更多系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案, 請(qǐng)?jiān)L問…h(huán)ttp://blog.wh7d.net基于GPRS 的城市照明監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) ,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)

更多系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案, 請(qǐng)?jiān)L問…h(huán)ttp://blog.wh7d.net

基于GPRS 的城市照明監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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(huì)文明的進(jìn)步，城市面貌發(fā)生了前所未有的變化，同時(shí)人民生活水平也提高到了一個(gè)新的高度，對(duì)美好生活環(huán)境的追求更加迫切。同時(shí)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(xiàng)重要的課題，也是建設(shè)節(jié)約型社會(huì)所必須的。基于GPRS （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(jì).

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(fèi)便宜，計(jì)費(fèi)合理 . 2

三. GPRS 的城市照明監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)2

1. 技術(shù)特點(diǎn) 3

2. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)4

3. 路燈監(jiān)控器軟件設(shè)計(jì)6

4. 路燈監(jiān)控系統(tǒng)功能7

五. 結(jié)論致 謝 12

參考文獻(xiàn) 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(duì)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(fù)著沉重?zé)艄庠O(shè)備維護(hù)管理工作。隨著亮化工程腳步進(jìn)一步加快，此各級(jí)政府和市民對(duì)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(dá)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(dòng)控制方法。

2.

現(xiàn)行的方法既不能及時(shí)調(diào)整開/維修困難?，F(xiàn)行的控制方法無法及時(shí)反映照明設(shè)施的運(yùn)行情況，使得維修工作十分被動(dòng)?；蛘弑粍?dòng)地等待

因此在時(shí)間十分緊迫的情況

此外，花費(fèi)大量經(jīng)費(fèi)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(duì)于市政部門來講是一項(xiàng)需要耗費(fèi)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(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。

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

1. 覆蓋地域廣

1

目前移動(dòng)通信網(wǎng)全國的覆蓋率95以上，非邊遠(yuǎn)地區(qū)覆蓋率幾乎100。GPRS 用戶可隨意分布和移動(dòng)自己的網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)，無須擔(dān)心線路的維護(hù)或有線在移機(jī)時(shí)導(dǎo)致的通訊中斷。建設(shè)新的監(jiān)控點(diǎn)無需進(jìn)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(yuǎn)，在任何場(chǎng)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(shí)。

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(jìn)行計(jì)費(fèi)。在就可長時(shí)間的保持這種連接，并只在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)才占用的費(fèi)用。

GPRS Internet 接入，這種技術(shù)在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，將數(shù)據(jù)進(jìn)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(dòng)態(tài)IP 和固定IP 兩種工作方式，當(dāng)組成小規(guī)模監(jiān)測(cè)網(wǎng)時(shí)，主站和從站均采用動(dòng)態(tài)IP 方式，用動(dòng)態(tài)域名解析使用公網(wǎng)，可節(jié)省費(fèi)用（不用專門租用DDN 等專線）；組成大網(wǎng)時(shí)，主機(jī)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(shí)仍可使用動(dòng)態(tài)IP 和公網(wǎng)，此時(shí)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(jì)

2

為了解決城市照明優(yōu)化這個(gè)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(jì)算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)對(duì)日益快速發(fā)展城市道路照明路燈實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控和智能化科學(xué)管理，進(jìn)一步提高道路照明質(zhì)量，從而提高服務(wù)質(zhì)量；進(jìn)一步提高維護(hù)、檢修效率，從而保證城市整體亮燈率和設(shè)備完好率；進(jìn)一步降低能耗、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，從而避免無畏電能和人力物力浪費(fèi)。以下針對(duì)大城市照明系統(tǒng)管理和維護(hù)的要求, 開發(fā)了一種基于GPRS 的城市照明遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。

1. 技術(shù)特點(diǎn)

我們的設(shè)計(jì)主要特點(diǎn)如下：

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

用電話線在外地?fù)芡ūO(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(yùn)行，采用了自動(dòng)動(dòng)態(tài)密碼保護(hù)，控點(diǎn)遙控操作的絕對(duì)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(diǎn)可以自行獨(dú)立控制路燈設(shè)備并記錄歷史數(shù)據(jù)，也不會(huì)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(diǎn)上，為了防止DTU WA （看門狗）功能，當(dāng)DTU 發(fā)生脫網(wǎng)時(shí)可

自動(dòng)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(hù)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(diǎn)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(hù)性：系統(tǒng)操作簡(jiǎn)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(chǎng)設(shè)備

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

實(shí)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(jià)格比。

實(shí)時(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)路燈運(yùn)行系統(tǒng)的可控性、減輕路燈維護(hù)勞動(dòng), 以適應(yīng)城市現(xiàn)代化對(duì)路燈燈光系

監(jiān)控對(duì)象

測(cè)量不同量程電壓、電流信號(hào)。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(dòng)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(hào)、門控開關(guān)等。

2. 路燈監(jiān)控器硬件設(shè)計(jì)

路燈監(jiān)控器在硬件電路設(shè)計(jì)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(shí)中斷輸出 EEPROM ，用于存儲(chǔ)開關(guān)燈時(shí)間表等信息：

/22位BCD 碼組成，由高到低分別為時(shí)、分。

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

報(bào)警狀態(tài)(ZT0)、門開狀態(tài)(ZT1)、手動(dòng)/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(gè)字節(jié)表示。監(jiān)控器可以監(jiān)測(cè)9路工作電流，利用二個(gè)存儲(chǔ)單元9個(gè)存儲(chǔ)位，分別存儲(chǔ)被監(jiān)測(cè)電流監(jiān)測(cè)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(cè)量模塊，它可以采集12路電壓輸入信號(hào)，測(cè)量信號(hào)輸入范圍0～10V ，測(cè)量精度0.2級(jí)，其輸出采用RS-485總線。

將欲監(jiān)測(cè)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(jī)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(shí)現(xiàn)路燈工作參數(shù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，對(duì)電壓欠壓、電壓過壓、欠流、過流及時(shí)作出報(bào)警。

5

3) 串口擴(kuò)展

由于CPU 采用PHILIPSP89C51RD 芯片，該CPU 只有一個(gè)串口，在本設(shè)計(jì)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 模快提供RS-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(jì)中采用一片MAX232芯片，通過CPU 和GPRS 模塊進(jìn)行通信。

5) 控制執(zhí)行單元

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

6) 其他設(shè)計(jì)

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

3. 路燈監(jiān)控器軟件設(shè)計(jì)

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(shí)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(jìn)入相應(yīng)子程序，如設(shè)置開關(guān)燈時(shí)間，查詢工作參數(shù)，查詢工作狀態(tài)，實(shí)時(shí)開燈，實(shí)時(shí)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?yàn)椋?/p>

if (sflag)

{ IE=0x00;

switch (Gprs_Data[0]){

6