浅谈GPRS在城市路灯自动监控系统中的应用

第一篇：浅谈GPRS在城市路灯自动监控系统中的应用

浅谈GPRS在城市路灯自动监控系统中的应用

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：

孙泉，男，汉族，洛阳元煜自控工程有限公司，兰州化工学院工业仪表及自动化专业，现从事城市照明自动监控系统研制、开发工作。

第二篇：DTU在城市路灯监控中应用

GPRS在城市灯光管理监控中应用 建设照明监控系统的必要性

随着城市建设的发展，城市照明建设越来越注重于城市的形象，道路照明和景观照明的要求和数量不断增加，今后城市照明管理部门除了管理城市道路照明外，还将参与城市景观灯的管理。因此各级政府和市民对城市的建设、道路照明和景观照明提出更高的要求。希望实现城市照明管理的现代，使城市管理水平达到国内领先水平。

1.1 现行的控制方法

现在采用控制方法以分散时控方式为主，即在路灯配电箱中安装定时器，按预定的时间自行开/关灯；而有些景观灯开关通常是人工手动控制方法。

1.2 现行控制方法的缺陷

现行的方法既不能及时调整开/关灯的时间，更无法及时反映照明设施的运行情况，并且故障率高、维修困难。随着城市的不断发展，控制范围越来越大，现行的控制方法无法及时反映照明设施的运行情况，使得维修工作十分被动。运行过程中的故障只有等待巡视人员到达现场才能发现，或者被动地等待市民的电话反映，因此难以做到及时维修。

在遇到一些领导视察、国宾接待、举办大型活动等特殊任务时，由于缺乏灵活的控制手段，必须临时派出大量的人员到现场手动操作照明开关箱或者临时通知各景观灯单位，因此在时间十分紧迫的情况下，无法满足圆满完成任务的要求。

此外，由于缺乏灵活的控制手段，花费大量经费建设起来的各类景观灯，难以充分发挥应有的效能。城市照明监控系统的效益分析

2.1 社会效益分析

随着社会文明的不断发展，路灯已不再局限于街道照明，而是发展为表现城市景观、体现城市形象的重要标志。因此，现代社会对路灯的管理和维护也提出了越来越高的要求，这些要求包括根据光照度变化及时开/关灯、随时调整景观灯的开/关灯时间并进行应急调度、及时发现故障并立即进行修复等。

目前各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，特别是当照明控制箱或线路出现问题时，就有可能造成大面积灭灯，产生较坏的影响。同时由于缺少实时监测手段，无法实现故障的及时发现和维修。随着政府和市民对照明管理和维护要求越来越高，照明管理部门的管辖范围也越来越大，为了及时发现故障并立即进行修复，仍然采用检修车上街巡灯的方法越来越难以胜任。

采用城市照明自动化监控系统以后，全市范围的全夜灯、半夜灯和景观灯的开/关均可实现自动控制。同时，由于照明自动化监控系统具有自动报警和巡测、选测功能，调度人员可以在故障发生后的数秒钟内及时了解故障的地点和状态，为及时进行修复提供了有力的保障。路灯维护及时，可以极大地减少对照明管理部门的投诉、减少道路交通事故的发生，有利于城市的治安，产生极大的社会效益，从而进一步提高城市的形象。

2.2 经济效益分析

2.2.1 节约路灯维护费用

路灯自动化监控系统将传统的“巡灯查找故障”改为“值班等待报警”，不仅减少了“巡灯”人员和车辆损耗，降低了维修成本；而且在检修车出所之前已经知道了故障的准确地点和基本状态，因而缩短了维修时间、提高了检修效率；由此将产生了极大的经济效益。

2.2.2 节约大量的电费支出

无线照明监控系统能提高开/关灯的可靠性和可检查性，避免白天亮灯情况的出现；同时，系统采用光控和时控相结合的控制方案，在预置的时间区段内根据光照度决定路灯的开或关，既能在阴雨天自动延长照明时间，又能在晴好天气自动缩短照明时间；这些措施既可满足市民对道路照明的需求，又避免了路灯的无谓开启，减少了开灯时间,从而节约了大量的电能。

根据已建的照明监控运行表明，采用照明监控系统后，每天大概可以减少路灯开灯时间25分钟左右。如果按每天运行十小时计算，则可节约4.2％的电费支出。

如果通过对照明线路的改进，增加路灯的半夜灯控制方案或景观灯在非节假日采用只开部分景观灯的控制方案，因此可节约大量的电费支出。

2.2.3 提高灯具寿命，降低运行成本

以外由于减少了开灯时间，延长了灯具寿命，降低运行成本，进一步提高了经济效益。

2.2.4 实现自动传送电费功能，减少电费支出

无线照明监控系统具有远程自动抄表和计量电费功能，每天、每月、每年的照明用电能够及时的自动采集、计算、存储、打印，随时了解用电情况，实施有效管理，降低支出，提高经济效益。对景观灯还可采用双计费功能，实现政府开灯与各景观大楼业主自行开灯分别计费的方式，减少政府与大楼业主为电费的相互扯皮的现象，保证双方的利益。

2.3 实现照明系统的管理现代化

城市照明监控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，为管理现代化提供了基本条件。系统设计依据

本方案依据北京嘉复欣科技有限公司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发展，并根据各城市照明管理部分对照明监控系统的技术需求编制而成。设计原则

4.1 可靠性

由于系统的服务对象是广大市民，稍有差错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，要求监控系统能够长期稳定地运行；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，不影响或者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水平。同时，应以实用为原则，不可脱离实用性而盲目追求先进性，从而造成华而不实、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、升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，既要考虑初期建设费用，也要降低今后的运行维修费用。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 通信方式

根据用户的具体情况、通信技术的发展，本方案建议采用GPRS通信方式。

5.4 工作环境温度

照明监控室外通信终端的工作环境温度范围满足－30℃ ～ +65℃。

主台为0℃ ～ +40℃。

5.5 数据采集精度

为了保证亮灯率的统计，交流电流、电压、有功功率、功率因数采集精度优于 1.0 %。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若干组，分别采用时控方案或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、半夜灯和景观灯进行遥控开/关操作；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，每天在固定的时间开/关灯；从而造成阴雨天光照度严重不足但没有开灯，或者晴朗天气虽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，同样出现类似的不合理现象。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不足的白天，或者夜晚有强光照射时都有可能发生误动作。

为了克服两者的不足，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基本条件，设定一个有效的开/关灯时段，在此时段内根据光照度的具体情况自动执行相应的开/关灯命令；若该时段结束时光控仍未起作用，则在该时段结束时，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表明，如果原来是采用日出日落时间作为开关灯时间的话，则在采用时控和光控相结合的控制方案后，每天大概可以减少路灯开灯时间25分钟左右。如果以每天平均开灯10小时计算，则可节约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若干组，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，可将景观灯进行分组，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，更增强了系统的灵活性。照明监控通信系统

7.1 系统通信方案的选择

正确选用系统通信方案，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信方案主要有无线专用网、移动通信网中的GSM短消息、USSD和GPRS通信方式。根据要求本系统通信方案选择无线移动公用网的GPRS通信方式。

7.2 系统GPRS通信方案特点

GPRS(General Packet Radio Service)是通用分组无线业务的英文简称，是在现有GSM系统基础上发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。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。

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叫连接。

(2)高速传输。数据传输速率理论上最高可以达到171.2kbps,目前传输速率可以一般达到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、同样的突发结构、同样的跳频规则以及同样的TDMA帧结构，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始就可提供全面的GPRS 覆盖。下图为通信系统组成框图：

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。

7.3 GPRS系统构成和组网方式

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相同，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或者公网动态IP+DNS解析服务。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：监控点直接向中心发起连接。运行可靠稳定，推荐此种方案。

2、中心公网动态IP+DNS解析服务：客户先与DNS服务商联系开通动态域名，监控点先采用域名寻址方式连接DNS服务器，再由DNS服务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服务器的稳定，所以要寻找可靠的DNS服务商。此种方案适合小规模、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，采用移动内网动态IP+移动DNS解析服务。

此种方案客户先与移动DNS服务商联系开通移动动态域名，监控点先采用域名寻址方式连接移动DNS服务器，再由移动DNS服务器找到中心移动动态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，但并不是所有移动公司都提供DNS解析服务，所以要在有DNS解析服务的省市才能采用此种方案。此种方案适合小规模应用。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，采用移动APN专网固定IP。

此种方案客户先与移动申请APN专网业务。移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移动内部固定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，本身具有移动内网固定IP，减少中间环节，稳定性增强；且所有数据都在移动GPRS的APN内网传输，无需经过公网，安全性增强。此种方案无需负担宽度专线月租费用，性价比合理，推荐使用。

4）方案四：中心采用移动内网固定IP地址，监控点采用普通的移动动态IP

此种方案客户先与移动服务商联系，可以就近从移动GSM基站引入光纤专线，开通移动内网固定IP，监控点先采用普通的SIM卡并开通GPRS功能，通过移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2M APN专线接入移动公司GPRS网络，双方互联路由器之间采用私有固定IP地址进行广域连接，在GGSN与移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移动内部固定IP。移动终端和服务器平台之间采用端到端加密，避免信息在整个传输过程中可能的泄漏。双方采用防火墙进行隔离，并在防火墙上进行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信组网方式。为此照明监控中心的服务器将需要专线方式接入移动公司的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、安全、及时的传输。系统控制中心（调度端）设计

8.1 通信端系统框图（见下页）

照明监控系统调度端采用前、后台机连网工作方式，选用带看门狗的适合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担遥测、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；从而极大地提高了系统的可靠性。同时，考虑到计算机网络技术的发展，系统具有网络接口，接入服务器、管理工作站等，系统就可以很方便地组建为路灯管理处局域网，通过网络实现照明监控数据和图像信息共享。

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，系统也可以通过电话语音方式查询当前的最新情况，或指定相应的电话号码和告警方式实现电话语音告警。整个系统的网络化设计为今后的生产管理与办公自动化的实施奠定了良好的基础，同时保留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发展，发挥越来越大的作用。照明监控终端

9.1 照明监控终端的基本性能

照明监控终端（RTU）选用深圳宏电科技有限公司生产的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，其中关键芯片采用国际最新表面贴装芯片，通过数字信号处理（DSP）技术，实现交流采样方案，交流电流、电压采集精度优于 0.5%；设备设计、生产全过程进行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；每台整机都进行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，现场开箱率达到100%，平均无故障时间达到10万小时。照明远程智能监控终端的采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，触点为交流220V12A，一组常开和常闭触点

遥信：8路隔离开关量输入

通讯：2路隔离232或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

当采集到的交流电流、电压超过上下限时能自动报警。

当白天亮灯或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通信线路发生故障时，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

监控通信终端内可装有不间断电源，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。不间断电源能防止过分充/放电，保证长期使用。

9.2.4 抗干扰能力

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下列多种抗干扰措施。

对现场采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。

对采集到的高压交流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。

9.2.5高可靠的变送器电路

选用交流电压、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，极大地提高了传感器的可靠性和精度。

9.2.6通用化设计

终端所有工作参数都可通过终端或中控微机中的设置软件包进行在线设定和修改。工作参数包括：站号、通信参数、现场物理量参数、模拟量的计算方式、采集方式、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，从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活性。

9.2.7 防盗报警功能

在照明控制箱门处加装箱门开关，但外人打开加箱门时能自动向主台报警，保证照明设施的安全。

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，如果配有北京嘉复欣科技的节电器，则通过此接口可实现对节电器的远程控制和调压。

9.3.3 防偷盗照明线路报警控制接口

终端提供与防偷盗照明线路报警模块接口，只要系统配上珠海新东武电业公司研发的照明线路防盗线报警模块（见第14节），即可随时采集照明线路情况，发现有偷盗线路时可立即报警，保障照明线路和设施的安全。

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，对原有的配电箱进行改造，增加若干互感器、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具体情况而定。

第三篇：GPRS城市供水调度监控系统应用方案

GPRS城市供水调度监控系统应用方案

城市供水调度监控系统可以对远程现场的运行设备进行监视和控制，以实现管道压力、水流量的数据传送及阀门开关的自动控制，降低了故障率和提高了对系统的反应时间。

一、项目背景

城市供水调度监控系统的主要目的是解决自来水公司对供水各环节监测点的数据采集和监控。该系统由监控中心和各个水源监测点组成，各个水源监测点的数据采集终端（RTU或PLC）可监视和采集水位、压力、流量、浊度、余氯、泵频等各种数据，供控制中心及有关部门分析和决策取用，提高工作效率，保证供水质量，满足日益增产的用水量的需求。

城市供水调度需要对各个自来水厂进行管理，包括自来水公司控制中心、水厂分控中心、管网加压站和水源监控站等。城市供水调度系统一般包括：水司控制中心、多个水厂分控中心、多个水厂监控分站、多个水源井监控站、多个管网加压站和多个管网测压站。

城市供水调度监控系统可以对远程现场的运行设备进行监视和控制，以实现管道压力、水流量的数据传送及阀门开关的自动控制，降低了故障率和提高了对系统的反应时间。便于及时迅速的了解及控制远端管道及阀门，低故障率和检修的时间，减少停水次数。各水源监测点的数据采集终端可自动采集管道压力、水流量的实时数据与开关状态等数据，信息传输到自来水公司的监控中心，监控中心通过对传输回的数据进行分析，可找到出故障的地点，从而当一个远端出现故障时，能在最短的时间内解决问题，恢复供水，提高了整体的服务水平，从而实现了城市供水的信息化、现代化。

目前，自来水供水调度监控系统中采用的数据通信可简单分为有线和无线两大类，其中有线通信主要包括架设光缆、电缆或租用电信电话线、X.25、DDN、ADSL等，而无线则包括超短波通信、扩频通信、卫星通信、GSM 短信/GPRS通信等。

在城市供水调度监控系统中，由于各管网监控点分布范围广、数量多、距离远，个别点还地处偏僻，因此架设光缆、铺设电缆难度大、不切合实际，向电信部门租用专用电话线又要申请很多电话线，而且有些监控点线路难以到达，况且采用电话线路时需要等待漫长的电话拨号过程，速度慢，运营成本较高，总之监控系统采用有线通信方式建设周期长、工作难度大、运行费用高，不便于大规模使用；与之相比，无线通信方式则显得非常灵活，它具有投资较少、建设周期短、运行维护简单、性价比高等优点。在监控系统中，无线通信方式主要包括：超短波（230MHz）无线数传、扩频、卫星通信、GSM数字蜂窝通信系统等，其中卫星通信由于通信费用昂贵，只在一些特殊的领域下使用，未得以普及；而扩频通信技术虽然速率高，但只能在视距范围内传输，应用也受到限制。采用超短波数传电台作为传输信道具有组网灵活、扩展容易、维修方便、运行费用低等优点，但由于系统工作于230MHz且多采用普通间接调制的数传电台，这就造成系统易受外界干扰、通信速率低、误码率高、数据传送量不大、信号覆盖范围小等缺点。

二、方案选择

经过比较分析，我们选择中国移动的GPRS系统作为城市供水调度监控系统的数据通信平台。目前，GSM网络经过电信部门的多年建设，覆盖范围不断扩大，已成为成熟、稳定、可靠的通信网络，特别是中国移动新推出的GPRS数据业务。GSM/GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建自来水供水调度监控系统，实现管网监控点的无线数据传输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。

GPRS无线监控系统具备如下特点：

1、良好的实时响应与处理能力。与短消息服务比较，由于GPRS具有实时在线特性，系统无时延，系统能够同时实时收取、处理多个/所有监测点的各种数据，无需轮巡就可以同步监测点的时钟可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。

2、远程仪器设备控制：由于采用GPRS双向传输系统，监控中心可以反向实现对仪器设备的时间校正、状态报告、开关以及其他监测、控制等功能；

3、建设成本低：可充分利用现有GSM网络，设备安装即接通，而采用超短波通信时需要充分考虑现场环境，还需要配备天线铁架等附属设备。

4、安装调试简单，建设周期短：利用现有成熟GSM网络，系统投入运行时基本不需要调试，安装简捷。采用超短波通信时安装调试工作量大，要先进行现场信号测试，天线铁架架设，天线方向角度调试等工作。

1、覆盖范围广。构建供水调度监控系统要求数据通信覆盖范围广，扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。

由于管网监控点数量众多，分布在全市范围内，部分管网监控点位于偏僻地区，而且地理位置分散。采用超短波通讯方式，覆盖范围只有30多公里；而采用GPRS方式，理论上在无线GSM/GPRS网络的覆盖范围之内，都可以实现监控。

2、数据传输速率高。GPRS网络传送速率理论上可达171.2kbit/s，实际应用时数据传输速率在40Kbps左右，而目前一般的超短波数传电台传送速率多为2.4kbit/s或更低。

3、系统的传输容量大。监控中心站要和每一个管网监控点实现实时连接。由于管网监控点数量众多，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。

4、通信费用低。由于GPRS采用包月计费的方式，运营维护成本低，月通信费用将在200元之内。

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，监控中心计算机主机配置固定的IP地址，各个端站的GPRS模块和该主机进行通信。

（一）系统组成1、管网监控点：

管网监控点：各监控点通过数据采集模块采集如压力、流量等数据，通过RS232接口与GPRS透明数据传输终端相连，通过GPRS透明数据传输终端内置嵌入式处理器对数据进行处理、协议封装后发送到GSM网络。

2、监控中心：

服务器申请配置固定IP地址，采用省移动通信公司提供的DDN专线，与GPRS网络相连。由于DDN专线可提供较高的带宽，当管网监控点数量增加，中心不用扩容即可满足需求。

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。

3、GPRS/GSM移动数据传输网络：

现场监控点采集的数据经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

各监控点使用GPRS透明数据传输终端，通过移动的GPRS网络与监控中心相连。

各污染源数据采集点使用移动通信公司统一的STK卡，同时监控中心对各点进行登记，保存相关资料以便识别和维护处理。各信息采集点运行监控系统软件，支持24小时实时在线，实现信息采集点24小时传送采集的信息数据。

凡自来水公司授权的信息采集点均可以使用本系统：

1、管网监控点必须使用移动统一的STK卡，用户使用本卡只能用于与监控中心数据通信功能。

2、终端设备使用中联视讯提供的GPRS移动数据通信终端。

3、用户登记：符合自来水公司的规定。

（三）产品特性

系统采用SG2000 系列GPRS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232数据口可直接与计算机、RTU、PLC、GPS接收机、数码相机、数据终端等连接，传输速率达171Kbps，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之间的数据采集和控制。

1、支持900／1800／1900MHz三频GSM/GPRS。

2、接口： RS232、RS485、PCMCIA。

3、系统理论传输速率171Kbps，实际传输速率40Kbps。

4、支持Windows95/98/200/XP、LINUX操作系统。

5、支持透明数据传输与协议转换。

6、支持VPN安全功能。

7、安装灵活、使用方便、可靠。

（四）安全措施

由于供水调度监控系统的特殊性，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使用VPN接入到移动GPRS网，采用VPN方式成本比较低，企业不用租用专线，还可以利旧使用原有的VPN设备，移动终端需要安装具有VPN二次虚拟拨号的功能的软件。通过VPN方式，客户端在连接应用服务器前，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。

另外，数据中心也可以采用APN接入方式，租用专线接入到移动公司的GGSN设备上，这种成本高，安全性高、稳定可靠。

对于安全性要求非常高的系统，可考虑在专用APN接入的基础上再加上VPN接入方式的混合接入方式，进一步提高系统的安全性。

1、VPN虚拟专网模式：企业内部网络中配置VPN服务器，移动终端加载具有VPN二次虚拟拨号的功能的客户端软件。采用VPN安全技术，用户通过接入企业内部虚拟专网的方式与Internet进行隔离，可对 整个数据传送过程进行加密保护，有效避免非法入侵。

2、利用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APN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SIM卡号无法呼叫专门的APN。

3、对于特定用户，可通过数据中心分配特定的用户ID和密码，其他没有数据中心分配的用户ID和密码的用户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：通过VPN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、结论

采用GPRS构建供水调度监控系统系统，目前有包月制和按数据量两种收费方式，按流量计算0.03元/kbyte，而包月制20元/月有1024 k流量，可满足目前监控系统的实际数据量，估计日后其费用会逐步降低。对于用户来说，由于通信费用较低，享受到了实惠。另外，由于接入设备可以移动，当管网监控点搬迁时设备可随之迁移并可继续使用，可以保护用户原有投资，适合于供水调度监控工作的特点，能很好地满足供水调监控的需求，而且，做为网络运营商的移动通信公司也将因此获得业务稳定的集团用户，随着用户数量的增加，移动通信公司的营收也随之增加，调动了运营商的积极性，符合网络建设和网络应用同步发展的要求。

第四篇：路灯智能监控系统方案

路灯智能监控系统方案

一、系统简介

路灯智能监控系统采用了先进的数字信号处理技术、电源管理技术、无线通信技术、数据库管理技术等，实现城市路灯照明系统的遥测遥控和路灯节能功能，是现代意义的城市路灯综合管理系统。在通信和软件处理方式上，系统通过GPRS无线通讯技术完成数据采集、传输、处理的功能。通过对道路照明设备的分布式控制和数字化管理，可以实时监控路灯照明设备实时在线控制，降低管理成本，做到无人值守。

二、系统功能

 监控中心集中数据管理和监控，实现目标锁定、快速查找等操作，支持中心监控分级管理，可设立多个分控中心，网络可分区分片管理，组建大型路灯控制系统；

 自定义控制策略，分时间段控制道路两侧路灯全亮、全关、隔杆亮灯，用户能够根据当地情况灵活调整时间控制路灯，全亮、全关、隔杆亮灯；  采用Internet技术和GPRS无线网络，实现远程分布式远程控制；  采用高性能DCSK调制的电力线载波通信技术，实现同一电力网络下路灯的独立控制，自动中继功能保证通信距离全路段覆盖；  路灯故障检测功能，主动上报故障路灯位置；

 服务器离线状态下，系统可以按照指定时间自动控制路灯开关。

三、系统原理

系统构架框如图所示。

系统中各线路集中器利用电力线载波通讯与各路灯控制器进行通讯，发送和收集各种线路数据，集中器同时通过GPRS将数据发送到Internet上，mServer位于GPRS MODEM可以直接访问的网络节点，负责进行数据中转，中控软件运行于用户机上，从mServer定期获取数据，进行集中控制。

四、监控中心软件

五、硬件实物

方案分析：

目前市场上路灯监控系统厂家很多，通过对各个厂家的系统功能和方案进行分析发现： 系统组成通常为：

 路灯控制器（大多分单灯和双灯）——具备路灯的状态监测、开

关控制以及新兴LED灯的亮度控制等功能；为了避免重新布线节

省工程费用，单灯控制器的通信方式多为：电力线载波或zigbee。客户可以通过系统对各灯进行智能控制已达到节能的目的，参照某厂家的计算结果节省的电费开支2-3年即可抵消系统建设费用。

线路集中器——负责收集上报路灯控制器的状态信息或下发系统控制指令至各路灯控制器。线路集中器和路灯控制器之间的通信方式为电力线载波或zigbee，和系统服务器的之间的通信多采用 

GPRS通信。

系统服务器——负责通过GPRS接收存储来自各线路集中器上报的路灯状态或下发系统指令到各集中器。

上位机及监控软件——负责显示告警各路灯的状态（可显示在GIS地图上），可通过监控软件设定各路灯的开关状态（例如根据地域分片控制开关，根据时间调整开关状态或亮度等）。

第五篇：多媒体在矿山监测监控系统中应用

多媒体在矿山监测监控系统中应用

中国矿业大学机电工程学院 罗雪

【摘要】本文章主要介绍多媒体在矿山监测监控系统中应用。主题词 多媒体

矿山

监测

监控

The use of multimedia in the mine monitoring &supervision [Abstract]The paper briefly introduce The use of multimedia in the mine monitoring &supervision。

Key words multimedia mine monitoring supervision 1 引言

众所周知，安全是煤矿山产中的头等大事；高效是一切生产活动所追求的重要目标。及时准确无误的监测监控井下井上生产环境和设备工况，工人的安全，所在位置，生产情况，确保安全实现自动化管理是煤矿检测系统必备的条件。基于这种要求，采用多媒体进行监控监测日益普及，今天就来谈谈多媒体在矿山监测监控系统中应用。正文

一般所说的多媒体技术是指,即将文本、图形、图像、音频、视频、动画等单媒体通过计算机进行综合处理后形成复合信息传播媒体。对于矿山矿井的特殊环境来说，对多媒体的技术要求相对来说比一般的要高。具体要求如下： 1）实用性和经济性，如防弧，防湿度过大，由于矿井深度带来的信号减弱，信号不稳定等。矿山监测监控对多媒体的要求； 多媒体系统应始终坚持面向应用，坚持使用经济原则。

2）先进性和成熟性 应采用先进的技术方法，又要注意结构设备的相对成熟，抑郁应用到实际操作中，可操作性要强

3）开放性和标准性 为了满足形同选不用的多媒体设备同时协调运行，在长期的使用中可方面便维新更好换，遵循统一的国际标准，设备来源更加丰富。4）可靠性和稳定性 必须保证实时的不间断的监测监控活动的进行，必须拥有较高的的稳定性和可靠性，以取得最佳的使用效果。5）可操作性要强 易于普通工人的监测报告 多媒体的应用可分为四个部分组成；

采集端：负责所需金控监测对象的数据的采集。如使用GPS定位矿井下工作人员所处的工作面工作位置，湿度传感器采集矿井中湿度的数量值，瓦斯传感器监测井道中瓦斯的含量，氧气的含量，传输段：将采集的数据通过一定的形式传送到下一阶段。比如将瓦斯传感器采集的数据传输到计算机系统中。

中继处理段：如果传输段的距离太远，此时信号已经十分微弱，此时可使用中继处理段来接受数据，放大后传送给下一个端口。比如无线视频的传送距离是很有限的，为了加大传输的距离，因此，家中继段很有必要。

接收端处理段：接受传送段和中继段传送的数据，并进行处理，如输出此时瓦斯的浓度值，是否在安全得范围内。

薛万强;曾波;全球定位系统(GPS)在矿山滑坡监测中的应用 三晋测绘