廈門才茂通信科技有限公司GPRS/CDMA DTU 廈門才茂GPRS/CDMA DTU采用ARM9高性能工業級嵌入式處理器，以實時操作系統為軟件支撐平臺,超大內存,內嵌自主知識產權的TCP/IP協議棧。為用戶提供高速，穩定可靠，數據終端永遠在線，多種協議轉換的虛擬專用網絡。針對網絡流量控制的用戶，產品支持語音，短信，數據觸發上線以 及超時自動斷線的功能。同時也支持雙數據中心備份，以及多數據中心同步接收數據等功能。公司產品已廣泛應用于金融，水利，環保，電力，郵政，氣象等行業。

　　　　　　　　　　　　產品實物圖（GPRS/CDMA DTU）

一、硬件系統
1、 CPU：工業級高性能ARM9嵌入式處理器，帶內存管理MMU,200MPS, 16KB Dcache,16KB Icache
2、 FLASH：8MB，可擴充到32MB
3、 SDRAM：64MB，可擴充到256MB
4、 接口：
　　CM 3150P GPRS DTU/CM 6550P CDMA DTU: 1個RS232串口（根據需要，可支持RS422/RS485）， 串口速率： 110bps ~ 230400bps 數據位支持： 8位 或 7位 奇偶校驗位： 無 或 奇數校驗 或 偶數校驗
　　停止位： 1位 或 2位
　　流 控： 無 或 RTS/CTS CM 3150EP GPRS DTU /CM 6550EP CDMA DTU: 1個RS485接口（根據需要，可支持RS232/422）
　　串口速率： 110bps ~ 230400bps
　　數據位支持：8位 或 7位
　　奇偶校驗位：無 或 奇數校驗 或 偶數校驗
　　停止位： 1位 或 2位
　　流 控： 無 或 RTS/CTS
　　控制口： RS-232, 115200 bps, 8 data bits,1 stop bit, no parity (8N1)
　　指示燈：具有電源、通信及在線指示燈。
　　天線接口：標準SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐。
　　UIM卡接口：3V/5V標準的推桿式用戶卡接口。
　　電源接口：標準的3芯火車頭電源插座。
　　語音接口：標準的耳機麥克風接口。

5、 供電：
　　外接電源：DC 9V 500mA 寬電壓供電：DC 5-32V 通信電流：350mA 待機電流：35mA
6、 尺寸：
　　外形尺寸：92.7x61.3x23 mm（不包括天線及固定件）
7、 其他參數:
　　工作環境溫度 -25~+65ºC 儲存溫度 -40~+85ºC 相對濕度 95%(無凝結)
二、軟件功能
1）TCP/UDP透明數據傳輸；支持多種工作模式。心跳包技術。
2）智能防掉線，支持在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，確保設備永遠在線。
3）支持RSA，RC4加密算法
4）支持虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）功能，確保系統穩定可靠
5）支持虛擬數據專用網（APN/VPDN）
6）支持數據中心動態域名和IP地址訪問
7）支持DNS動態獲取，防止DNS服務器異常導致的設備當機
8）支持雙數據中心備份
9）支持多數據中心同時接受數據
10）支持短信、語音、數據等喚醒方式以及超時斷開網絡連接。
11）支持短消息備份及告警。
12）多重軟硬件看門狗
13）數據包傳輸狀態報告。
14）標準的AT命令界面
15）可以用做普通撥號MODEM
16）支持telnet功能。
17）支持遠程配置，遠程控制
18）通過串口軟件升級
19）同時支持LINUX、UNIX和WINDOWS操作系統 DTU在應用之前首先要進行設置，通過光盤配套的參數配置軟件設置好數據中心的IP和端口及其它參數的設置，設置好之后串口和采集器串口對接， DTU上電之后根據事先設置好的中心IP和端口進行連接，成功連接到中心軟件后即可雙向透明傳輸數據。 四、路燈監控系統 該系統是將基于廈門才茂通信科技有限公司GPRS/CDMA的無線傳輸終端(DTU)應用，為城市路燈監控中心提供隨時掌握路燈的工作狀態和故障情況，并可隨心所欲的打開或關閉路燈的功能。 路燈監控系統主要是在線路終端配置了GPRS/CDMA無線傳輸終端，根據實際情況的不同，GPRS/CDMA無線傳輸終端的安裝方案不同。
　　方案一、是一個GPRS/CDMA無線傳輸終端通過低壓電力線管理連接在統一配電變壓器網絡內的多個監控器，從而實現一個GPRS/CDMA無線傳輸終端負責多個路燈或照明設備的監控和管理數據的傳輸； 方案二、是每個路燈都裝有一個監控器和GPRS/CDMA無線傳輸終端，可以做到監控與管理每一個路燈。通過監控器，系統能自動監測到跳閘、斷路、電壓異常、供電故障、開關燈控制異常等突發事件，并通過GPRS/CDMA無線傳輸終端及時將告警數據上傳到監控中心，以供監控中心值班人員及時了解情況，做出處理。
　　對于路燈管理部門來說，基于GPRS/CDMA無線傳輸終端的路燈監控系統只需在原有路燈線路上增加GPRS/CDMA無線傳輸終端（由GPRS/CDMA無線傳輸終端將路燈的實時信息發送給監控中心，并接受來自監控中心發來的調度指令）；并且在監控中心增加GPRS/CDMA無線傳輸終端接口功能同時以專線方式將監控中心與 GPRS/CDMA核心網連接即可。
該系統主要特點如下：
A、經濟性：建設成本少，路燈監控中心與路燈之間是通過GPRS/CDMA網絡進行連接，可以大大節省布線的成本，前期投資少、見效快，后期升級、維護成本低，易于規劃。
B、實時性：由于GPRS/CDMA具有永遠在線的特點，能夠實時的將路燈的變化信息傳送給監控中心，便于工作人員及時監控路燈的狀態并進行調度安排。
C、靈活性：由于減少了固定的傳輸線路，路燈的位置設定比較靈活；另一方面由于GPRS/CDMA無線傳輸終端的安裝位置的不同，GPRS/CDMA無線傳輸終端可以負責單個、幾個或者一路路燈的數據傳輸，統籌安排比較靈活。
五、系統的優勢
1、提高亮燈率 系統投運后可以隨時發現路燈運行中出現的問題，隨時處理，提高亮燈率。
2、節約能源，減少電費支出 在系統投入使用后，可在深夜行人稀少和交通量減少的情況下，執行“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約大量的電費支出。在實現單控后，由于隔盞關燈進行控制一般是通過敷設雙線電纜實現的，現在最少還能節約50%的電纜成本及其施工費用。這對現有系統的改造十分方便，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壓方式節能運行后，可保持每盞燈電壓相對穩定，尤其是在后半夜電壓升高的情況下。據測試， 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；正常電壓環境下降壓節能運行 后，鈉燈電壓一般為85V，電壓升高環境下，鈉燈電壓可保持在100V左右。從理論和實際使用環境，采用調壓控制節能可以延長路燈使用壽命。因此，調節電 壓方式具有雙重節能的效果。
4、節約人力、物力，提高管理水平 由于可實時監控每盞路燈、每個路段及亮化工程點工 作狀態，計算機可以及時對故障進行匯總，寫入數據庫，以便次日進行維修；利用動態實時模擬顯示屏，監視全市路燈，值班員在中央控制室就可以概覽路燈現場運 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，根據各路燈控制智能終端采集的數據情況加以分析，采取相 應緊急措施，避免重大交通事故的發生。