无线路灯监控

无线路灯监控（共8篇）

无线路灯监控 篇1

摘要：随着我国经济的发展和社会的进步, 使得城市的规模不断扩大, 对诸如路灯等基础设施的需求日益提升, 然而在现实生活中, 经常出现路灯故障、损坏或者电缆偷盗的情况, 严重影响了城市居民的工作和生活, 因此城市路灯无线监控系统应运而生。笔者结合实际经验, 较为详细的研究和分析了城市路灯无线监控系统, 对系统组成和各部分功能作了较为全面的阐述。

关键词：城市路灯,无线监控,系统组成

随着我国社会主义现代化建设的不断发展, 城市照明对城市交通安全、社会治安、人民生活、美化环境等正起着越来越重要的作用, 是体现城市形象和建设水平的重要标志。近几年来, 随着富阳市经济发展的快速增长, 富阳市的城市化进程也不断加快, 路灯和夜景灯的数量和质量都有了很大的提高。但富阳市的路灯和夜景灯控制和管理仍采用较落后模式, 谈不上科学有效的监控, 随意性大, 无法做到精确的统一控制。一方面, 老百姓对亮灯率及维护及时性要求不断增强, 另一方面, 路灯控制范围日益扩大, 管理难度越来越大, 成本越来越高, 所以有必要对老的路灯控制系统进行改造。目前城市管理部门所采用的控制方式已很难保证城市照明系统的正常开关灯和运行, 特别是当控制箱或线路出现问题时, 就有可能造成大面积灭灯。由于缺少实时监测手段, 未能及时发现故障并修复。因此建设一个高效可靠的路灯监控系统是十分迫切和非常必要的。

一、经济效益

电费的节省是由半夜灯控制和开关灯时间的最优化来实现的。采用时间曲线和光控相结合的方式集中控制全市路灯的开关灯, 避免早开灯和晚关灯。采用路灯无线监控系统后, 每晚的人工巡检由计算机自动完成, 节约人工和车辆的开支。

二、设计原则

根据城市的具体需求以及参照大中型城市自动化路灯控制系统的工程经验, 把握好该系统设计和施工的五个关键原则。可靠性原则———系统顺利开通并长期稳定运行;先进性原则———建成国内功能最齐全的路灯无线监控;扩展性原则———系统平台通用, 无站点容量限制;经济性原则———经济适用, 节约投资;易用性原则———使用维护简单方便。

三、系统功能

城市路灯无线监控系统建成后将具有以下先进功能。遥控:按时间曲线和光照度由控制中心计算机统一自动控制各站点路灯和景观灯的开关, 并能实现手动遥控、组合控制等功能。遥测:按设定的时间周期自动巡检或随机手动检测各站点路灯和景观灯线路的电压、电流等工作参数, 自动计算亮灯率。遥信:能随时获取各站点的报警信息和开关状态。遥调:可实现节电器等设备的远程调压功能。无线控制和站点自身控制相结合, 确保无线通信不畅时正常开关灯。大屏幕动态显示各站点路灯工作情况和参数, 操作非常简便。数据存储、查询和各类报表打印。并用声光、语音和短消息报警, 做到快速抢修。电子地图和设施管理。GPS卫星自动校时, 与公网的互连, 可实现远程访问。有数字远程电表的接口, 方便实现远程抄表计量功能。有扩展接口, 方便实现节能控制和电缆防盗报警。

四、系统组成

路灯无线监控系统主要由监控中心、无线通信系统和遍布全市的路灯监控终端三大部分组成, 见图。

4.1监控中心

监控中心主要由二台工控机、数据库服务器和交换机构成的100M以太网组成。另外可按需配置一些外围设备和路灯监控的专用设备, 如打印机、UPS电源、大屏幕投影机、GPS卫星校时系统、光敏开关等。

4.2采用CDMA公网的无线通信系统

城市路灯监控系统利用电信的核心网络CDMA以及SDH传输网进行组网, 首先利用电信SDH传输网实现监控中心局域网与电信CDMA核心网络接入平台的专线链接。在远程监控终端的通信模块上配置电信SIM卡 (SIM卡只开启数据传输功能) , 采用动态或静态IP地址分配方式。远程监控终端在配置和获取IP地址后, 接入电信CDMA无线网络, 即可实现和监控中心的数据传递, 达到远程监控的目的。

4.3路灯监控终端

监控终端由测控电脑板、CDMA模块、电源和传感器等组成, 安装于路灯控制箱内, 主要完成遥控、遥测、遥信和遥调等功能。当无线通信失败时, 具有自控功能。具有白天亮灯、晚上灭灯、电压 (电流) 超限、供电线路停电、电压缺相、开关跳闸、通信失败、电缆被盗等多种故障报警, 还具有现场显示和人机对话功能, 方便现场工人的调校和维护。终端接通电源后, 自动进入复位和程序初始化运行, 首次运行需由主控中心发送一系列的运行参数给终端。主控中心给终端发送信号, 该信号经终端天线接收, 由无线通信模块解调出数字信号送往主控单元, 主控单元从通信接口接收每一个数据, 进行分析和识别, 根据不同的命令代码执行各种操作。终端根据命令采集必要的数据, 经过处理后由串行接口送往无线通信模块进行数据解调, 最后通过天线将信号发向主台。终端根据主台发来的参数, 测出电压、电流有效值及有功功率。

4.4电缆防盗报警装置

路灯电缆防盗报警装置, 由位于路灯配电柜的信号转换器和位于电缆末端的电缆防盗报警器组成, 可实现路灯线路白天无电和夜间带电情况下的路灯电缆被盗或剪断的报警。一只电缆防盗报警器对应一根路灯电缆, 它可通过监控终端向监控中心发出报警信号, 也可直接向设定的值班人员手机发出报警短信。

五、结束语

凭借CDMA网络分组数据技术的先进性, 并借助各种网络安全技术, 可以为客户构建各种无线解决方案, 无能在数据传输速度上, 还是在网络的安全性方面都具有日前其他网络不可比拟的优势。该方案具有组网简单, 节省投资、能源节约、功能完备、结构合理等优势, 在技术上完全可行。

参考文献

[1]顾海宁.南京市路灯无线监控系统的升级和扩展[J].人工智能及识别技术.2007, 1.

[2]姜海涛.城市路灯监控管理系统[J].黑龙江电子技术.1999, 4.

无线路灯监控 篇2

随着中国城市化建设的不断加深, 社会经济的高速发展造就了人们生活水平的不断提高。因此在亮化城市工程的过程中, 城市道路的照明和灯饰工程等都在逐渐受到相关的重视[1,2]。由于传统路灯系统在智能化程度方面低, 通讯方面稳定度差, 因此给城市照明系统的维护和管理带来了很大的困难[3,4]。针对以上相关问题, 本文提出了一种基于Zig Bee的自组网无线路灯监控系统, 这个系统特点是根据接受到的不同指令, 对任何一个路灯, 或者是组合的路灯都可以进行控制, 从而实现照明的灵活性和多样化。同时该系统还可以提供每个路灯的位置, 使管理或者维修人员能够方便地了解每个路灯的工作状况, 假如有损坏的情况, 可以进行及时的处理, 从而使管理城市的照明系统的水平得到有效的提高。除此之外, 该系统还能够随时了解运行的参数, 可以通过智能节电来降低能耗, 从而提高这种设备的使用寿命, 对于获得更好的经济效益有促进作用。

1 Zig Bee技术

Zig Bee是一种以IEEE802.15.4无线标准为基础开发出来的无线网络技术, 主要具有低功耗、低距离、低速率以及双向传输的特点, 这种技术可嵌入到任何设备中, 从而实现对设备的控制, 或者对区域的监控。

Zig Bee网络的构成元素是协调器、路由器、终端节点。Zig Bee支持的结构主要有星型、网状、树簇状的网络拓扑结构。

每一个Zig Bee网络中最多能够拥有65535个节点, 每个节点的地址都是由Zig Bee的网络协调节点 (Network Coordinator) 负责分配。每个节点的传输范围都是在30m~100m之间, 除此之外, 每个节点的传输距离可以通过使用功率放大器以及多跳网状网络结构得到扩展。

2 系统的硬件设计

硬件主要为射频片上系统 (So C) JN5139设计的射频收发模块、射频天线、输出控制电路等。整体硬件设计框图如图1所示。

2.1 处理器模块电路

处理器模块电路选用JN5139来设计, JN5139芯片是Jennic公司推出的一款兼容于IEEE802.15.4和Zig Bee的低功耗性、So C芯片, 除了本身可以作为处理器使用外, 还可以用来充当无线收发电路, 工作于2.4GHz[5,6]。处理器模块电路如图2所示。

2.2 收发器

收发器模块用的是MAX3232C和MAX3485, 对于MAX3232收发器, 采用的是低压差发送器输出级, 在3.0V~5.5V电源供电时利用双电荷泵能够真正的实现RS-232性能。MAX3232的引脚、封装和功能与工业标准的MAX232兼容。MAX3485是3.3V, 低功耗trans-ceivers的rs-485和rs-422通信。Eachpart包含一个司机和一个接收机。司机是短路电流限制和保护ed反对过度的功耗, thermalshutdown电路, 驱动输出到地方较高阻抗状态。接收器输入有一个fail-safefeature保证一个逻辑高输出如果bothinputs是开路。MAX3485, 1transmit高达10 mbps, MAX3485 communi-cation设计为半双工。收发器电路如图3所示。

2.3 射频天线的设计

通过分析天线辐射的原理, 并且比较几种常用的Zig Bee天线类型[7,8], 再根据应用的需求来选择合适的微型化的天线类型对天线结构进行创新性的设计。这里通过微波暗室和网络分析仪进行天线性能参数的测量, 最终得出两款结构简单而且实用的新型天线。微带贴片天线如图4所示。

3 系统软件设计

本系统的软件包括Coordinator建立网络, 子节点加入网络, 上位机三部分。

3.1 Coordinator建立网络

协调器在进行建立网络的时候, 首先会对信道进行能量扫描。由于结点所选用的JN5139收发芯片是工作在以2.4GHz为中心的频段, 所以根据IEEE802.15.4的规范, 在该频段工作的共有16个信道。当扫描完这16个信道的时候, 选择其中能量最弱的信道来成为该网络的逻辑信道 (注:信道的能量越小, 则在该信道中能建立的PAN网络也就越少) , 然后再选择短地址的信息、PAN网络标识的ID, 对网络设置初始化。当配置初始化完成时, PAN网络也就正式建立, 随后网络协调器进入周期性的睡眠状态来等待其他结点的加入。Coordinator建立网络流程框图如图5所示。

3.2 子节点加入网络

子节点包括End Device节点和Router节点。Zig Bee路由器主要是相当于远程设备之间的中继器, 从而来进行相互间的通信, 其主要功能是发现网络、加入和离开网络、处理加入网络子设备相关地址的分配、邻居列表和路由表的维护等作用。这里的终端End Device是用来采集数据最后的节点, 它直接与Zig Bee路由器进行通信, 不参与选择路由。它的主要功能是发现网络、加入和离开, 以及邻居列表的维护。每当子结点的网络建立时, 首先会对16个信道进行扫描, 从而在某逻辑信道上发现出存在的协调器 (注:此时的协调器已经完成了网络建立的过程) 。然后, 子结点会发出关联的请求帧, 这时的协调器会根据实时情况来决定是否允许其加入, 如果允许加入, 则协调器会给子结点分配一个16位网络地址。至此, 网络就成功形成了。子节点加入网络流程框图如图6所示。具体数据传输格式如表1和表2所示。

注:校验码为MAC地址的第一个到数据结束的所有字节的和。

注:校验码为MAC地址的第一个到数据结束的所有字节的和。

3.3 上位机界面

上位机采用Visual studio2010开发环境, C#语言开发, 主要涉及协调器与终端节点, 协调器与上位机的数据接收与发送, 上位机界面如图7所示。

4 测试结果

本设计在完成软硬件设计后, 对系统进行检测, 通过上位机控制, 可按任意组合无线控制路灯的亮灭, 通过检流模块返回的电流信息判断路灯运行是否正常, 当路灯运行正常时, 在上位机对应路灯运行状态框中显示为绿色, 当路灯运行不正常时, 在上位机对应路灯运行状态框中显示为红色, 从而达到实时监控路灯运行状态的目的。同时, 各节点采集的温湿度数据能够通过ZigBee网络传至协调器, 然后由协调器传于上位机, 将各节点的温湿度信息显示在上位机对应位置。

通过进一步测试, 在天气状况良好的情况下, 终端节点与协调器的通信距离可以达到100米, 满足实际路灯组网要求。

参考文献

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[2]王伟, 董超俊.一种新的基于CAN和GPRS网络的路灯组网方法研究[J].工业控制计算机, 2012, 25 (3) :71-72.

[3]罗宇.城市道路照明节能措施[J].辽宁科技大学学报, 2009, 3 (3) :282-285.

[4]杨善庚, 秦大为.城市道路照明节电措施探讨[J].节能, 2007, 24 (3) :39-40.

[5]宋国辰, 王春杰.基于ZigBee JN5139模块无线抄表系统的节点设计[J].天津理工大学学报, 2012, 28 (4) :74-77.

[6]朱纪铭, 闫述.基于编码分组的无线射频识别多标签防碰撞方法[J].扬州大学学报:自然科学版, 2011, 14 (4) :57-59.

[7]尚济勇, 高万明, 豆栋梁, 等.一种新型单层宽带微带反射阵天线设计[J].微波学报, 2012, 28 (1) :33-37.

无线路灯监控 篇3

Research on The Usage of GPRS in The Automatic Monitoring System of City Road

作者：孙泉

摘要：详细介绍了公共路灯远程监控系统的结构原理、工作过程、硬件组成和软件设计，增加了一些措施增加了系统的可靠性。根据系统可以实时掌握路灯的电压高低、电流大小、是否工作、警告等状况,从而实现对公共路灯的实时远程监控。

Abstract: This report writing introduces the remote monitoring system of city road lamps to go into details, talking about the structure and principles of the system, the working process, the composition of hardware and the designation of software, and adds a number of measures to increase the reliability of the system.According to the system, we can have real-time data about the voltage and current of street lamps, the warning of them, and the situations like this, in this way, we can realize the real-time remote monitoring of the city road lamps.关键词：GSM/GPRS；MODEM；远程监控；分控点；监控中心

Keywords: GSM/GPRS, MODEM, Remote Monitoring, Individual Control Points, Monitoring Center 1.前言

城市灯光监控系统纳入监控范围内的有道路照明监控、高层建筑泛光照明监控、广场照明监控、桥梁照明监控等部分，系统的建立是一项复杂的工程，必须全面规划，从全局的观点出发,考虑到目前和将来的需求，设计统一的系统结构，同时还要为今后系统的发展和逐步完善留有充分的余地，避免因需求扩展和提高时不得不全盘推倒另起炉灶的情况出现，以保护前期的投资。建设一个复杂的灯光监控系统，不仅要满足现在的业务管理需求，还要考虑到今后的信息处理增长及其技术升级的适应性。

随着GSM/GPRS技术在中国的成熟，选取GSM/GPRS短消息作为系统的通信方式，具有一次性投入低，安装简便，使用费较低，抗干扰能力较强且具有向GPRS无线分组、2.5G宽带业务平滑过渡等诸多优点。目前，我国几乎所有城市已经开通GSM/GPRS业务，这是今后路灯监控系统所采用的主流传输资源，是路灯监控系统通信方式的必然趋势。

2.监控系统的体系结构

2.1 GSM/GPRS 与GSM/GPRS MODEM GSM/GPRS是中国移动、中国联通推出的一种服务方式，它的出现提供了一个方便、可靠的无线传输资源，能提供短数据传输业务，每次可传输一定长度的数据信息，根据我们的测试结果和实际使用经验，完全可以满足路灯监控的需求，给路灯监控行业注入了新的活力。同时，覆盖范围广泛、收费较低也是GSM/GPRS短消息服务的重要特色。GSM/GPRS MODEM正是基于GSM/GPRS网络所设计的数据传输设备，体积小、重量轻、外形美观、便于安装，也支持通话功能。具有GSM/GPRS标准的AT命令集和标准RS232接口，可方便与路灯监控器配合。

2.2监控系统

GSM/GPRS路灯监控系统是一个分布式、集散型、网络化、全开放的监控系统，包括控制中心和若干个分控点，能对独立分布的各种路灯设备进行集中监控和维护管理。系统采用了GSM/GPRS短消息传输方式，克服了分控点上有线通信线路布线困难的缺点和故障多、难于维护的弊端。根据路灯监控系统总体方案的要求，可设一个监控中心，N个分控点的情况，该系统监控中心设于城市路灯管理部门值班中心。

2.3 监控中心的组成及原理

控制中心有中心通信服务器、收/发GSM/GPRS MODEM、远程告警MODEM、WEB服务器、普通用户工作台、大屏幕模拟屏等组成。在中心安装GSM/GPRS MODEM若干台，可以避免接收与发送之间的冲突（冲突时往往发生发送不成功或收不到数据），大大提高了通信效率。通过通信网络与终端数据通信MODEM进行通信，完成遥测、遥信和遥控。实时监视各分控点工作状态和运行参数，接收故障告警信息，发生报警时通过远程告警MODEM传呼值班人员及时处理故障或者通过GSM/GPRS MODEM向维护人员的手机以短消息方式发送告警信息，实时向上一级监控中心转发紧急告警信息和报送上一级监控中心所要求的数据信息。还可根据需要，查询分控点采集的各种监测数据和告警信息，并在屏幕显示或打印输出。另外可通过数据采集控制器下达测控命令，向分控点发送短消息来设定智能路灯监控器的告警限，并用严格的权限控制确保操作的安全性。

通信服务器是整个系统的心脏，一旦出现问题，整个系统将要瘫痪，因此为了提高系统的可靠性，采用数据库服务器双机备份解决方案，系统软件同时安装在两台主机上,同时运行各自的服务工作,且相互监测对方的情况和本系统的状态，协调两台主机的工作,维护系统的可用性。它能侦测应用级系统软件、硬件发生的故障,及时进行错误隔绝、恢复，当一台主机出现故障时,另一台主机立即接管其工作，以最低成本提供用户几乎不停顿的计算机作业环境，这样就大大地提高了系统的可靠性。同时为保证在公共网络上系统能够安全运行，监控中心采用了多级操作口令，监控中心和分控点之间采用了自动动态密码保护，白天开灯时监控中心对分控点发双重命令才能执行控制命令，保证对分控点遥控操作的绝对安全性。同时，为了在无故障时监控中心维护人员也能够查看分控点信息，系统也支持巡检工作方式，即监控中心可定期查询各个分控点运行信息。

图1 监控中心

2.4分控点的组成及原理

每个分控点都由一个GSM/GPRS MODEM和一个数据采集器组成（图2），二者通过标准串口RS-232串口通讯。现场控制设备[1]，本身具有六路模拟量、2路开关量输入和4路控制量输出，但这些通道的数量有时远远不能满足被监控设备的需求。为了能够扩展更多的测量通道，可通过RS485接口扩展外部智能设备，凡是具有RS485接口且波特率为2400或9600的智能设备，原则上都可以通过定制通信协议实现与现场控制设备通信。

目前，现场控制设备自身可配备四种基本扩展智能设备：模拟量测量单元、开关量及控制量测控单元、智能调压模块、智能变送器，现场控制设备采集来的数据通过GSM/GPRS MODEM 传送给控制中心。在系统分控点上可根据预先设定的告警限判断分控点路灯设备是否发生故障，当分控点路灯设备出现故障时（例如电压过高，白天亮灯，夜晚不亮灯等故障信息），可立即向监控中心上报故障信息，故障上报时间在10秒以内（正常情况下约3秒），且分控点的数量不影响故障上报的时间。支持多点同时告警上报是GSM/GPRS短消息通信方式所特有的强大功能，它大大缩短了故障响应的时间。实时接收和执行来自监控主机的监测和控制命令，按照不同的要求进行相应的动作，存贮各设备历史数据，并对专用设备进行管理。

为了增加分控点的可靠性，采用两种方法：（1）一旦监控中心发生故障，分控点可自行记录运行数据，自行按照预先设定的定时时间来控制设备的正常运转（例如定时开关灯等）；

（2）分控点具有后备电池，掉电后可持续工作一段时间，在此期间可将相关重要信息发送给监控中心，以便监控中心进行信息分析。

图2 系统分控点

3.集中监控软件

集中监控软件是监控系统的核心软件，该软件分为三个软件模块：前置监控工作站通信模块、短消息服务模块、后台监控工作站模块。

前置监控工作站负责收集各个分控点的数据信息，并在数据库服务器上整理形成数据库文件，供后台监控工作站和管理工作站调用，数据库采用的是SQL SERVER大型数据库,稳定可靠。前置监控工作站上安装了两个软件模块，一个软件模块为前置监控工作站通信模块，另一个软件模块为短消息服务模块。

后台监控工作站则作为整个系统面向用户的窗口，肩负着把大量采集数据归整、分析，并以清晰、明了的方式向用户显示的重任。后台监控工作站软件采用WINDOWS NT workstation或WINDOWS2000作为操作系统，以32位版的VC++ 6.0作为开发语言，正是要把WINDOWS2000的友好界面和高速度融为一体，达到既能从海量数据中快速存取数据，又能使用户轻易地进行各种操作的目的。

同时，后台监控工作站上能够支持基于Web浏览器Internet Explorer的网络版操作软件，这样，只要是和监控中心联网的任何一个用户都可以方便地操作使用路灯监控系统（当然，该用户必须具有监控中心赋予的操作权限）。普通工作站仅提供给用户操作和浏览的界面，其必须具有监控中心赋予的操作权限，不具有最高级别的系统设置功能。4.结束语

基于GSM/GPRS数据传输网络实现的路灯远程监控系统，能够可靠地对公共路灯进行有效的远程监控，能避免繁重的布线工作,且具有造价低、数据传输安全可靠、安装使用方便等优点。系统的实现有以下几个关键技术:(1)采用GSM/GPRS网络通讯技术,实现数据的传输;(2)分控点采用先进的数据采集和处理技术。当然本系统还有很多发展的地方，比如与CDMA 系统的兼容性、卫星授时、未来与交通系统的融合等一系列的问题，这需要做进一步的研究开发。

参考文献：

[1] 贾贵玺，郭宝。采用无线寻呼网络的城市路灯控制系统的研究。仪器仪表学报。2002,10:103～105 [2] 华建平。城市路灯自动监控系统。安装。2000,06:31～32 [3] 张威。GSM网络优化—原理与工程。北京：人民邮电出版社,2003 [4] R.J.(Bud)Bates著，贝茨，朱洪波译。通用分组无线业务（GPRS）技术与应用。北京：人民邮电出版社,2004

作者简介：

无线路灯监控 篇4

随着我国经济建设的蓬勃发展, 城市路灯数目的与日俱增, 再加之我国对智能电网建设的大力推进, 城市路灯发展与管理的智能化, 也日益显得重要。本文基于ARM微处理器和GPRS技术, 设计了一种无线智能路灯控制系统。智能化路灯控制系统能够远程控制任何一盏路灯, 并且可以远程识别故障路灯, 能极大提高故障路灯维修反应时间, 能监测照明系统的各种用电参数和运行情况, 能根据不同的照明需求提供灵活多样的控制方案, 使得照明系统更加安全可靠、节能环保。GPRS技术在移动通信领域中的快速发展, 为智能路灯监控系统提供了一种新的数据传输方法。它以网络覆盖范围广, 接入速度快, 适应性强等优点, 在路灯监控系统中取得了广泛的应用。

2、系统的总体设计方案

路灯智能管理系统由管理中心、远程测控终端、路灯、GPRS网络及通信设备组成。系统通过使用ARM微处理器和GPRS无线通讯技术实现管理中心对远程测控终端远程控制的基础上, 进一步通过各个主控单元控制相应的路灯, 从而实现路灯的远程监控。管理中心是整个路灯监控系统的操作、维护、处理、统计、分析和监管的中心, 肩负着与其它管理网络的互联任务。远程测控终端包括基于ARM的主控单元和GPRS模块两大部分, 负责路灯的供电与控制。监控中心与远程测控终端的通信方式采用GPRS公共通信网络, 完成遥测、遥信和遥控。而在各远程测控终端, 每一个数据采集器和主控单元的标准串口上都会配置一部GPRS终端, 用于和监控中心进行数据交换, 实现监控中心的值班人员通过后台或管理人员通过专用手机对路灯进行远程控制。

2.1 系统工作原理

基于ARM微处理器和GPRS的无线网络路灯监控系统, 是通过GPRS无线网络传输和计算机, 对离散存在的受控对象实行集中的监测与控制。在计算机检测管理系统中, 街道路灯控制装置即远程测控终端, 与设在路灯管理处的监控中心, 形成两级分布式计算机控制系统, (上位机设在监控中心室, 下位机设在各主控单元) 监控中心上位机兼做管理计算机和工程师操作站, 主要完成遥控、遥测、遥信、故障分析、数据检索、系统维护、电子显示和报表打印等功能。主控单元下位机为实时在线控制机, 对该站点路灯的电量参数 (电压、电流、电能及功率因数) 进行实时采样, 并将采集到的数据进行分析、存储和显示。监控中心与各主控单元主机之间的通信方式采用通用分组无线业务通信技术GPRS, 通过GPRS模块来完成和监控中心的通讯。

2.2 GPRS无线传输模块功能

传输系统承担数据传输的任务, 它主要负责网络数据链路建立和数据收发的透明中转, 完成信息的上传与下达。GPRS是一种基于GSM的新型移动分组交换技术, 具有永久在线、高速传输、流量计费、快捷登录的优点。通过对GPRS系统组网方式、GPRS通讯协议的选择及GP R S通讯模式的选择的分析和选择, 本文设计了以GPRS为基础的无线传输系统——监控中心以固定IP连接的方式接入Internet网络, 通过GPRS网关接入GPRS网络, 以这样的方式来组建远程控制网络。由于监控中心的IP地址固定了, 所以测控终端在进入GPRS网络之后, 就可以连接这个固定地址来与监控中心建立无线的连接, 从而组建远程控制网络, 实现了监控中心与各个测控终端的通讯。本设计中采用周立功公司的ZWG-23A型号的GPRS无线模块, ZWG-23A具有支持断线迅速重连、点对点连接、短信配置、上线指示和硬件流控等功能。实现多个远程测控终端与一台管理中心的PC机构成一个分布式数据采集系统, 各种信息数据被现场的DTU设备上传到管理中心, 管理中心的命令也可以通过现场的各DTU送达路灯分控中心。

3、远程测控终端的设计

3.1 远程测控终端的硬件设计

远程测控终端由主控单元和GPRS网两大部分组成, 主控单元处理器选择飞利浦公司的ARM7TDMI-S处理器LPC2131, 负责通信协议的封装, 与GPRS通信的实现。GPRS模块选择带有协议栈的GPRS Modem通过串口UART与ARM7LPC2131实现数据传输。监控中心与远程测控终端的通讯都是基于GPRS无线通信技术的, 该通讯模块起到了十分重要的作用。A R M 7 T D MI-S处理器LPC2131与路灯之间是通过继电器接口连接的, 可以通过编程命令通过继电器控制路灯的开断。在ARM处理器装上温度传感器和亮度传感器, 可以实现对路灯安装处的温度和亮度进行监测功能, 当实际亮度超过设定值时系统将会自动关闭路灯, 当实际温度超过设定值时, 系统将会向管理中心发出报警信号。

3.2 远程测控终端软件设计

远程测控终端软件系统采用模块化设计来完成整个系统的初始化、LCD显示、模拟量的采集与处理、控制命令的执行以及GPRS通信等。分别是:系统初始化模块、人机接口模块、模拟量采集与处理模块、命令执行功能模块以及GPRS通讯模块。其中通讯模块设计是整个终端软件设计主要部分, 而AT指令集在通讯模块中扮演了重要的角色, AT指令集是从终端设备或数据终端设备向终端适配器或数据电路终端设备发送的。通过TA, TE发送AT指令来控制移动台的功能, 与GSM网络业务进行交互。用户可以通过AT指令进行呼叫、短信、数据业务、传真等方面的控制。GSM模块与计算机之间的通信协议是一些AT指令集, AT指令是以AT作首, 字符结束的字符串, AT指令的响应数据包在其中。每个指令执行成功与否都有相应的返回。其他的一些非预期的信息 (如有人拨号进来、线路无信号等) , 模块将有对应的一些信息提示, 接收端可做相应的处理。如果AT指令执行成功, “OK”字符串返回;如果AT指令语法错误或AT指令执行失败, “ERROR”字符串返回。

3.3 远程测控系统软件流程图

上电启动后, 首先初始化各项参数, 然后开始检测串口0是否收到采集的数据, 如果是并且是按照预先定义好的数据采集格式, 则通过串口1启动GPRS连接, 建立通道之后, 把从串口0收到的数据通过串口1发送到GPRS模块, 然后通过GPRS网络传送到所预定的目标IP地址上去。如果串口0持续接收到采集信息数据, 那么就不断执行转发程序, 发送数据到GPRS网络, 如果等待超过5分钟串口0还是没有数据, 就执行断开程序, 断开GPRS连接, 让系统退出。

4、管理中心的设计

4.1 管理中心硬件设计

管理中心是整个路灯监控系统集操作、维护、处理、分析和监管于一体的综合监控中心, 肩负着与其他管理网络的互联任务。监控中心可以设在路灯管理部门的办公室中, 主要由工业控制计算机、打印机、投影设备、数据通讯单元、门禁警报系统组成。还可以根据实际情况, 在监控中心安装大型LED模拟屏, 在模拟屏地图上, 可以随时观测到所有远程测控终端的运行状况。

4.2 管理中心软件设计

管理中心软件采用客户/服务器 (C/S) 主从式架构设计, 远程测控终端相当于客户机, 管理中心相当于整个系统的服务器。本系统采用VB开发工具制作的上位机界面, 可以用来侦听GPRS客户端连接, 连接成功之后, 可以传输IP数据包。首先, 在服务器IP地址处填写本机IP地址, 在端口处填写服务器IP地址绑定的端口号, 点击“监听”按钮, 监听客户端连接, 如果监听成功, 显示“帧听客户端成功”信号, 然后, 服务器可以在发送区填写需要发送的数据字符串, GPRS客户端接收到该字符串之后, 将该字符串发送返回至服务器, 并在服务器端即上位机上显示出来, 其中需要指出的是, 在GPRS发送和接受数据的时候, 都会将字符数据转换成ASCII码, 因此, 在上位机接收到数据以后, 需要一个将ASCII码再转换成字符数组的过程。最终就可以实现远程测控单元和监控中心间的通讯, 达到实时监控、接收、保存并显示各远程测控终端的电参数、报警信息等功能, 同时监控中心向各测控终端发送各类控制命令及参数配置信息来实现遥控、遥测、遥信功能。

5、结语

本文基于ARM和GPRS技术进行通信, 很好的实现了监控中心的工业计算机和管理人员的工作手机对城市路灯的远程实时监控, 将报警信号第一时间传达至监控中心和管理人员, 提高了对故障的排查及路灯线路的维护的效率。它所带来的经济和社会效益是十分显著的, 它的推广和实施也将是市政工程建设中一项重要内容, 同时也符合智能电网建设、节能减排、科学发展观的要求。本项目成功申报为上海市大学生科技创新项目, 同时获得上海市科创基金的支持。

参考文献

[1]贺一鸣, 王崇贵, 刘进宇.智能路灯控制系统设计与应用研究[J].现代电子技术, 2010 (01) :207-210.

[2]姜慧, 胡峰, 陈铭.基于GPRS的温室远程监测系统的设计.浙江理工大学学报, 2011, 11 (28) .

太钢智能路灯节能监控系统 篇5

近几年, 太钢发生了举世瞩目的变化, 建成了国际一流水平的不锈钢生产线, 形成了高效完善的企业发展模式, 宽敞舒展的厂区道路网也成为太钢一大景观, 厂区道路灯光照明已经成为职工工作、生产活动中必不可少的重要部分。道路灯光照明不仅仅是交通安全、厂区治安的保障, 同时也体现出了企业的文化、企业的精神面貌, 这就对其美观明亮、环保节能提出了更高的要求。如何有效地降低电能损耗、减少电网波动造成频繁更换灯具及其附属器材、减少维修与保养人员等成为迫切需要解决的问题。为此, 针对太钢厂区内道路交通的特点, 开发了智能路灯节能监控系统。

1 智能路灯节能监控系统简介

太钢厂区道路照明光源总配电容量为820kW。本系统设有远程控制中心, 通过无线通讯的方式对配电控制站所有照明调控装置进行监控。智能路灯节能监控系统采用自耦补偿的工作原理, 将输入电压调整到一个较低的稳定电压, 达到稳压和节能的双重效果, 并且可以延长灯具的使用寿命, 减少维护成本;同时采用自行研发的智能路灯控制器和控制中心远程监控相结合的双控工作方式, 使控制方式更为灵活;使用先进的GPRS无线通讯技术实现控制中心与智能照明调控装置间的通讯, 使数据传送准确快捷, 系统工作性能稳定。

2 系统组成及工作原理

智能照明监控系统主要由监控中心和智能照明调控装置两部分组成, 系统框图见图1。

2.1 监控中心远程通讯

监控中心的后台监控微机通过无线路由或ADSL等方式接入Internet, GPRS终端与监控中心建立起连接后, 监控中心与GPRS终端通过GPRS网络实时传递指令和数据。

2.2 监控软件及画面

道路照明远程控制系统监控软件采用Microcoft Visual Studio.Net2003编写, 画面清晰, 操作方便。系统主画面包括标题栏、选择菜单、设备位图和实时报警4个部分。在地图上, 能通过不同颜色来实时动态指示照明减光器的运行状态, 主监控画面见图2。实时报警画面, 位于厂区地图画面的下方, 显示着当前系统检测到的实时报警, 并具有声警提示功能。未确认则显示为红色, 确认之后颜色为绿色。双击报警说明可对当前报警进行确认操作。

2.3 报表查询

2.3.1 电度抄表

电度抄表包括选择设备、选择起始日期和选择截止日期3部分。设备号和时间选择完毕后, 点击开始查询按钮, 则会在下面的画面中显示所选择设备在相应时间内的总电度、峰电度、平电度、谷电度。

2.3.2 月电度查询

点击“月电度查询按钮”进入月电度查询画面, 选择所要查询电度的年、月, 选择查询的设备号, 点击右边的查询按扭, 可查看50套设备的月电度。

2.3.3 其他查询

此外, 还有亮灯率查询、运行设置参数查看、地理参数查看等。地理参数是描述系统运行所在的地理位置, 由地点、经度、纬度、时区来共同决定, 主要是用于路灯控制器的时间计算。

2.4 智能照明调控装置

智能路灯控制器是照明调控装置的核心部分, 它主要控制设备的启动和停止, 并显示各种参数, 通过与GPRS的通讯实现智能照明调控装置和监控中心间数据的发送和命令的接收。

照明调控装置工作曲线如图3所示。其中, t0到t1:从200V开始软启动;t1到t2:以“慢斜坡”方式升到220V;t2到t3:以额定电压运行;t3到t4:发出“一级节能”指令, 以“慢斜坡”方式降至一级节能电压 (HPSV或MV) ;t4到t5:以一级节能电压运行;t5到t6:发出“二级节能”指令, 以“慢斜坡”方式降至二级节能电压 (HPSV或MV) ;t6到t7:以二级节能电压运行;t7到t8:解除“二级节能”指令, 以“慢斜坡”方式升至一级节能电压 (HPSV或MV) ;t8到t9:以一级节能电压运行;t9到t10:解除“一级节能”指令, 以“慢斜坡”方式升至额定电压 (HPSV或MV) ;t10到t11:以额定电压运行。

2.5 减光稳压板

减光稳压板是三相独立的, 每相都由一个微型控制器来管理, 这个微型控制器能控制所有的减光稳压工作, 通过RS-485接口与智能路灯控制器通讯完成控制, 发出正确减光稳压命令, 并完成状态核查工作。

过压是导致气体放电灯过早报废的主要原因, 研究表明:10%的过压就会导致灯具寿命缩短50%。减光控制板采用了自耦补偿的工作原理, 可消除夜间道路照明上的过压, 使输出电压稳定在220 V, 达到稳压的效果。

3 系统功能及技术特点

3.1 节能稳压

①采用了新型的减光稳压板, 微控制器功能强大, 可以根据需要调节不同的节电电压, 可获得40%的节能效果;②采用了当今先进的自耦补偿的方法, 使输出电压稳定在220 V, 延长了灯具的使用寿命;③具有软启动、慢斜坡的功能, 减少了由于启动电压过高而对灯具产生的巨大冲击, 采用了自耦补偿的工作原理, 不会对电网产生谐波干扰, 无电磁污染;④采用了防雷、防雨、防尘、防浪涌、抗电磁干扰等技术, 可以在恶劣的环境下运行, 性能稳定, 故障率低;⑤改造安装方便快捷, 控制设备只安装在线路的前端, 不需对原有线路进行改造。

3.2 智能控制

①根据对当地的经度和纬度的设置精确计算出日升、日落时间来控制调控装置的启动和停止, 并可根据天气状况的不同来对启停时间进行前、后各1 h的偏移设置;②内置百年日历时钟, 带有闰年补偿功能, 具有农历算法, 方便对特殊节假日进行设置;③输入电压、输入电流、输入功率、功率因数、电度等信息通过RTU、GPRS传送到控制中心;④可对特殊日设置不同的时间曲线来设定设备的不同运行状态, 适用于突发事件和重大活动;⑤采用两级节能方式, 可根据具体情况灵活设置不同的节电电压;⑥具有自动报警功能, 包括故障报警和防盗报警等;⑦具有计算亮灯率的功能, 用户可以根据亮灯率查看了解灯具的运行情况, 方便对灯具的管理。

3.3 远程监控

系统设有远程控制中心, 大屏幕可视界面, 操作方便灵活, 界面友好。系统报警信息可通过GSM短信的方式发送给管理人员, 便于对设备进行监控;具有用户分级权限管理、历史数据存盘、运行参数形成报表、远程抄表等功能;采用光控和时控相结合的工作方式, 对于天气变化能做出良好的应对措施, 提高了设备的运行效率。

4 系统运行及经济效益分析

无线路灯监控 篇6

关键词：路灯,集中监控,综合节能,一体系统

0 引言

城市公共照明在我国照明耗电中占30%,降低公共照明电耗,意义巨大。此外,现有路灯以高压钠灯为主,设计寿命约24000h(5年),但由于我国城市电网供电技术落后,线路电压波动大大超过国际标准,部分地区的波动甚至超过额定电压15%,特别在后半夜,由于电负荷减少,电网峰值电压甚至达250V,致使路灯灯泡使用寿命大幅缩短,采用智能节电调压设备势在必行。另外,目前全国很多城市的路灯控制方式还停留在原来的手动、光控、钟控模式,这种原始控制管理方式已经不能满足城市路灯发展和管理的需求。近年随着计算机网络、信息、通讯和自动化技术的飞速发展,城市路灯控制方式也步入到自动化控制和信息化管理模式。

1 系统设计原则

系统设计遵循统一规划、整体实施的基本原则,以先进、可靠、提高管理效率、降低运行成本为目标。

(1)系统的设计具备较高的先进性。在未来相当长的一段时间内不落后,避免用户重复投资。

(2)系统各环节设计具备良好的兼容性,有效避免局部损坏而导致系统瘫痪。

(3)集中监控。在中央控制室内,系统能监测和控制不同配置(配置指电器设备的数量)的配电箱。

(4)监测控制终端(RTU)的设计。符合自动化监测和控制设计标准,电器具有良好的安全性和可靠性。

(5)先进的通信方式。可根据城市地区的实际情况选取GPRS手机上网无线通讯方式[1]。

(6)可靠性、安全性高。主控制中充分考虑系统的安全运行,采用冗余备份,保证系统具有高可靠性。

(7)充分的扩展性。系统具备良好的扩充性、扩展性和易维护性[2]。

(8)良好的节能性。系统采用先进的节能技术,在满足城区亮化照明需要的前提下,分季节分时段优化照明供电,最大限度节约能源。

2 系统的组成及主要功能

系统结构示意图如图1所示。

(1)信息管理中心。管理中心主要由通讯主站服务器、WEB应用服务器、数据库服务器、路由器、打印机、UPS电源等组成。整体基于B/S结构,实现控制、信息查询、管理的人机交互。

(2)-级终端系统。由通信系统和终端控制系统组成,实现终端与主站之间数据的透明传输。可根据管理中心的配置或内部开/关灯时刻表,以及定义的支路属性自动开/关受控支路;自动采集电流、电压、功率、亮灯率、功率因数和功耗等;具有过流、过压、欠流、欠压、被盗等报警功能。

(3)二级终端。拥有自主知识产权的智能节能装置。

2.1 信息管理中心

(1)主要功能。

①对终端系统的控制操作。管理中心可对所有终端系统或任意选定终端进行遥控、遥测等操作,如群组(分组/单点)手动开/关灯、配置开/关灯时间表、时间校准、数据召唤等[3]。

②路灯工作状态显示。终端系统的状态显示由两层界面组成。第一层为实时信息,主要包括开/关灯状态,被控电路的实测电流、电压值等。第二层是历史记录,主要包括历史数据信息、操作报警记录等。

③报警功能。系统提供电流(电压)超上/下限、亮灯故障、盗窃等多种故障报警信息。当终端系统出现以上故障时,管理中心会提示报警信息,并存储到数据库中,以备今后查用。

④时间和数据曲线。提供开/关灯时间设置曲线及所有终端各线路电压/电流值的数据图显示,方便操作人员了解各终端工作状态,为故障分析提供有力的依据。

⑤权限管理功能。权限管理功能不仅方便对值班人员的管理,也防止外部人员对终端系统的误操作,提高系统的整体安全性。整个系统采用两级权限,均需密码验证,且仅有管理员拥有操作权限。

⑥地理信息功能。地理信息系统(GIS)技术应用于管理系统中,能够把图形管理和数据管理有机的结合起来,提供强大的查询、分析、可视化功能,便于站点的维护和管理,在数字地图上实时显示路灯状态,完成终端控制操作,并在终端故障时,迅速定位故障位置。

(2)运行环境。

集中监控系统运行环境包括网络环境、硬件环境和软件环境。

①网络环境。

监控系统网络构成如图2所示,整个系统涉及到Internet公网、中国移动GPRS移动通信网、路灯管理机关内部局域网,是多种网络、多种通信集成系统。管理中心采用ADSL等方式与Internet网连接,采用公网固定IP或者公网动态IP+DNS解析服务。网络的搭建一般采用以下2种方案:

其一:管理中心固定IP。远程终端直接向管理中心服务器发起连接。

其二:管理中心动态IP+DNS解析服务。用户需要先与DNS服务商联系开通动态域名解析服务,远程终端先采用域名寻址方式连接DNS服务器,再由DNS服务器找到管理中心公网动态IP,建立连接。此方式大大节约公网固定IP的费用,但稳定性受制于DNS服务器,所以要寻找可靠的DNS服务商。

②硬件环境。

路灯监控系统中,WEB服务器与数据库服务器是自建的,所以监控系统硬件环境主要是指这2个服务器的配置情况。一般情况下,这2个服务器角色由1个物理服务器实现。

路灯监控系统用户(主要是管理员)的访问量较小,与远程终端的交互也不是很频繁,但系统有集中通信、收发数据、处理数据、存取数据的特点,加之运行矢量地图也要消耗较多的系统资源,所以对系统的硬件要求比较高。不同数量远程终端的系统硬件推荐配置列表如表1～3所示。

③软件环境。

控制管理中心是在ASP环境下开发的,其运行依赖于Windows信息管理服务器(IIS),矢量地图的调用也需要MapXtreme的支持。所以,整个软件运行系统包括计算机操作系统软件、数据库软件、地图应用服务器软件、客户端软件等。

服务器操作系统:Windows 2000/2003 Server

数据库管理系统:SQLServer2000企业版

地图应用服务器:MapXtreme3.0

客户端软件:IE6.0浏览器软件2.2-级终端系统

终端系统按照管理中心配置的开/关灯时间表或手动操作指令,发出控制指令给真空接触器,从而控制路灯开启或关闭。终端通过电流和电压传感器随时采集监控路灯线路中的电流、电压、开关状态、功率因素等运行数据,定时或按遥测指令上报到管理中心,便于工作人员及时了解线路的运行情况。

路灯控制终端最多可输出3路控制。整个系统外部接线可分为输出控制,电流电压采集输入和报警信号输入3部分。

(1)输出控制。每一个真空交流接触器可接3路负载,作为控制3路路灯的开关。当使用全部3路控制输出时,整夜灯和半夜灯共有6路,要使用6个真空交流接触器。

(2)电流电压信号采集。电流、电压传感器均由路灯控制终端19号端子输出直流12V供电。每一相线控制输出都有相对应的1个电流、电压传感器,可现场采集测量电流电压。

(3)报警。路灯控制终端和报警模块通过3根线连接,分别为信号发送、信号接收和地线。发生电缆盗割或电控柜非正常开启时,报警模块产生报警信号,由控制终端上报到管理中心。

2.3 二级终端

路灯照明智能节能装置采用DVR(电网电压调节)技术,结合先进的微电脑控制技术和闭环控制原理,使电力终端用户处供电参数达到最经济运行状态。本系统采用特殊的绕线技术,利用辅助线圈与主线圈之间的磁、电相互作用与补充,回收彼此反方相多余的电流,回收无功功率,平衡相间负荷电流,改善供电品质等一系列技术节省电力。使用结果表明,本系统对于气体光源,输出电流连续,对电网无谐波干扰,可靠性高,耐浪涌电压冲击及耐瞬时大负载冲击能力强。灯具电压为额定值的90%时,灯具寿命提高一倍,照度降低7%,人眼很难觉察到照度微降的影响,而功率消耗却大幅度降低。

参考文献

[1]张少军.通讯与计算机网络技术[M].北京:机械工业出版社,2003

太阳能路灯系统的组态监控设计 篇7

关键词：太阳能,组态,监控,单片机

目前, 以社区、街道路灯系统为研究对象, 太阳能路灯系统大多采用单片机控制技术, 以此构建能够实现“节能设计”集成优化的智能太阳能led控制器, 同时利用组态软件可以监控系统的电流、电压、功率因数等参数, 实现为建设节能提供了一条新思路。

1 太阳能LED路灯系统组成

目前的太阳能路灯控制系统都是独立光伏控制系统, 主要由7个部分组成:太阳能电池板、蓄电池、负载 (LED路灯) 、控制器、测量电路、充电电路、放电/负载驱动电路。

2 太阳能LED路灯系统组态监控分析及设计

本监控系统使用组态王6.55制作, 是以控制和实时监测现场跟踪机构与电池板各个参数为中心, 应具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。

2.1 组态监测分析及设计

在监测系统中, 我们设计可以实时检测到太阳能电池板的温度, 蓄电池的电量存储情况, 蓄电池的输出电压, 以及蓄电池供电时的直流。从而可以实现对太阳能电池板的温度控制, 对蓄电池的电量饱和度的检测, 以及蓄电池的输出电压电流的稳定情况的监测。

为了让维护人员能够更快更直接的对故障负载设备进行维护, 本系统设置了实时报警数据库, 可以实时的显示出现故障的设备名称、故障类型、报警值等等。按照本监控系统要求, 监控程序要实现当前实时数据和报警数据的生成和打印。采用了计算机进行控制, 可以代替繁重的手工记录, 用计算机直接进行无纸记录, 产生各种各样的报表, 以供查阅。通过以上部分, 实现了对太阳能路灯的监测, 减轻了人工工作的负担, 使得工作效率大大提高。

2.2 设计步骤如下

创建工程“智能太阳能路灯系统监测”;

创建画面, 利用系统的工具箱中的“圆角矩形”工具画出路灯杆, 太阳能电池板模型, 并使用“显示画刷类型”按钮, 将路灯杆设置为白底灰色填充的样式。之后使用“扇形 (弧形) ”工具画出路灯, 并使用“直线”工具在路灯周围画出表示路灯亮灭的短线。

设置变量。绘制完基础画面之后, 回到工程浏览器, 点击左侧菜单栏中的“数据词典”, 新建一些关联变量, 分别用于控制电池板的旋转, 监测系统电压值、电流值及一些相关变量的变化。具体如图1所示。建立数据连接;

编写程序;利用函数“=Date ($年$月$日) 和=Time ($时$分$秒) ”, 该函数是使报表可以再运行时, 记录实时时间。右键点击画面, 选择“画面属性”选项, 在弹出的对话框中选择命令语言选项, 在存在时输入栏中输入下列命令语言。具体如图2所示。

为了让维护人员能够更快更直接的对故障负载设备进行维护, 本系统设置了实时报警数据库, 可以实时的显示出现故障的设备名称、故障类型、报警值等等。

报表系统:按照本监控系统要求, 监控程序要实现当前实时数据和报警数据的生成和打印。采用了计算机进行控制, 可以代替繁重的手工记录, 用计算机直接进行无纸记录, 产生各种各样的报表, 以供查阅。具体如图3所示。

3 小结

在监测系统中, 我们可以实时检测到太阳能电池板的温度, 蓄电池的电量存储情况, 蓄电池的输出电压, 以及蓄电池供电时的直流。从而可以实现对太阳能电池板的温度控制, 对蓄电池的电量饱和度的检测, 以及蓄电池的输出电压电流的稳定情况的监测。实现为建设节能提供了一条新思路。

参考文献

[1]苗洪利, 李欣.用实时监测法优化LED太阳能路灯[J].太阳能学报, 2011 (03) :423-425.

[2]鞠振河.太阳能路灯系统的优化设计[J].可再生能源, 2007 (05) :79-83.

[3]张军朝.太阳能路灯系统的仿真研究[J].计算机仿真, 2011 (04) :328-331.

[4]杨桂红, 滕为公, 王冬梅等.双光源多时段太阳能路灯[J].可再生能源, 2006 (04) :77-78.

[5]陈尚伍, 陈敏, 钱照明.高亮度LED太阳能路灯照明系统[J].电力电子技术, 2006 (06) :43-45.

无线路灯监控 篇8

公共路灯是城市公共事业的一个重要组成部分。传统的路灯控制系统常采用时控器或光电控器, 让路灯在规定的时间内亮灭, 无法做到与路灯管理室的通信, 不便于远程监控和管理。随着城市建设的发展, 道路照明和景观照明的要求和数量不断增加。各级政府和市民对道路照明和景观照明提出更高的要求。GPRS技术在移动通信领域中的发展, 为路灯监控系统提供了一种新的数据传输方法。它以网络覆盖范围广, 数据带宽宽, 适应性强等优点, 在路灯监控系统中取得了广泛的应用。

二 系统的总体设计方案

针对设计的总体需求——建立一个造价适中、稳定可靠、对全市范围具有监测、控制到单灯, 并具有随城市发展而扩容方便的路灯监控系统。本文设计了基于GPRS的路灯监控系统。系统的总体方案是在使用GPRS无线通讯技术实现监控中心与各个测控终端通信的基础上, 进一步通过各个测控终端控制相应的路灯, 从而实现路灯的远程监控。

基于GPRS路灯监控系统主要由远程测控终端、GPRS网络、监控中心和路灯组成。整个系统的结构框图如图1所示。

其中, 远程测控终端安装在各个街区的路灯灯柱内, 监控中心设在路灯管理处。

基于GPRS的路灯监控系统的工作原理:首先通过安装在各个街区的路灯灯柱内的测控终端对该站点路灯的电量参数 (电压、电流) 进行实时采样, 并将采集到的数据进行分析、存储和显示, 然后通过GPRS模块来完成和监控中心的通讯。GPRS模块接入网络后, 它会根据预先设定在其内部的IP地址来主动访问Interent网络, 和监控中心建立TCP/IP链路。监控中心主站本身维护接入的每个终端的IP地址和ID号, 当主站要向某个测控终端提出数据请求时, 它会根据IP地址和ID号来找到对应的终端, 将命令下发到该终端, 终端响应后通过GRPS模块把数据发到Interent网络端口, 通过端口影射转发到监控中心主站, 即完成了一个应答式的通讯流程。

三 GPRS无线传输系统的设计

传输系统承担数据传输的任务, 它主要负责网络数据链路建立和数据收发的透明中转, 完成信息的上送与下发。GPRS是一种基于GSM的新型移动分组交换技术, 具有永久在线、高速传输、流量计费、快捷登录的优点。

通过对GPRS系统组网方式、GPRS通讯协议的选择及GPRS通讯模式的选择的分析和选择, 本文设计了以GPRS为基础的无线传输系统——监控中心以固定IP连接的方式接入Intemet网络, 通过GPRS网关GGSN接入GPRS网络, 以这样的方式来组建远程控制网络。由于监控中心的IP地址固定了, 所以测控终端在进入GPRS网络之后, 就可以连接这个固定地址来与监控中心建立无线的连接, 从而组建远程控制网络, 实现了监控中心与各个测控终端的通讯。

四 远程测控终端的设计

本系统将测控终端设计成以单片机为主控芯片的集信号采集、控制命令以及通讯、显示等功能为一体的测控和通讯系统。

4.1 远程测控终端硬件的实现方案

GPRS测控终端硬件结构采用主、从CPU的设计方法, 这样提高系统的可靠性和运行速度, 主处理器采用菲利普公司的ARM7TDMI-S处理器LPC2106, 主要负责通信协议的封装, 与GPRS通信的实现;从处理器采用菲利普公司的P87LPC760, 主要负责对ARM7芯片和GPRS模块的控制。

在路灯控制系统中, 监控中心和测控终端的通讯是基于GPRS无线通信技术的, 因此该通讯模块将起到最关键性的作用。在本系统中GPRS模块选用的是CELLON公司的CMS91-900/1800的GPRS无线模块。GPRS测控终端硬件结构图如图2。

4.2 测控终端软件的设计

测控终端软件系统采用模块化设计来完成整个系统的初始化、LCD显示、模拟量的采集与处理、控制命令的执行以及GPRS通信等。分别是:系统初始化模块、人机接口模块、模拟量采集与处理模块、命令执行功能模块以及GPRS通讯模块。其中通讯模块设计是整个终端软件设计主要部分, 软件设计采用ARM公司的ADS集成开发环境, 使用C语言进行编程, CMS91模块采用的是AT命令集, 单片机LPC2106利用AT指令对CMS91模块进行从初始化串行通讯模块设计到与带SIM卡的GPRS终端的通讯流程设计, 需要兼顾软件的各个功能模块, 包括参数设置、自动接收数据、请求数据以及信号判断等。

五 监控中心的设计

监控中心是整个路灯监控系统的操作、维护、处理、统计、分析和监管的中心, 肩负着与其它管理网络互联任务。全网络化的设计使得任何一台联网的电脑都可以实现浏览 (必须具有监控中心赋予的操作权限) , 并且可以方便地实现远程联网。

5.1 监控中心硬件的设计

根据路灯监控系统总体方案的要求, 可设一个监控中心, N个测控终端的情况。监控中心由一个数据库服务器、前置监控工作站、后台监控工作站、一台打印机、HUB、门禁系统组成。监控中心安装大屏幕模拟屏, 在模拟屏地图上, 可随时看到所有分控点的运行状况。

5.2 监控中心软件的设计

监控中心软件采用客户/服务器 (C/S) 结构设计, 测控终端相当于客户机, 监控中心相当于整个系统的服务器。本系统使用VB6.0开发工具, 基于利用Socket套接字实现测控节点和监控中心的通讯, 并实现监控中心的设计, 达到实时监控、接收、保存并显示各测控终端的电量参数、报警信息等效果;同时监控中心向各测控终端发送各类控制命令及参数配置信息来实现遥控功能。

六 结语

城市道路照明自动化控制和智能化管理作为城市现代化的标志之一, 它所带来的经济和社会效益是十分显著的, 它的推广和实施也将是市政工程建设中的一项重要内容。目前GPRS技术在工业远程监控中使用的越来越广泛, 特别适合采集分站较多, 地域分布较广同时实时性要求较高的场合。基于GPRS的路灯监控系统的实现不仅能有效提升市政的路灯综合管理水平, 而且对市政管理的其他项目也具有一定的指导作用。

参考文献

[1].陈鑫.路灯远程监控系统设计与实现:[硕士学位论文].厦门大学, 2006.

[2].李爱平.基于GPRS的远程灯光控制系统的研究与设计:[硕士学位论文].武汉理工大学, 2007.

[3].李继豪, 赵瑞峰, 李爱莉.基于GSM/GPRS网络的路灯监控系统.计算机工程与设计.2005.7:1889-1890

[4].北京易控微网科技有限公司.城市照明监控系统技术方案.2005.10

[5].西部工控网.路灯远程测控系统.2007.3.13

[6].厦门桑荣有限公司.GPRS电力系统远程抄表系统解决方案.