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(xún)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。
一、GPRS傳輸方案優(yōu)點(diǎn)
中國(guó)移動(dòng)GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無(wú)線(xiàn)IP連接。在移動(dòng)通信公司的GPRS業(yè)務(wù)平臺(tái)上構(gòu)建油井?dāng)?shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)路燈的無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò),縮短建設(shè)周期,降低建設(shè)成本的優(yōu)點(diǎn),而且設(shè)備安裝方便、維護(hù)簡(jiǎn)單。經(jīng)過(guò)比較分析,我們選擇中國(guó)移動(dòng)的GPRS系統(tǒng)作為環(huán)保信息采集傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信平臺(tái)。
GPRS路燈監(jiān)控系統(tǒng)具備如下特點(diǎn):
1、可靠性高:與SMS短信息方式相比,GPRS DTU采用面向連接的TCP協(xié)議通信,避免了數(shù)據(jù)包丟失的現(xiàn)象,保證數(shù)據(jù)可靠傳輸。中心可以與多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,互不干擾。GPRS網(wǎng)絡(luò)本身具備完善的頻分復(fù)用機(jī)制,并具備的抗干擾性能,避免了傳統(tǒng)數(shù)傳電臺(tái)的多機(jī)頻段“碰撞”現(xiàn)象。
2、實(shí)時(shí)性強(qiáng):GPRS具有實(shí)時(shí)在線(xiàn)的特性,數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延小,并支持多點(diǎn)同時(shí)傳輸,因此監(jiān)控中心可以多個(gè)監(jiān)控點(diǎn)之間快速,實(shí)時(shí)地進(jìn)行雙向通信,很好地滿(mǎn)足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求。目前GPRS實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率在30Kbps左右,能滿(mǎn)足系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率(≥10Kbps)的需求。
3、監(jiān)控范圍廣:GPRS網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全國(guó)范圍內(nèi)覆蓋,并且擴(kuò)容無(wú)限制,接入地點(diǎn)無(wú)限制,能滿(mǎn)足城市路燈的監(jiān)控需求。
4、系統(tǒng)建設(shè)成本低:由于采用GPRS公網(wǎng)平臺(tái),無(wú)需建設(shè)網(wǎng)絡(luò),只需安裝設(shè)備就即可,建設(shè)成本低;也免去了網(wǎng)絡(luò)維護(hù)費(fèi)用。
5、系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)成本低:采用GPRS公網(wǎng)通信,全國(guó)范圍內(nèi)均按統(tǒng)一費(fèi)率計(jì)費(fèi),省去昂貴的漫游費(fèi)用, GPRS網(wǎng)絡(luò)可按數(shù)據(jù)實(shí)際通信流量計(jì)費(fèi),(1分-3分/1K字節(jié)),也可以按包月不限流量收費(fèi),從而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的低成本通信。
6、可實(shí)現(xiàn)集中控制:通過(guò)GPRS數(shù)據(jù)監(jiān)控中心,可實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的遠(yuǎn)程控制,例如:遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)控制,遠(yuǎn)程狀態(tài)查詢(xún)等。
7、系統(tǒng)的傳輸容量,擴(kuò)容性能好:路燈監(jiān)控中心要和每一個(gè)路燈監(jiān)控器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)連接。由于路燈監(jiān)控器數(shù)量眾多,系統(tǒng)要求能滿(mǎn)足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?,而GPRS技術(shù)能很好地滿(mǎn)足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要;由于系統(tǒng)采用成熟的TCP/IP通信架構(gòu),具備良好的擴(kuò)展性能,一個(gè)監(jiān)控中心可輕松支持幾千個(gè)路燈監(jiān)控器的通信接入。
二、解決方案介紹
由于GPRS通信是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡(luò),因此監(jiān)測(cè)中心計(jì)算機(jī)需要一個(gè)固定的IP地址或固定的域名,各個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)采用GPRS模塊通過(guò)IP地址或域名來(lái)訪(fǎng)問(wèn)該主機(jī),從而進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
(一)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1、路燈控制點(diǎn):
路燈監(jiān)控器通通過(guò)RS232或RS485接口與GPRS DTU終端相連,監(jiān)控中心的控制命令通過(guò)GPRS DTU終端的傳送給路燈監(jiān)控器,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制,路燈監(jiān)控器采集的信息通過(guò)GPRS DTU內(nèi)發(fā)送到GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。
2、控制中心站:
a)公網(wǎng)接入方案
服務(wù)器采用公網(wǎng)方式接入Internet,如ADSL撥號(hào)/電信專(zhuān)線(xiàn)寬帶上網(wǎng)等,申請(qǐng)公網(wǎng)固定IP地址;可以實(shí)現(xiàn)中小容量的數(shù)據(jù)采集應(yīng)用。
b)專(zhuān)網(wǎng)接入方案
服務(wù)器采用省移動(dòng)通信公司提供的DDN專(zhuān)線(xiàn), 申請(qǐng)配置固定IP地址,與GPRS網(wǎng)絡(luò)相連。由于DDN專(zhuān)線(xiàn)可提供較高的帶寬,當(dāng)監(jiān)控點(diǎn)數(shù)量增加,中心不用擴(kuò)容即可滿(mǎn)足需求,可實(shí)現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)采集應(yīng)用。
監(jiān)控中心RADIUS服務(wù)器接受到GPRS網(wǎng)絡(luò)傳來(lái)的數(shù)據(jù)后行AAA認(rèn)證,后傳送到監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)主機(jī),通過(guò)系統(tǒng)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行還原顯示,并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,這樣進(jìn)一步增強(qiáng)了系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信安全性能。
3、GPRS/GSM移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò):
路燈監(jiān)控器的數(shù)據(jù)經(jīng)GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)空中接口功能模塊同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼處理,轉(zhuǎn)換成在公網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送的格式,通過(guò)中國(guó)移動(dòng)的GPRS無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸,最終傳送到監(jiān)控中心IP地址。
(二)系統(tǒng)方案
各路燈監(jiān)控點(diǎn)使用GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端,通過(guò)移動(dòng)GPRS網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心相連。各監(jiān)控點(diǎn)使用移動(dòng)通信公司的GPRS普通數(shù)據(jù)卡或APN專(zhuān)用數(shù)據(jù)卡,同時(shí)監(jiān)控中心對(duì)各點(diǎn)GPRS終端編號(hào)進(jìn)行登記, 并與路燈點(diǎn)信息進(jìn)行關(guān)聯(lián),以便識(shí)別和維護(hù)處理。路燈控制中心運(yùn)行監(jiān)控軟件,實(shí)現(xiàn)路燈信息監(jiān)控。
經(jīng)的監(jiān)控點(diǎn)均可以使用本系統(tǒng):
1、監(jiān)控點(diǎn)必須使用移動(dòng)統(tǒng)一的APN卡,用戶(hù)使用本卡只能用于與路燈監(jiān)控中心通信。
2、終端設(shè)備使用成都眾山科技有限公司提供的GPRS移動(dòng)數(shù)據(jù)通信終端。
3、用戶(hù)登記:符合市政管理部門(mén)的規(guī)定。
(三)產(chǎn)品特性
本系統(tǒng)可采用EC2161系列GPRS無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸終端。產(chǎn)品基于中國(guó)移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò),具有高性能、高可靠及抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn),提供標(biāo)準(zhǔn)232數(shù)據(jù)接口可直接與計(jì)算機(jī)、單片機(jī)系統(tǒng)、RTU測(cè)控終端、PLC、GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)集中器等連接,傳輸速率達(dá)171Kbps,具有遠(yuǎn)程診斷、測(cè)試、監(jiān)管功能,滿(mǎn)足各行業(yè)調(diào)度或控制中心與眾多遠(yuǎn)端站之間的數(shù)據(jù)采集和控制。
1、支持GSM/GPRS 900/1800/1900MHz三頻
2、符合ETSI GSM Phase 2+標(biāo)準(zhǔn)
3、提供RS232接口
4、系統(tǒng)理論傳輸速率171Kbps,實(shí)際傳輸速率40Kbps。
5、支持透明數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)終端永遠(yuǎn)在線(xiàn)或工作模式選擇
6、支持中心為固定IP或動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中心域名
7、支持APN數(shù)據(jù)專(zhuān)網(wǎng)業(yè)務(wù)
8、支持自動(dòng)心跳,保持在線(xiàn)
9、心跳報(bào)告時(shí)間間隔用戶(hù)可自行設(shè)定
10、支持近端/遠(yuǎn)程配置與維護(hù)
11、短信息服務(wù),支持PDU和BLOCK模式
12、全部采用工業(yè)接口
13、整機(jī)低功耗技術(shù),在線(xiàn)待機(jī)電流<20mA
14、的電源技術(shù),輸入電壓范圍寬
15、內(nèi)置防浪涌、防過(guò)流設(shè)計(jì)
16、硬件看門(mén)狗設(shè)計(jì),防止死機(jī)
17、優(yōu)化電磁兼容設(shè)計(jì),適合電磁環(huán)境惡劣和要求較高的應(yīng)用需求
18、適應(yīng)低溫、高溫等特殊工作環(huán)境
19、安裝靈活、使用方便、可靠。
(四)安全措施
本系統(tǒng)需要的系統(tǒng)安全保障和穩(wěn)定性。安全保障主要是防止來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無(wú)意的破環(huán),網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)措施包括信道加密、信源加密、登錄防護(hù)、訪(fǎng)問(wèn)防護(hù)、接入防護(hù)、防火墻等。穩(wěn)定是指系統(tǒng)能夠7×24小時(shí)不間斷運(yùn)行,即使出現(xiàn)硬件和軟件故障,系統(tǒng)也不能中斷運(yùn)行。
數(shù)據(jù)中心可通過(guò)公網(wǎng)接入,或者到移動(dòng)專(zhuān)網(wǎng)接入,采用公網(wǎng)接入方式成本比較低,企業(yè)不用租用專(zhuān)線(xiàn),而使用數(shù)據(jù)專(zhuān)線(xiàn)接入時(shí),GPRS數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備要經(jīng)過(guò)Radius服務(wù)器的認(rèn)證, 整個(gè)數(shù)據(jù)傳送過(guò)程得到了加密保護(hù),安全性比較高,可充分保障速度和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。
1、APN數(shù)據(jù)專(zhuān)網(wǎng)模式:企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中配置APN服務(wù)器,移動(dòng)終端使用APN數(shù)據(jù)專(zhuān)網(wǎng),由于采用數(shù)據(jù)專(zhuān)網(wǎng),服務(wù)器與公網(wǎng)Internet隔離,可以有效避免非法入侵。
2、用SIM卡的性,對(duì)用戶(hù)SIM卡進(jìn)行鑒別,在網(wǎng)絡(luò)側(cè)對(duì)SIM卡號(hào)和APN進(jìn)行綁定,劃定用戶(hù)可接入某系統(tǒng)的范圍,只有屬于行業(yè)的SIM卡手機(jī)號(hào)才能訪(fǎng)問(wèn)專(zhuān)用APN,移動(dòng)終端與數(shù)據(jù)中心采用中國(guó)移動(dòng)分配的專(zhuān)門(mén)的APN進(jìn)行無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入,普通手機(jī)的SIM卡號(hào)無(wú)法呼叫專(zhuān)門(mén)的APN。
3、可以為每個(gè)GPRS數(shù)據(jù)傳設(shè)備單獨(dú)配置ID號(hào)和密碼,通過(guò)數(shù)據(jù)中心在其登陸時(shí)進(jìn)行應(yīng)用層認(rèn)證,其他沒(méi)有數(shù)據(jù)中心分配的ID號(hào)和密碼的GPRS的設(shè)備將無(wú)法登錄進(jìn)入系統(tǒng),系統(tǒng)的安全性進(jìn)一步增強(qiáng)。
4、數(shù)據(jù)加密:可對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)傳送過(guò)程進(jìn)行加密保護(hù)。
5、網(wǎng)絡(luò)接入安全鑒定機(jī)制:采用防火墻軟件,設(shè)置網(wǎng)絡(luò)鑒權(quán)和安全防范功能,保障系統(tǒng)安全。
三、使用該系統(tǒng)帶來(lái)的好處
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(xiàn)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(xiàn)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。