GPRS DTU 路灯监控系统 一、概述 随着时代的发展,城市现代化建设步伐不断加快,对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来越突出,节电节能、绿色照明的要求越来越迫切,越来越 高。 现在再采用那些传统的手控、钟控城市照明系统的方法已不能满足要求。如何充分利用高科技手 段解决上述矛盾也就成为当前照明控制领域一个新的和紧要的课题。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。 照明自动监控与管理系统能够灵活开/关灯,随时了解运行参数,及时发现故障,将传 统的人工“巡灯”制度改为“值班”制度,极大地提高照明系统的管理效率。系统能将采集 到的数据自 动进行存储、统计,并能随时进行查询和打印,极大地提高管理水平,同时还能 通过全夜灯、半 夜灯和智能调压等手段,降低能耗,提高设备使用寿命,获得良好的经济效益。 二、GPRS DTU 传输方案优点 中国移动 GPRS 系统可提供广域的无线 IP 连接。在移动通信公司的 GPRS 业务平台上构 建油井数据采集传输系统,实现路灯的无线远程监测和控制具有可充分利用现有网络,缩 短建 设周期,降低建设成本的优点,而且设备安装方便、维护简单。经过比较分析,我们选择中国移 动的 GPRS 系统作为环保信息采集传输系统的数据通信平台。 GPRS DTU 路灯监控系统具备如下特点: 1、可靠性高: 与 SMS 短信息方式相比,GPRS DTU 采用面向连接的 TCP 协议通信,避免了数据包丢失 的现象,保证数据可靠传输。中心可以与多个监测点同时进行数据传输,互不干扰。 GPRS 网络本 身具备完善的频分复用机制,并具备极强的抗干扰性能,完全避免了传统数传电台的 多机频段 “碰撞”现象。 2、实时性强: GPRS DTU 具有实时在线的特性,数据传输时延小,并支持多点同时传输,因此监控中心 可以多个监控点之间快速,实时地进行双向通信,很好地满足系统对数据采集和传输实时性的 要求。目前 GPRS 实际数据传输速率在 30Kbps 左右,完全能满足系统数据传输速率 (≥10Kbps)的需求。 3、监控范围广: GPRS 网络已经实现全国范围内覆盖,并且扩容无限制,接入地点无限制,能满足城市路 灯的监控需求。 4、系统建设成本低: 由于采用 GPRS 公网平台,无需建设网络,只需安装设备就即可,建设成本低;也免 去了网络维护费用。 5、系统运营成本低: 采用 GPRS 公网通信,全国范围内均按统一费率计费,省去昂贵的漫游费用, GPRS 网 络可按数据实际通信流量计费,(1 分-3 分/1K 字节),也可以按包月不限流量收费,从而实 现了系统的低成本通信。 6、可实现集中控制: 通 过 GPRS 数据监控中心,可实现对路灯的远程控制,例如:远程开关控制,远程状态查 询等。 7、系统的传输容量,扩容性能好: 路灯监控中心要和每一个路灯监控器实现实时连接。由于路灯监控器数量众多,系统要求 能满足突发性数据传输的需要,而 GPRS 技术能很好地满足传输突发性数据的需要;由于系统 采用成熟的 TCP/IP 通信架构,具备良好的扩展性能,一个监控中心可轻松支持几千个路灯监 控器的通信接入。 三、解决方案介绍 由于 GPRS 通信是基于 IP 地址的数据分组通信网络,因此监测中心计算机需要一个固定 的 IP 地址或固定的域名,各个数据采集点采用 GPRS 模块通过 IP 地址或域名来访问该主机, 从而进行数据通信。 (一)系统结构 1、路灯控制点: 路灯监控器通通过 RS232 或 RS485 接口与 GPRS DTU 终端相连,监控中心的控制命令通 过 GPRS DTU 终端的传送给路灯监控器,实现远程控制,路灯监控器采集的信息通过 GPRS DTU 内发送到 GPRS 无线网络。 2、控制中心站: a)公网接入方案 服务器采用公网方式接入 Internet,如 ADSL 拨号/电信专线宽带上网等,申请公网固定 IP 地址;可以实现中小容量的数据采集应用。 b)专网接入方案 服务器采用省移动通信公司提供的 DDN 专线, 申请配置固定 IP 地址,与 GPRS 网络相连。 由于 DDN 专线可提供较高的带宽,当监控点数量增加,中心不用扩容即可满足需求, 可实现 大容量数据采集应用。 监控中心 RADIUS 服务器接受到 GPRS 网络传来的数据后先进行 AAA 认证,后传送到监 控中心计算机主机,通过系统软件对数据进行还原显示,并进行数据处理,这样进一步增 强了系 统数据通信安全性能。 3、GPRS/GSM 移动数据传输网络: 路灯监控器的数据经 GPRS/GSM 网络空中接口功能模块同时对数据进行解码处理,转 换 成在公网数据传送的格式,通过中国移动的 GPRS 无线数据网络进行传输,最终传送到监控中 心 IP 地址。 (二)系统方案 各路灯监控点使用 GPRS 透明数据传输终端,通过移动 GPRS 网络与监控中心相连。各监 控点使用移动通信公司的 GPRS 普通数据卡或 APN 专用数据卡,同时监控中心对各点 GPRS 终端编号进行登记, 并与路灯点信息进行关联,以便识别和维护处理。路灯控制中心运行监控 软件,实现路灯信息监控。 经授权的监控点均可以使用本系统: 1、监控点必须使用移动统一的 APN 卡,用户使用本卡只能用于与路灯监控中心通信。 2、终端设备使用才茂通信科技有限公司提供的 GPRS 移动数据通信终端。 3、用户登记:符合市政管理部门的规定。 (三)产品特性 系统采用 CM3160V GPRS DTU 无线透明数据传输终端。产品基于中国移动的 GPRS 网络, 具有高性能、高可靠及抗干扰能力强等特点,提供标准 RS232/RS485 接口, 可直接与 PC、单 片机系统、RTU 测控终端、PLC、GPS 接收机、数据集中器等连接,具有远程诊断、 测试、监管功能,满足各行业调度或控制中心与众多远端站点之间的数据采集和控制。 1、内置 TCP/IP 协议栈,针对 GPRS 网络优化 2、提供 GPRS 无线数据双向传输功能 3、提供 RS232/RS485/RS422 接口 4、符合 ETSI GSM Phase 2+标准 5、支持自动心跳,保持永久在线 6、透明数据传输:为用户的数据设备提供双向 100K 大容量数据缓冲区,支持大数据包传 输 7、自动拨号连接:DTU 上电自动拨号上网、连接网络,支持用户端发起命令连接或远程唤醒 连接 8、提供短信通道,内置 Unicode 国际编码转换表 9、支持远程短信/电话唤醒 10、实时监测网络连接情况,掉线自动重拨功能 11、支持中心为固定 IP 或动态域名 12、心跳报告时间间隔用户可设定 13、支持点对点、点对多点、多点对多点对等 数据传输 14、支持 APN 数据专网业务 15、安装灵活、使用方便、可靠 16、支持多数据中心,自动切换 17、适应低温和高温工作环境 18、EMC 抗干扰设计,适合电磁恶劣环境应用 19、复合式看门狗技术,永不当机 20、整机低功耗技术,在线待机电流<20mA (四)安全措施 本系统需要极高的系统安全保障和稳定性。安全保障主要是防止来自系统内外的有意和无意 的破环,网络安全防护措施包括信道加密、信源加密、登录防护、访问防护、接入防护、防火墙等。 稳定是指系统能够 7×24 小时不间断运行,即使出现硬件和软件故障,系统也不能中断运行。 数据中心可通过公网接入,或者到移动专网接入,采用公网接入方式成本比较低,企业不 用租用专线,而使用数据专线接入时,GPRS 数据传输设备要经过 Radius 服务器的认证, 整个 数据传送过程得到了加密保护,安全性比较高,可充分保障速度和网络服务质量。 1、APN 数据专网模式:企业内部网络中配置 APN 服务器,移动终端使用 APN 数据专网, 由于采用数据专网,服务器与公网 Internet 隔离,可以有效避免非法入侵。 2、用 SIM 卡的唯一性,对用户 SIM 卡手机号码进行鉴别授权,在网络侧对 SIM 卡号和 AP N 进行绑定,划定用户可接入某系统的范围,只有属于指定行业的 SIM 卡手机号才能访问专用 APN,移动终端与数据中心采用中国移动分配的专门的 APN 进行无线网络接入,普通手机的 S IM 卡号无法呼叫专门的 APN。 3、可以为每个 GPRS 数据传设备单独配置 DTU ID 号和密码,通过数据中心在其登陆时 进行应用层认证,其他没有数据中心分配的 DTU ID 号和密码的 GPRS 的设备将无法登录进入 系统,系统的安全性进一步增强。 4、数据加密:可对整个数据传送过程进行加密保护。 5、网络接入安全鉴定机制:采用防火墙软件,设置网络鉴权和安全防范功能,保障系统安全。 四、使用该系统带来的好处: 1、提高亮灯率 系统投运后可以随时发现路灯运行中出现的问题,随时处理,提高亮灯率。 2、节约能源,减少电费支出 在系统投入使用后,可在深夜行人稀少和交通量减少的情况下,执行“隔一亮一”或“隔 二亮一”的 照明方式,既给夜间出行的行人带来主便又能节约大量的电费支出。在实现单控后,由于隔盏关 灯进行控制一般是通过敷设双线电缆实现的,现在最少还能节约 50%的电缆成本及其施工费 用。这对现有系统的改造十分方便,无须敷设额外线缆。 3、延长灯具寿命 采用路灯智能控制终端智能调压方式节能运行后,可保持每盏灯电压相对稳定,尤其是在 后半夜电压升高的情况下。据测试,正常电压(220V)情况下,钠灯电压为 100V,电压升高 后(230V-240V),钠灯电压可升至 120V-150V;正常电压环境下降压节能运行后,钠 灯电压一般为 85V,电压升高环境下,钠灯电压可保持在 100V 左右。从理论和实际使用环境, 采用调压控制节能可以延长路灯使用寿命。因此,调节电压方式具有双重节能的效果。 4、节约人力、物力,提高管理水平 由于可实时监控每盏路灯、每个路段及亮化工程点工作状态,计算机可以及时对故障进行汇 总,写入数据库,以便次日进行维修;利用动态实时模拟显示屏,监视全市路灯,值班 员在中央 控制室就可以概览路灯现场运行情况,从而减少巡灯的维护成本和减轻巡检人员工作强度,大大 提高工作效率。另外,在恶劣天气时,根据各路灯控制智能终端采集的数据情况加以分析,采取 相应紧急措施,避免重大交通事故的发生。
GPRS DTU路灯监控系统
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