基于GPRS的城市照明监控系统设计

2017-03-27

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更多系统设计方案, 请访问…http://blog.wh7d.net基于GPRS 的城市照明监控系统设计 ,摘要关键词： GPRS；市照明；灯监控随着城市建设的飞速发

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基于GPRS 的城市照明监控系统设计

摘要

关键词： GPRS；市照明；灯监控

随着城市建设的飞速发展和社会文明的进步，城市面貌发生了前所未有的变化，同时人民生活水平也提高到了一个新的高度，对美好生活环境的追求更加迫切。同时营造出现代城市科学和艺术完美结合的照明效果，树立城市的品牌形象，成为城市现代化水平的标志之一。成为一项重要的课题，也是建设节约型社会所必须的。基于GPRS （通用分组无线服务技术）通信方式路灯监控器设计.

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

一. 目前国内城市照明监控系统的现状 ....................................................................................................... 1

1. 现行的控制方法......................................................................................................................................... 1

2. 现行控制方法的缺陷 ................................................................................................................................ 1

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

1. 覆盖地域广 . ................................................................................................................................................ 1

2. GPRS 网络接入速度快2

3. 网络可靠性高 . 2

4. 稳定性好 2

5. GPRS 资费便宜，计费合理 . 2

三. GPRS 的城市照明监控系统设计2

1. 技术特点 3

2. 系统设计原则 . 3

四. GPRS 的城市照明监控系统构成4

1. 路灯监控管理信息系统 4

2. 路灯监控器硬件设计4

3. 路灯监控器软件设计6

4. 路灯监控系统功能7

五. 结论致谢 12

参考文献 13

引言

随着城市建设的发展，城市照明建设越来越注重于城市的形象，对于城市灯光设施建设提出了更高要求。道路照明和景观照明的要求和数量不断增加，今后城市照明管理部门除了管理城市道路照明外，还将参与城市景观灯的管理。道路照明路灯，装饰彩灯、灯光喷泉、彩灯草坪、大厦射灯等各种各样特色灯光构成了美丽城市灯光夜景系统。但是，在这些美丽灯光后面，我们路灯管理部门担负着沉重灯光设备维护管理工作。随着亮化工程脚步进一步加快，此各级政府和市民对城市的建设、道路照明和景观照明提出更高的要求。使城市管理水平达到国内领先水平。

一. 目前国内城市照明监控系统的现状1. 现行的控制方法

/关灯；而有些景观灯开关通常是人工手动控制方法。

现行的方法既不能及时调整开/维修困难。现行的控制方法无法及时反映照明设施的运行情况，使得维修工作十分被动。或者被动地等待

因此在时间十分紧迫的情况

此外，花费大量经费建设起来的各类景观灯，难以充分发挥应有的效能。

二. GPRS

以往，路灯巡查对于市政部门来讲是一项需要耗费大量人力的工作，现在GPRS 网络在这一领域的应用使巡查工作实现了自动化。

无论从功能还是从可靠性来说，没有一个无线网可以与移动通信网相比拟，总体来说，有以下优点：

1. 覆盖地域广

目前移动通信网全国的覆盖率95以上，非边远地区覆盖率几乎100。GPRS 用户可随意分布和移动自己的网络点，无须担心线路的维护或有线在移机时导致的通讯中断。建设新的监控点无需进行拉线，埋线等工作。较光纤，或专线系统投资较少，设备安装方便。通信距离远，在任何场合都可以设中心站。覆盖较好，比较很多无线数据网络（集群，双向传呼，CDPD ，CDMA ）而言，其网络覆盖是最好的。

2. GPRS 网络接入速度快

提供了与现有数据网的无缝连接。由于GPRS TCP/IP、X.25协议，因此无需经过PSTN 等网络的转接，直接与分组数据网（IP 网或秒钟，快于电路型数据业务。采用TCP/IP短信息）而言，网络接入更加直接方便。

3. 网络可靠性高

抢修非常及时。

4. 稳定性好

另一方面频段专用，GPRS 能最好地支持频繁的、

5. GPRS

、GPRS 还可根据通信的数据量和提供的服务质量进行计费。在就可长时间的保持这种连接，并只在传输数据时才占用的费用。

GPRS Internet 接入，这种技术在数据传输时，将数据进行分组（TCP/IP分组数据技术。

组网方面主站和从站设备均可使用动态IP 和固定IP 两种工作方式，当组成小规模监测网时，主站和从站均采用动态IP 方式，用动态域名解析使用公网，可节省费用（不用专门租用DDN 等专线）；组成大网时，主机可采用固定IP ，并用专网，以提高系统的效率，但在条件不具备时仍可使用动态IP 和公网，此时效率仅比固定IP 低0.2。

三. GPRS 的城市照明监控系统设计

为了解决城市照明优化这个难题，提出了开发路灯监控管理系统，用于管理城市照明，目的是利用现代计算机技术，通讯技术对日益快速发展城市道路照明路灯实现自动化监控和智能化科学管理，进一步提高道路照明质量，从而提高服务质量；进一步提高维护、检修效率，从而保证城市整体亮灯率和设备完好率；进一步降低能耗、减轻劳动强度，从而避免无畏电能和人力物力浪费。以下针对大城市照明系统管理和维护的要求, 开发了一种基于GPRS 的城市照明远程控制系统。

1. 技术特点

我们的设计主要特点如下：

网络版软件设计，可以方便地在任何联网的一台电脑上进行操作，可以利

用电话线在外地拨通监控中心，浏览监控中心的数据信息。

为保证在公共网络上系统能够安全的运行，采用了自动动态密码保护，控点遥控操作的绝对安全性。

完全自行开发研制的高度智能化数据采集器，

分控点可以自行独立控制路灯设备并记录历史数据，也不会影响正常开关

灯。

除利用ADSL 线）除了主传输资源外，备用传输资源可以

在分控点上，为了防止DTU WA （看门狗）功能，当DTU 发生脱网时可

自动使其复位连上网络。WA DTU 脱网现象。

短消息可以以英文或中文方式显示在维护人

灵活性：系统组网方式灵活，系统功能配置灵活，利用现有资源灵活，将各类型资源的利用，都溶

入组网方案之中。能满足不同分控点的业务需要，软件功能全面，配置方便；

可靠性：组网设备可靠，组网方案可靠，可根据路灯管理处需要采用备份路由。

可操作性和可维护性：系统操作简单易学，操作人员可快速掌握使用方法。监控器本身和现场设备

之间具有明晰的接口，出现问题时可迅速找出故障原因，便于使用维护。

实用性：从用户角度出发，系统能使路灯控制箱少人值守或无人值守成为可能。充分利用现有资源，

尽量降低选购设备成本，使系统具有较高的性能价格比。

实时性：系统具有很快的响应性能。

四. GPRS 的城市照明监控系统构成

1. 路灯监控管理信息系统

路灯监控管理信息系统是由通信服务器和若干路灯监控器组成，如下图所示：

图1

ADSL 与GPRS 通讯方式。任一路灯监控器控制；可随时向路

监控系统

模块) 、无线数据通讯系统(GPRS1090)、监控中心组() 、实现路灯运行系统的可控性、减轻路灯维护劳动, 以适应城市现代化对路灯灯光系

监控对象

测量不同量程电压、电流信号。电压、电流采集精度为0.4。继电器开关量输出，可以直接控制驱动路灯控制柜中的接触器开关，用于路灯、半夜灯、景观灯、广告灯控制，具有开关量输入通道，经过设定可以作为接触器反馈信号、门控开关等。

2. 路灯监控器硬件设计

路灯监控器在硬件电路设计上，根据其功能划分，由六部分组成, 如下图所表：

图2 路灯监控器功能结构图电路图如下图所示：

图3

1) SD2000BPI 。该芯片具有内置晶振、I2C 总线接口、定时中断输出 EEPROM ，用于存储开关灯时间表等信息：

/22位BCD 码组成，由高到低分别为时、分。

42位BCD 码组成，由高到低分别为年、月、日、时、分、秒。默认值为200~65536数值。

报警状态(ZT0)、门开状态(ZT1)、手动/三遥状态(ZT2)、全夜灯状态(ZT3)、半夜灯状态(ZT4)(ZT5)。用连续7个字节表示。监控器可以监测9路工作电流，利用二个存储单元9个存储位，分别存储被监测电流监测状态。

2) 电压电流采集

电压及电流采集部分采用山东力创EDA9016模拟量测量模块，它可以采集12路电压输入信号，测量信号输入范围0～10V ，测量精度0.2级，其输出采用RS-485总线。

将欲监测电压、电流通过电压互感器、电流互感器感应出0～10V 电压，输出给EDA9016模拟量输入端，EDA9016通过RS-485总线与监控器单片机连接，路灯监控器可以按照EDA9016通讯协议，采集各路电压及电流，通过通讯服务器查询命令发送给客户端软件，实现路灯工作参数自动监测，对电压欠压、电压过压、欠流、过流及时作出报警。

3) 串口扩展

由于CPU 采用PHILIPSP89C51RD 芯片，该CPU 只有一个串口，在本设计中用于同GPRS 模块通信。而多功能表和EDA9033均采用RS-485接口，所以要利用CPU 普通IO 口模拟SPI 接口与MAX3100通信，MAX3100串口再和MAX485相连，从而产生EDA9033和多功能电表需要RS-485接口。

4) GPRS 模块

GPRS 模快提供RS-232接口与外界通信，透明传输模式，应用十分方便。在本设计中采用一片MAX232芯片，通过CPU 和GPRS 模块进行通信。

5) 控制执行单元

控制执行部分采用三级管驱动继电器，继电器控制交流接触器办法。在三级管和CPU IO口之间采用光耦隔离，防止继电器吸合对系统产生干扰。

6) 其他设计

由于路灯监控器工作在无人职守地方，安装将报警类型、报警时间存储在路灯监控器存储器内，然后通过GPRS

3. 路灯监控器软件设计

本系统软件采用keil C 作为开发工具。除CPU 序，以便于批量生产。

包括全夜灯、MAX3100和时钟芯片，读取设

系统采用中断方式接收GPRS 串口数据，并能

}

Else

一帧数据接收完毕后，给串口中断标志置位，然后在主程序中判断传口中断标志，如果该标志被置位，则开始判断控制位，并进入相应子程序，如设置开关灯时间，查询工作参数，查询工作状态，实时开灯，实时关灯等，在执行完相应子程序后将中断标志复位。

控制位判断程序为：

if (sflag)

{ IE=0x00;

switch (Gprs_Data[0]){

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