基于才茂GPRS/CDMA DTU實(shí)現(xiàn)無線路燈監(jiān)控 系統(tǒng)解決方案 |
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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(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方案,簡要介紹了GPRS/CDMA技術(shù)的基本知識(shí),描述了GPRS/CDMA無線傳輸應(yīng)用于路燈監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。通過實(shí)際應(yīng)用,獲得了理想的效果。 關(guān)鍵詞:GPRS ;CDMA; Internet;路燈監(jiān)控。
一、概述 隨著時(shí)代的發(fā)展,城市現(xiàn)代化建設(shè)步伐不斷加快,對(duì)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(gè)新的和緊要的課題。城市道路照明自動(dòng)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(jì)和社會(huì)效益是十分顯著的,它的推廣和實(shí)施也將是市政工程建設(shè)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。 照明自動(dòng)監(jiān)控與管理系統(tǒng)能夠靈活開/關(guān)燈,隨時(shí)了解運(yùn)行參數(shù),及時(shí)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(dòng)進(jìn)行存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì),并能隨時(shí)進(jìn)行查詢和打印,極大地提高管理水平,同時(shí)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(jì)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(jìn)的計(jì)算機(jī)通信技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理(DSP) 技術(shù),通過交流采樣的方法,完成現(xiàn)場(chǎng)的電流、電壓以及功率、功率因素等參數(shù)的采樣、運(yùn)算、存儲(chǔ)、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(shí)現(xiàn)對(duì)路燈、景觀燈的遠(yuǎn)程監(jiān)控,從而實(shí)時(shí)掌握照明系統(tǒng)運(yùn)行狀況,快速發(fā)現(xiàn)路燈故障、盜竊等并能主動(dòng)報(bào)警,確保照明系統(tǒng)的可靠運(yùn)行,提高路燈運(yùn)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 (現(xiàn)在GPRS 已經(jīng)全面升級(jí)為4G網(wǎng)絡(luò)) 廈門才茂GPRS/CDMA DTU采用ARM9高性能工業(yè)級(jí)嵌入式處理器,以實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺(tái),超大內(nèi)存,內(nèi)嵌自主知識(shí)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(yuǎn)在線,多種協(xié)議轉(zhuǎn)換的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。針對(duì)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(shí)自動(dòng)斷線的功能。同時(shí)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)。
一、 硬件系統(tǒng) 1、 CPU:工業(yè)級(jí)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(kuò)充到32MB 3、 SDRAM:64MB,可擴(kuò)充到256MB 4、 接口: CM 3150P GPRS DTU/CM 6550P CDMA DTU: 1個(gè)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(yàn)位: 無 或 奇數(shù)校驗(yàn) 或 偶數(shù)校驗(yàn) 停止位: 1位 或 2位 流 控: 無 或 RTS/CTS CM 3150EP GPRS DTU /CM 6550EP CDMA DTU: 1個(gè)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(yàn)位:無 或 奇數(shù)校驗(yàn) 或 偶數(shù)校驗(yàn) 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(jī)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(jī)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~+65?C 儲(chǔ)存溫度 -40~+85?C 相對(duì)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(cè),在線維持,掉線自動(dòng)重?fù),確保設(shè)備永遠(yuǎn)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?jǐn)?shù)據(jù)中心動(dòng)態(tài)域名和IP地址訪問 7)支持DNS動(dòng)態(tài)獲取,防止DNS服務(wù)器異常導(dǎo)致的設(shè)備當(dāng)機(jī) 8)支持雙數(shù)據(jù)中心備份 9)支持多數(shù)據(jù)中心同時(shí)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(shí)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(bào)告。 14)標(biāo)準(zhǔn)的AT命令界面 15)可以用做普通撥號(hào)MODEM 16)支持telnet功能。 17)支持遠(yuǎn)程配置,遠(yuǎn)程控制 18)通過串口軟件升級(jí) 19)同時(shí)支持LINUX、UNIX和WINDOWS操作系統(tǒng) DTU在應(yīng)用之前首先要進(jìn)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(duì)接, DTU上電之后根據(jù)事先設(shè)置好的中心IP和端口進(jìn)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(shí)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(shí)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(gè)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(gè)監(jiān)控器,從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)GPRS/CDMA無線傳輸終端負(fù)責(zé)多個(gè)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(gè)路燈都裝有一個(gè)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(gè)路燈。通過監(jiān)控器,系統(tǒng)能自動(dòng)監(jiān)測(cè)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(shí)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(shí)了解情況,做出處理。 對(duì)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(shí)時(shí)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(shí)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(diǎn)如下:
A、經(jīng)濟(jì)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(jìn)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(jí)、維護(hù)成本低,易于規(guī)劃。
B、實(shí)時(shí)性:由于GPRS/CDMA具有永遠(yuǎn)在線的特點(diǎn),能夠?qū)崟r(shí)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(shí)監(jiān)控路燈的狀態(tài)并進(jìn)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(fù)責(zé)單個(gè)、幾個(gè)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(shì) 1、提高亮燈率 系統(tǒng)投運(yùn)后可以隨時(shí)發(fā)現(xiàn)路燈運(yùn)行中出現(xiàn)的問題,隨時(shí)處理,提高亮燈率。 2、節(jié)約能源,減少電費(fèi)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(fèi)支出。在實(shí)現(xiàn)單控后,由于隔盞關(guān)燈進(jìn)行控制一般是通過敷設(shè)雙線電纜實(shí)現(xiàn)的,現(xiàn)在最少還能節(jié)約50%的電纜成本及其施工費(fèi)用。這對(duì)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(yùn)行后,可保持每盞燈電壓相對(duì)穩(wěn)定,尤其是在后半夜電壓升高的情況下。據(jù)測(cè)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(yùn)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(shí)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(shí)時(shí)監(jiān)控每盞路燈、每個(gè)路段及亮化工程點(diǎn)工 作狀態(tài),計(jì)算機(jī)可以及時(shí)對(duì)故障進(jìn)行匯總,寫入數(shù)據(jù)庫,以便次日進(jìn)行維修;利用動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)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(chǎng)運(yùn) 行情況,從而減少巡燈的維護(hù)成本和減輕巡檢人員工作強(qiáng)度,大大提高工作效率。另外,在惡劣天氣時(shí),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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