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摘要：本文提供了一種基于GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)的路燈監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計原理和實現(xiàn)方案，簡要介紹了GPRS/CDMA技術(shù)的基本知識，描述了GPRS/CDMA無線傳輸應(yīng)用于路燈監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。通過實際應(yīng)用，獲得了理想的效果。
關(guān)鍵詞：GPRS DTU；CDMA DTU； Internet；路燈監(jiān)控。
一、概述
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(dāng)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(biāo)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。
本系統(tǒng)是由廈門才茂通信科技有限公司自行開發(fā)研制的GPRS/CDMA無線透明傳輸終端(DTU)與路燈智能監(jiān)控器和管理系統(tǒng)，采用先進的計算機通信技術(shù)和數(shù)字信號處理(DSP) 技術(shù)，通過交流采樣的方法，完成現(xiàn)場的電流、電壓以及功率、功率因素等參數(shù)的采樣、運算、存儲、顯示，并根據(jù)預(yù)置參數(shù)或調(diào)度端的命令自行完成數(shù)據(jù)的傳送， 并實現(xiàn)對路燈、景觀燈的遠程監(jiān)控，從而實時掌握照明系統(tǒng)運行狀況，快速發(fā)現(xiàn)路燈故障、盜竊等并能主動報警，確保照明系統(tǒng)的可靠運行，提高路燈運行質(zhì)量。
二、系統(tǒng)框圖
三、終端設(shè)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(yè)級嵌入式處理器，以實時操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺,超大內(nèi)存,內(nèi)嵌自主知識產(chǎn)權(quán)的TCP/IP協(xié)議棧。為用戶提供高速，穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)終端永遠在線，多種協(xié)議轉(zhuǎn)換的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。針對網(wǎng)絡(luò)流量控制的用戶，產(chǎn)品支持語音，短信，數(shù)據(jù)觸發(fā)上線以 及超時自動斷線的功能。同時也支持雙數(shù)據(jù)中心備份，以及多數(shù)據(jù)中心同步接收數(shù)據(jù)等功能。公司產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于金融，水利，環(huán)保，電力，郵政，氣象等行業(yè)。
產(chǎn)品實物圖（GPRS/CDMA DTU）
一、 硬件系統(tǒng)
1、 CPU：工業(yè)級高性能ARM9嵌入式處理器，帶內(nèi)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(jù)需要，可支持RS422/RS485），
串口速率： 110bps ~ 230400bps
數(shù)據(jù)位支持： 8位 或 7位
奇偶校驗位： 無 或 奇數(shù)校驗 或 偶數(shù)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(jù)需要，可支持RS232/422）
串口速率： 110bps ~ 230400bps
數(shù)據(jù)位支持：8位 或 7位
奇偶校驗位：無 或 奇數(shù)校驗 或 偶數(shù)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(biāo)準(zhǔn)SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐。
UIM卡接口：3V/5V標(biāo)準(zhǔn)的推桿式用戶卡接口。
電源接口：標(biāo)準(zhǔn)的3芯火車頭電源插座。
語音接口：標(biāo)準(zhǔn)的耳機麥克風(fēng)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(shù):
工作環(huán)境溫度 -25~+65ºC
儲存溫度 -40~+85ºC
相對濕度 95%(無凝結(jié))
二、 軟件功能
1）TCP/UDP透明數(shù)據(jù)傳輸；支持多種工作模式。心跳包技術(shù)。
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(shè)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(tǒng)穩(wěn)定可靠
5）支持虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)（APN/VPDN）
6）支持數(shù)據(jù)中心動態(tài)域名和IP地址訪問
7）支持DNS動態(tài)獲取，防止DNS服務(wù)器異常導(dǎo)致的設(shè)備當(dāng)機
8）支持雙數(shù)據(jù)中心備份
9）支持多數(shù)據(jù)中心同時接受數(shù)據(jù)
10）支持短信、語音、數(shù)據(jù)等喚醒方式以及超時斷開網(wǎng)絡(luò)連接。
11）支持短消息備份及告警。
12）多重軟硬件看門狗
13）數(shù)據(jù)包傳輸狀態(tài)報告。
14）標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)
DTU在應(yīng)用之前首先要進行設(shè)置，通過光盤配套的參數(shù)配置軟件設(shè)置好數(shù)據(jù)中心的IP和端口及其它參數(shù)的設(shè)置，設(shè)置好之后串口和采集器串口對接， DTU上電之后根據(jù)事先設(shè)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(shù)據(jù)。
四、路燈監(jiān)控系統(tǒng)
該系統(tǒng)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(yīng)用，為城市路燈監(jiān)控中心提供隨時掌握路燈的工作狀態(tài)和故障情況，并可隨心所欲的打開或關(guān)閉路燈的功能。
路燈監(jiān)控系統(tǒng)主要是在線路終端配置了GPRS/CDMA無線傳輸終端，根據(jù)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(tǒng)一配電變壓器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的多個監(jiān)控器，從而實現(xiàn)一個GPRS/CDMA無線傳輸終端負責(zé)多個路燈或照明設(shè)備的監(jiān)控和管理數(shù)據(jù)的傳輸；
方案二、是每個路燈都裝有一個監(jiān)控器和GPRS/CDMA無線傳輸終端，可以做到監(jiān)控與管理每一個路燈。通過監(jiān)控器，系統(tǒng)能自動監(jiān)測到跳閘、斷路、電壓異常、供電故障、開關(guān)燈控制異常等突發(fā)事件，并通過GPRS/CDMA無線傳輸終端及時將告警數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心，以供監(jiān)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(jiān)控系統(tǒng)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(fā)送給監(jiān)控中心，并接受來自監(jiān)控中心發(fā)來的調(diào)度指令）；并且在監(jiān)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(jiān)控中心與 GPRS/CDMA核心網(wǎng)連接即可。該系統(tǒng)主要特點如下：
A、經(jīng)濟性：建設(shè)成本少，路燈監(jiān)控中心與路燈之間是通過GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)進行連接，可以大大節(jié)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(guī)劃。
B、實時性：由于GPRS/CDMA具有永遠在線的特點，能夠?qū)崟r的將路燈的變化信息傳送給監(jiān)控中心，便于工作人員及時監(jiān)控路燈的狀態(tài)并進行調(diào)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(shè)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(zé)單個、幾個或者一路路燈的數(shù)據(jù)傳輸，統(tǒng)籌安排比較靈活。
五、系統(tǒng)的優(yōu)勢
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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