基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的路燈自動控制原理分析

龍啟岳

基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的路燈自動控制原理分析

龍啟岳

在現(xiàn)有路燈設(shè)備控制管理手段的基礎(chǔ)上，本文根據(jù)國內(nèi)外路燈自動控制方面的一些最新學(xué)術(shù)和應(yīng)用成果，對當(dāng)前較為成熟的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析與研究，在分析了其功能和實(shí)現(xiàn)上的優(yōu)劣性的基礎(chǔ)上提出了一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的路燈監(jiān)控方法。

自動控監(jiān)控GPRS網(wǎng)絡(luò)

傳統(tǒng)的光控方式易受環(huán)境照度影響，容易有錯(cuò)誤動作；鐘控方式自動校時(shí)工藝落后，易出現(xiàn)走時(shí)不準(zhǔn)等問題，而且路燈控制裝置沒有實(shí)現(xiàn)集中管理，各自為戰(zhàn)，準(zhǔn)確性及可靠性相對較差，路燈的早亮晚滅現(xiàn)象無法得到快速有效的處理。本文的目的是改善傳統(tǒng)路燈管理方式，高效準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)路燈電網(wǎng)系統(tǒng)的自動控制，統(tǒng)一管理工作。在傳統(tǒng)模式下，路燈生產(chǎn)管理信息的載體是圖紙、報(bào)表、語言（如調(diào)度指令等），傳遞方式是手工交接。在這種機(jī)制下，信息的更新滯后于生產(chǎn)數(shù)據(jù)的變化，在生產(chǎn)管理活動的各個(gè)專業(yè)環(huán)節(jié)中，導(dǎo)致生產(chǎn)管理信息的“不全面、不一致、不及時(shí)、不準(zhǔn)確”現(xiàn)象。解決這一嚴(yán)重問題的途徑，是在生產(chǎn)各部門之間及部門內(nèi)部各工作崗位之間，建立起信息及時(shí)傳遞和同步更新的共享機(jī)制和環(huán)境。由于路燈電網(wǎng)生產(chǎn)、規(guī)劃、管理和經(jīng)營具有天然的空間網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮卣鳎⒒贕IS技術(shù)的路燈應(yīng)用平臺，將是這種機(jī)制和環(huán)境的基礎(chǔ)。

一、路燈監(jiān)控系統(tǒng)GPRS通信網(wǎng)絡(luò)組建

為了建立路燈監(jiān)控系統(tǒng)GPRS通信網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)路燈的自動控制，應(yīng)該從以下兩方面來考慮。

首先，建立移動通信GPRS業(yè)務(wù)中心和路燈監(jiān)控中心的路由通道，利用現(xiàn)有的ADSL等寬帶技術(shù)或者ODN、光纖等專線技術(shù)，通過有線方式建立通道，確保通道的暢通、數(shù)據(jù)通信的安全和數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確率。通過路由器確定通信服務(wù)器的固定IP，可以讓移動綁定監(jiān)控終端靜態(tài)IP地址，保證所有監(jiān)控終端不同的IP地址傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都流向監(jiān)控中心通信服務(wù)器，也就構(gòu)成了監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)多對一的基本條件，同時(shí)由于監(jiān)控終端和監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)通道既有無線方式又存在有線方式。為了提高數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性，在數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議時(shí)進(jìn)行多種數(shù)據(jù)校驗(yàn)而達(dá)到排除數(shù)據(jù)誤碼和準(zhǔn)確傳輸目的。

其次，根據(jù)移動GPRS業(yè)務(wù)通信的特點(diǎn)，路燈監(jiān)控中心通過專線、移動通信公司和遠(yuǎn)程監(jiān)控終端運(yùn)行連接，根據(jù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和成熟性考慮，系統(tǒng)中心和遠(yuǎn)程監(jiān)控終端可以采用UDP或TCP方式進(jìn)行連接，從而構(gòu)成N條虛擬的數(shù)據(jù)通道，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互訪，建立路燈監(jiān)控系統(tǒng)的通信體系。

二、路燈監(jiān)控系統(tǒng)GPRS通信專線故障自動判別和處理體系

隨著路燈監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的推移，不能排除因外界因素而干擾專線，造成專線的斷線、斷路等問題的出現(xiàn)，而影響監(jiān)控系統(tǒng)的命脈通信問題。經(jīng)過多方考證和實(shí)驗(yàn)證明，采用如下實(shí)際可行方案實(shí)現(xiàn)專線故障判別。

首先，充分利用現(xiàn)有資源，利用TCP或UDP協(xié)議內(nèi)部功能，用軟件實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)跟蹤，系統(tǒng)不斷跟蹤檢測監(jiān)控中心和移動GPRS業(yè)務(wù)中心服務(wù)器之間的專線所有節(jié)點(diǎn)的路由暢通情況。一旦檢測到哪個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，則立即進(jìn)行報(bào)警處理。

其次，針對專線線路故障處理，必須進(jìn)行如下處理：根據(jù)線路跟蹤結(jié)果，分析故障出現(xiàn)的地點(diǎn)和故障類型。根據(jù)不同的故障類型和故障地點(diǎn)進(jìn)行分析，利用短消息報(bào)警技術(shù)手將線路故障原因和故障地點(diǎn)發(fā)送到監(jiān)控中心專線維護(hù)人員的手機(jī)中。專線維護(hù)人員可以根據(jù)報(bào)警情況進(jìn)行進(jìn)一步處理。如果是路燈監(jiān)控中心內(nèi)部問題，則自行解決，如果是專線問題，則讓專線提供商解決，如果是移動問題，則需要移動解決。這樣僅僅通過軟件實(shí)現(xiàn)專線線路故障判別和報(bào)警處理，這樣既能達(dá)到目的而且能節(jié)省很多不必要的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。因此，對GPRS通信體系進(jìn)行了比較完善的分析和處理，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)比較完善的通信體系。

三、路燈控制方式及系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

采用無線專網(wǎng)需要自建一座發(fā)射塔，組成一個(gè)無線發(fā)射網(wǎng)絡(luò)，為了保證信號強(qiáng)度，可以利用高層建筑大樓樓頂建立通訊鐵塔，架設(shè)主控電臺天線，中央控制室可設(shè)在路燈局辦公樓內(nèi)，于中控室建立通訊主站。在遠(yuǎn)離中控室的市區(qū)開闊地帶建筑物上建立中繼站，覆蓋周邊地區(qū)；在各外圍站配電箱位置安裝外圍站通訊天線。或者選擇其他接力通信的方式。

系統(tǒng)主要由三部分組成：中控室主站系統(tǒng)、通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、外圍站分控系統(tǒng)。

中控室主站系統(tǒng)：主要由工控機(jī)、數(shù)據(jù)服務(wù)器、不間斷電源、值班員工作站、大屏幕顯示系統(tǒng)等組成（負(fù)責(zé)管理、監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，監(jiān)視、記錄系統(tǒng)的運(yùn)行狀況）。

通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：主要包括主基站數(shù)傳電臺及其天饋系統(tǒng)、中繼站數(shù)傳電臺及其大饋系統(tǒng)、各分站數(shù)傳電臺及其天饋系統(tǒng)，組成數(shù)個(gè)一對多的通訊組，完成數(shù)據(jù)上行、下行的通訊功能。專網(wǎng)主要采用GPRS網(wǎng)絡(luò)組件。

外圍站分控系統(tǒng)：全市路燈、景觀燈每個(gè)箱式變電站、配電柜，安裝一套外圍站分控系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)接收主站數(shù)據(jù)命令、執(zhí)行開關(guān)燈動作、下載存儲時(shí)間控制表、采集運(yùn)行電壓、電流、電量數(shù)據(jù)，向主站上傳數(shù)據(jù)等。

四、各分系統(tǒng)概述

中控室主站系統(tǒng)概述：專用的工控機(jī)；數(shù)據(jù)服務(wù)器；專用的維護(hù)工作站；負(fù)責(zé)維護(hù)系統(tǒng)參數(shù)，管理操作人員權(quán)限等；多臺操作工作站，供值班人員使用；后備工控機(jī)，保證整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)運(yùn)行的實(shí)時(shí)性和可靠性；以及大屏幕顯示系統(tǒng)、聲音設(shè)備、手持機(jī)和相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)通一訊設(shè)備。

外圍站分控系統(tǒng)概述：外圍站點(diǎn)安裝在現(xiàn)場電氣控制箱內(nèi)。外圍站分控系統(tǒng)可以根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況如線路的多少、路燈與景觀燈的不同情況進(jìn)行不同的配置組合。并要求具有很可靠的耐高低溫指標(biāo)，防水及防塵等級。

路燈地理信息的設(shè)計(jì)要從整體和系統(tǒng)的角度考慮其角色和作用，并有效地利用最新的信息技術(shù)，如GIS技術(shù)、組件技術(shù)、WEB技術(shù)、數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)、CASE技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)設(shè)施資源、工作流程、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行和維護(hù)等業(yè)務(wù)管理的信息化和智能化構(gòu)造一個(gè)既相互獨(dú)立、又相互協(xié)作、資源共享、可互操作的業(yè)務(wù)綜合網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)路燈事業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

五、結(jié)束語

城市路燈電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨龐大，安全運(yùn)行管理任務(wù)十分繁重。路燈線路地域分布的廣泛性和涉及地理信息的復(fù)雜性，致使原有的管理手段己經(jīng)不能滿足實(shí)際管理的需要，必須采用GIS和MIS相結(jié)合的技術(shù)，尋找一種以數(shù)據(jù)庫管理為中心、空間數(shù)據(jù)集中式處理的工作平臺，以便進(jìn)行路燈電網(wǎng)管理數(shù)據(jù)的采集和更新以及多系統(tǒng)間的無縫集成。

提高亮燈的一致性，可實(shí)現(xiàn)全部路燈齊亮、齊滅的壯觀景象，又可以避免各處鐘控器和光控器的故障引起的失控而造成的電能浪費(fèi)。但是我們國家在很多方面與國內(nèi)先進(jìn)的技術(shù)還有差距，還需要在以下兩方面做進(jìn)一步的研究工作，一方面適應(yīng)范圍需要更廣，對于個(gè)別點(diǎn)存在誤報(bào)情況的，只能采取延時(shí)上報(bào)等方式；另一方面執(zhí)行效率還需要更高，對于程序的運(yùn)行速度等問題還需要更好的優(yōu)化過程。

［1］翟萍，張春玲.城市路燈控制系統(tǒng)的無線解決方案［J］.微計(jì)算機(jī)信息，2000，24（1）：8～10.

［2］張克利，王少強(qiáng).路燈控制系統(tǒng)初談［J］.陜西建筑，2007（141）：35～36.

［3］童克波，劉鵬飛.PLC在校園路燈自動控制方面的應(yīng)用［J］.蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，7（2）：36～37.