GPRS 路灯监控系统.docx

GPRS路灯监控系统业已完成的照明监控系统和结合当前无线监控技术的最新开展，并根据各城市照明治理局部对照明监控系统的技术需求编制而成。4设计原那么4.1可靠性由于系统的效劳对象是广阔市民，稍有过失即会产生严重的社会后果；同时监控设备长期在野外运行，工作环境极为恶劣；因此必须充分考虑系统的可靠性，要求监控系统可以长期稳定地运行；同时要求监控系统在个别设备出现故障的情况下仍能稳定运行，不影响或少影响照明系统的按时开启和关闭。4.2先进性和实用性设备须符合相关国内、国际标准，整个系统应是目前国内最先进的，并长期处于国内较为先进的程度。同时，应以实用为原那么，不可脱离实用性而盲目追求先进性，进而造成华而不实、浪费资金，降低可靠性。4.3可维修性系统的设备模块化设计，并且各单元部件具有故障定位指示，便于设备维修。4.4可扩展性硬件采用模块化设计，软件采用组态化设计，使得系统扩展、晋级均不必改变现有设备的状态。4.5通用性硬件设备具有通用性，通过不同的软件参数设置，可以实现不同的功能。4.6经济性尽可能采用成熟的先进技术，选择性价比高的方案和设备，既要考虑初期建立费用，也要降低今后的运行维修费用。5系统主要技术指标5.1系统容量：1个主站，1万个监控点。5.2可以实现群控和组控系统终端根据需要可以把全夜灯、半夜灯、各种景观灯分为不同功能组，实现群控和组控。5.3通讯方式根据用户的详细情况、通讯技术的开展，本方案建议采用GPRS通讯方式。5.4工作环境温度照明监控端的工作环境温度范围知足30+65。主台为0+40。5.5数据收集精度为了保证亮灯率的统计，沟通电流、电压、有功功率、功率因数收集精度优于1.0%。6照明控制方案6.1分组控制系统可以根据不同类型的照明控制要求，把全市路灯和景观灯分成假设干组，分别采用时控方案或者时控和光控相结合的控制方案，自动遥控开/关全夜灯、半夜灯和景观灯；也可以手动对全夜灯、半夜灯和景观灯进展遥控开/关操纵；在特殊情况下，可以实现白天亮灯。6.2时控和光控相结合的路灯控制方案目前,路灯控制方案主要有时控法和光控法两种。时控法的主要缺点是不考虑天气对光照度的影响，天天在固定的时间开/关灯；进而造成阴雨天光照度严重缺乏但没有开灯，或晴朗天气固然到了固定开灯时间但光照度仍然充足，白白浪费电力；关灯时间的固定不变，同样出现类似的不公道现象。此外，随着季节的变化，定时器需要人工频繁地调整。光控法的主要缺点是在光线缺乏的白天，或夜晚有强光照射时都有可能发生误动作。为了克制两者的缺乏，本系统采用时控和光控相结合的路灯控制方案。该方案基于模糊控制理念，以当地365天日出日落的时间作为根本条件，设定一个有效的开/关灯时段，在此时段内根据光照度的详细情况自动执行相应的开/关灯命令；假设该时段完毕光阴控仍未起作用，那么在该时段完毕时，监控终端自动按时控方式开/关灯。光控时段值和光照度值均可在线修改，软件界面如右图所示。此方案可根据当天的实际光照度及时地开/关灯，既可节省大量电力，又可产生较好的社会效益。在特殊情况下，系统也可以实现白天亮灯。根据已建的照明监控运行说明，假如原来是采用日出日落时间作为开关灯时间的话，那么在采用时控和光控相结合的控制方案后，天天大概可以减少路灯开灯时间25分钟左右。假如以天天平均开灯10小时计算，那么可节约4%左右的电费。6.3景观灯控制方案景观灯控制采用分组定时控制方案，即可以把不同地理位置和要求的景观灯分成假设干组，对不同组采用不同的定时控制方案。采用先进的全组态设计，通过中央控制室微机的设置程序，可任意设置一年中的开/关灯时间以及每周固定的开/关灯时间。通过群控方式，可将景观灯进展分组，不同组采取不同的控制方案；也可通过选控方式，将相应的饰灯逐点控制，更增强了系统的灵敏性。7照明监控通讯系统7.1系统通讯方案的选择正确选用系统通讯方案，是城市照明监控系统得以成功运行的必要前提，在照明监控系统中目前可采用的通讯方案主要有无线专用网、挪动通讯网中的GSM短消息、USSD和GPRS通讯方式。根据要求本系统通讯方案选择无线挪动公用网的GPRS通讯方式。通讯系统的组成框图见下列图。7.2系统GPRS通讯方案特点GPRSGeneralPacketRadioService是通用分组无线业务的英文简称，是在现有GSM系统根底上开展出来的一种新的承载业务，目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务,具有“永久在线、“高速传输等优点。十分适用于连续的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶然的大数据量传输。相对于原有GSM拨号方式的电路交换数据传输方式,GPRS网络采用的分组交换技术，具有以下优点：1永久在线。即用户无需为每次数据的访问建立呼唤连接。2高速传输。数据传输速率理论上最高可以到达171.2kbps,目前传输速率可以一般到达40kbps。3流量计费。用户只需要为接收和发送的数据报支付费用，因此相对运行费用较低。4快捷登录。一般只须10秒即可登录互联网。GPRS采用与GSM同样的无线调制标准、同样的频带、同样的突发构造、同样的跳频规那么以及同样的TDMA帧构造，其分组数据信道与当前的电路交换的话音业务信道极其相似。因此，现有的基站子系统从一开场就可提供全面的GPRS覆盖。下列图为通讯系统组成框图：监控中心的前后台监控微机接入Internet可采用DDN专线、ADSL等多种方式，GPRS终端与监控中心建立连接，监控中心与GPRS终端通过GPRS网络，实时传递指令和数据。7.3GPRS系统组网方式GPRS的应用非常广泛，几乎所有行业都能用到GPRS的无线数据传输。但每种行业的实际需求和复杂的应用环境都大不一样，所以每种行业都会有自己独特的功能要求和组网方式。目前GPRS的组网方式有以下四种可行的组网方案：1方案一：中心采用ADSL等INTELNET公网连接，采用公网固定IP或公网动态IP+DNS解析效劳。此种方案向先INTERNET运营商申请ADSL等宽带业务。1、中心公网固定IP：监控点直接向中心提议连接。运行可靠稳定，推荐此种方案。2、中心公网动态IP+DNS解析效劳：客户先与DNS效劳商联络开通动态域名，监控点先采用域名寻址方式连接DNS效劳器，再由DNS效劳器找到中心公网动态IP，建立连接。此种方式可以大大节约公网固定IP的费用，但稳定性受制于DNS效劳器的稳定，所以要寻找可靠的DNS效劳商。此种方案合适小规模、对实时性要求不高的场合中应用。2方案二：中心采用主副GPRS-DTU，采用挪动内网动态IP+挪动DNS解析效劳。此种方案客户先与挪动DNS效劳商联络开通挪动动态域名，监控点先采用域名寻址方式连接挪动DNS效劳器，再由挪动DNS效劳器找到中心挪动动态IP，建立连接。中心也用GPRS-DTU做接收端，但GPRS无线方式的中心不如有线方式的稳定，所以采用主副两个GPRS-DTU作冗余备份。主中心GPRS-DTU接收端掉线时，所有监控点自动转到副中心GPRS-DTU接收端。此种方式也可以大大节约固定IP的费用，但并不是所有挪动公司都提供DNS解析效劳，所以要在有DNS解析效劳的省市才能采用此种方案。此种方案合适小规模应用。此种方案时时性和稳定性较差，不推荐使用。3方案三：中心采用主副GPRS-DTU，采用挪动APN专网固定IP。此种方案客户先与挪动申请APN专网业务。挪动为客户分配专用的APN，普通用户不得申请该APN。用于GPRS专网的SIM卡仅开通该专用APN，限制使用其他APN。得到APN后，给所有监控点及中心分配挪动内部固定IP。此种方案中心也像方案二一样采用主副两个GPRS-DTU作接收端，冗余备份。但此种方案较方案二而言，无需DNS解析，本身具有挪动内网固定IP，减少中间环节，稳定性增强；且所有数据都在挪动GPRS的APN内网传输，无需经过公网，平安性增强。此种方案无需负担宽度专线月租费用，性价比公道，推荐使用。4方案四：中心采用挪动内网固定IP地址，监控点采用普通的挪动动态IP此种方案客户先与挪动效劳商联络，可以就近从挪动GSM基站引入光纤专线，开通挪动内网固定IP，监控点先采用普通的SIM卡并开通GPRS功能，通过挪动内部网关与中心建立连接。此种方式也可以大大节约固定IP的费用，各监控点也无需设置固定IP。此种方案实时性较好，由于监控点使用动态IP，稳定性稍差一些，推荐使用。5方案五：中心采用APN专线，所有点都采用内网固定IP此种方案客户中心通过一条2MAPN专线接入挪动公司GPRS网络，双方互联路由器之间采用私有固定IP地址进展广域连接，在GGSN与挪动公司互联路由器之间采用GRE隧道。为客户分配专用的APN，普通用户不得申请该APN。用于GPRS专网的SIM卡仅开通该专用APN，限制使用其他APN。得到APN后，给所有监控点及中心分配挪动内部固定IP。挪动终端和效劳器平台之间采用端到端加密，防止信息在整个传输经过中可能的泄漏。双方采用防火墙进展隔离，并在防火墙上进展IP地址和端口过滤。对与照明监控系统而言，由于系统组成的监控点较多，实时性要求较高，因此建议采用第五种通讯组网方式。为此照明监控中心的效劳器将需要专线方式接入挪动公司的GPRS网络，所有的监控终端都采用特定IP地址，以保证监控信息的可靠、平安、及时的传输。8系统控制中心调度端设计8.1调度端系统框图见下页照明监控系统调度端采用前、后台机连网工作方式，选用带看门狗的合适连续工作的工业控制计算机。一般情况下，前台机作为监控工作站承当遥测、监控、调度等工作；后台机平时自动备份前台机的数据，当前台机出现故障的情况下，可以随时切换顶替前台机工作；进而极大地进步了系统的可靠性。同时，考虑到计算机网络技术的开展，系统具有网络接口，接入效劳器、治理工作站等，系统就可以很方便地组建为路灯治理处局域网，通过网络实现照明监控数据和图像信息分享。系统外部的计算机均可通过拨号上网，采用加密查询的方式访问相应的各类最新和历史数据。同时，系统也可以通过语音方式查询当前的最新情况，或者指定相应的号码和告警方式实现语音告警。整个系统的网络化设计为今后的消费治理与办公自动化的施行奠定了良好的根底，同时保存了足够的软件与硬件扩展接口，以便现有的监控系统能随着网络技术的飞速开展，发挥越来越大的作用。9照明监控终端9.1照明监控终端的根本性能照明监控终端RTU选用北京嘉复新科技有限公司消费的STC-205型系列照明监控终端。该终端选用工业级芯片，允许在40+80的环境温度下的连续运行；采用多CPU与DSP协作工作方式，其中关键芯片采用美国最新外表贴装芯片，通过数字信号处理DSP技术，实现沟通采样方案，沟通电流、电压收集精度优于0.5%；设备设计、消费全经过进展ISO-9001质量控制；印制板焊接采用波峰焊技术消除了人工焊接的漏焊和虚焊；每台整机都进展100小时高温上电老化排除了早期失效，有效地保证了设备的出所质量，现场开箱率到达100%，平均无故障时间到达10万小时。监控终端外形如下图。照明远程智能监控终端的收集和控制的内容包括：遥测：1路三相电压、12路电流及有功功率和功率因数、2路直流测光照等遥控：6路继电器输出，触点为沟通220V12A，一组常开和常闭触点遥信：8路隔分开关量输入通讯：2路隔离232或者485接口，MODBUS协议射灯等各种不同底灯型。具有远程抄表接口。具有远程自动调压接口。具有单灯监测接口。具有加装防盗线模块接口。9.2照明监控终端主要功能9.2.1自动报警当收集到的沟通电流、电压超过上下限时能自动报警。当白天亮灯或者晚上熄灯时能自动报警。当供电停电时通过自备电源运行，同样能自动报警。9.2.2独立运行当发生中控室微机或者通讯线路发生故障时，终端会根据预先设定的程序定时自行开/关灯，以确保路灯照明线路的正常运行。9.2.3监控终端断电运行监控终端内装有不连续电源，具有断电运行功能，能在供电线路断电时及时告警，使有关部门在第一时间获知并抢修，同时具有防盗报警功能。在根本配置中，停电后可以维持终端正常工作4小时。不连续电源能防止过分充/放电，保证长期使用。9.2.4现场自动设定功能通过手持式键盘、显示器，可以现场中文显示，便于现场的安装调试和维护、维修，并可控制该点的全夜灯、半夜灯、景观灯等，其显示的内容如下：时间年、月、日、时、分、秒,/P开、关灯的最后时限收集的沟通电流和电压值输入的开关量状态输出的开关量状态在自检状态下，可以显示或者修改本机的多种工作参数9.2.5抗干扰才能由于监控终端一般均安装在干扰较大的环境中，为了保证系统可靠工作，终端的软硬件设计中采用了以下多种抗干扰措施。对现场收集的模拟量和开关量信号在硬件上采用隔离和限幅等防强干扰措施。在软件上采用数据滤波处理，保证了数据的准确性。对开关量输出采用软件连续循环置位输出的处理方法，保证了输出的可靠性。对强干扰信号造成的运行出错采用软硬件自恢复电路处理。保证在无人值守时也能可靠运行。对收集到的高压沟通信号实行多重防电脉冲冲击和防雷保护措施，已在实际应用中获得了极好的效果。9.2.6高可靠的变送器电路选用沟通电压、电流二次互感，具有输入输出完全隔离、精度高、功耗低等优点，加以输入端的多重防护措施，极大地进步了传感器的可靠性和精度。9.2.7通用化设计终端所有工作参数都可通过终端或者中控微机中的设置软件包进展在线设定和修改。工作参数包括：站号、通讯参数、现场物理量参数、模拟量的计算方式、收集方式、矢量设置和组合报警等内容。用户可随时根据现场情况如全夜灯、半夜灯、景观灯等各种类型自行组态各终端的工作参数，进而既保证了监控终端设备的通用性，又保证了系统具有极大的灵敏性。9.2.8防盗报警功能在照明控制箱门处加装箱门开关，但外人翻开加箱门时能自动向主台报警，保证照明设施的平安。9.3照明监控终端扩展功能9.3.1远程抄表功能终端设备具有RS-485抄表接口，可以自动读取电子电表的数据。实现系统的远程抄表功能。9.3.2远程自动调压接口选配照明监控终端设备具有控制调压设备的接口，假如配有北京嘉复欣科技的节电器，那么通过此接口可实现对节电器的远程控制和调压。9.3.3防盗窃照明线路报警控制接口终端提供与防盗窃照明线路报警模块接口，只要系统配上北京嘉复欣科技研发的照明线路防盗线报警模块见第14节，即可随时收集照明线路情况，发现有盗窃线路时可立即报警，保障照明线路和设施的平安。9.4照明配电控制箱设计照明配电控制箱可以有两种方式：其一，对原有的配电箱进展改造，增加假设干互感器、自动/手动开关等器件即可；其二，根据要求重新设计照明配电箱。以上两种方案将根据现场详细情况而定.0