基于才茂GPRS/CDMA DTU實(shí)現(xiàn)無(wú)線路燈監(jiān)控 系統(tǒng)解決方案

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(jiǎn)要介紹了GPRS/CDMA技術(shù)的基本知識(shí)，描述了GPRS/CDMA無(wú)線傳輸應(yīng)用于路燈監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。通過(guò)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(lái)越突出，節(jié)電節(jié)能、綠色照明的要求越來(lái)越迫切，越來(lái)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(lái)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(kāi)/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(guò)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(kāi)發(fā)研制的GPRS/CDMA無(wú)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(guò)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(yǔ)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)。

產(chǎn)品實(shí)物圖（GPRS/CDMA DTU）

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(wú) 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(wú)  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(wú) 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(wú)  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(yǔ)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~+65oC

儲(chǔ)存溫度 -40~+85oC

相對(duì)濕度 95%(無(wú)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)埽_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(wèn)

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(yǔ)音、數(shù)據(jù)等喚醒方式以及超時(shí)斷開(kāi)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(guò)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(guò)光盤(pán)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(wú)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(kāi)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(wú)線傳輸終端，根據(jù)實(shí)際情況的不同，GPRS/CDMA無(wú)線傳輸終端的安裝方案不同。

  方案一、是一個(gè)GPRS/CDMA無(wú)線傳輸終端通過(guò)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(wú)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(wú)線傳輸終端，可以做到監(jiān)控與管理每一個(gè)路燈。通過(guò)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(kāi)關(guān)燈控制異常等突發(fā)事件，并通過(guò)GPRS/CDMA無(wú)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(lái)說(shuō)，基于GPRS/CDMA無(wú)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(wú)線傳輸終端（由GPRS/CDMA無(wú)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(lái)自監(jiān)控中心發(fā)來(lái)的調(diào)度指令）；并且在監(jiān)控中心增加GPRS/CDMA無(wú)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(guò)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(jiàn)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(wú)線傳輸終端的安裝位置的不同，GPRS/CDMA無(wú)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(wèn)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(lái)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(guò)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(wú)須敷設(shè)額外線纜。

  3、延長(zhǎng)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(zhǎng)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(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)，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。