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基于GSM短信息通信方式的路燈無線監(jiān)控系統(tǒng)理工論文
近年來，我國的路燈建設取得了飛速的發(fā)展,對改善投環(huán)境,促進經(jīng)濟快速發(fā)展，方便群眾生活,美化城市起了很大作用。由于路燈線路分布面太廣，雖然路燈管理部門每天都要派車進行巡回檢查，還是經(jīng)常不能及時發(fā)現(xiàn)故障而出現(xiàn)白天亮燈及晚上滅燈等故障。隨著社會文明的不斷發(fā)展，路燈照明作為體現(xiàn)城市面貌的功能日顯突出。一方面，社會對亮燈率及維護及時性要求不斷增強，一方面,路燈控制范圍日益擴大，管理難度越來越大，成本越來越高，所以有必要對老的路燈控制系統(tǒng)進行改造。但如何建立一個高效，可靠的路燈監(jiān)控系統(tǒng)，這是需要研究的一個課題。
一：路燈控制的特點：
路燈控制設備有以下幾個特點：
一是分布面廣且比較分散，
二是數(shù)量較多，在大中城市往往要達數(shù)百個控制點，
三是環(huán)境條件惡劣，設備處于室外，高溫，低溫，潮濕，灰塵等不利因數(shù)影響設備運行，
四是對信號傳輸?shù)膶崟r性要求不高，即在檢測數(shù)據(jù)時允許有一定延遲，
五是每次傳輸?shù)男畔⒘坎淮蟆?/p>
所以要實現(xiàn)對路燈設備的可靠監(jiān)控，關鍵問題是兩個：
一是通信問題，即如何建立一個與眾多路燈設備進行可靠通信的通信網(wǎng)絡，
二是監(jiān)控設備的可靠性，特別是監(jiān)控終端的可靠性。
二：通信方式的選擇：
在我國許多城市路燈監(jiān)控系統(tǒng)中通信方式基本都采用無線方式，根據(jù)路燈控制的特點，我們認為應首先考慮無線監(jiān)控系統(tǒng)。但究竟是采用無線專網(wǎng)方式（即自建一個無線網(wǎng)絡）還是采用無線公網(wǎng)方式（即采用GSM短信息方式），我們對兩種方式進行了調(diào)查和對比：
1、無線網(wǎng)絡的覆蓋范圍：
采用無線專網(wǎng)需要自建一個發(fā)射塔，自己組成一個無線網(wǎng)絡，由于只有一個發(fā)射點，所以在信號覆蓋上存在一定問題，解決的方法，目前是架設中繼站或采用接力通信的方式。架設中繼站需要有合適的制高點，需要增加一定的設備，給維護也增加了困難，采用接力通信方式時容易出現(xiàn)一個接力點出現(xiàn)故障時影響后面一大片，且增加了信號傳輸時間。無線公共網(wǎng)在國家投巨資建設下，其普及性和覆蓋范圍是目前任何一種無線網(wǎng)絡所不能比擬的，在西安市區(qū)中國移動就有六百多個基站，已實現(xiàn)市區(qū)的無縫隙覆蓋，不存在死角，盲區(qū)等問題。
2、數(shù)據(jù)傳輸速率：
無線專用網(wǎng)常用的傳輸速率為1200波特，優(yōu)點是接續(xù)時間短，一般小于0.5秒，傳輸實時性好，且可實現(xiàn)群呼。采用GSM無線公共網(wǎng)短消息方式時，傳輸速率為19200波特，不需要撥號，永遠在線，但需通過交換的方式與各監(jiān)控點連接，時間在采用專線的方式時可小于3秒，目前還沒有開通群呼功能，但由于短消息處理平臺的高速處理能力（西安市為480條每秒），可認為數(shù)百點的信息可同時完成，且點數(shù)約多，優(yōu)越性約大，特別是當采用監(jiān)控點主動上報模式時，由于不會發(fā)生信號競爭現(xiàn)象，可允許多個信號同時上傳。
3、天線和發(fā)射功率：
無線數(shù)傳電臺發(fā)射功率通常在5瓦以上，有時為保證通信距離還需更大的功率，功率大使得備 用電池也大，發(fā)射頻率一般在200多兆，由于頻率低，接收天線尺寸也較大，在鬧市中很不美觀。GSM無線MODEM發(fā)射功率很小，一般在0.5瓦左右，天線尺寸很�。s3－10CM），小功率容易作到高密度，可大大減小監(jiān)控終端的尺寸，降低監(jiān)控終端的成本，提高了可靠性。
4、數(shù)據(jù)傳輸可靠性：
無線專用網(wǎng)一般沒有通用的通信協(xié)議，需用戶自己開發(fā)，在低頻段電波干擾較大，有時會影響 數(shù)據(jù)傳輸。公共網(wǎng)通信協(xié)議采用國際通用的通信協(xié)議，技術成熟，容易開發(fā)，GSM系統(tǒng)提供的短消息業(yè)務可讓網(wǎng)絡端知道被叫方是否收到所發(fā)的消息，如果傳輸失敗，被叫方?jīng)]有回答確認消息，網(wǎng)絡會保留所傳消息，一旦發(fā)現(xiàn)被叫方能夠叫通時，就可以重發(fā)以確保被叫方能夠收到。
5、技術和服務：
無線專用網(wǎng)監(jiān)控是一種較為傳統(tǒng)的方式，技術已相當成熟，而GSM短消息方式在監(jiān)控方面的應用是 屬于一種新興技術，缺乏大規(guī)模使用經(jīng)驗。在服務上，無線專用網(wǎng)需自己配備維護人員和儀器，無線公共網(wǎng)則享受到電信方面的服務，不用自己配備人員和儀器。
6、信號發(fā)生堵塞通信中斷問題：
據(jù)中國移動陜西移動通信公司數(shù)據(jù)信息中心有關人士介紹，在正常情況下是不會發(fā)生阻塞現(xiàn)象的，除非發(fā)生特殊的重大事件。由于路燈監(jiān)控系統(tǒng)對實時性要求不高，即使通信暫時中斷幾分鐘，影響也不大，我們還可以增加冗余系統(tǒng)，把終端設計成即使接收不到開關燈命令，終端也可自己根據(jù)事先設計好的時間自動運行，也就是說，暫時的通信阻塞不會對路燈的正常運行有影響。
考慮到路燈的運行特點和一個長遠的發(fā)展前景，如GPRS、3G等技術的不斷應用，我們決定采用GSM無線公共網(wǎng)短消息方式建立西安的路燈監(jiān)控系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡，在投入不大的情況下，充分享受飛速發(fā)展的電信技術給我們帶來的巨大優(yōu)越性。
三：系統(tǒng)簡介：
路燈監(jiān)控系統(tǒng)主要由中央控制室、監(jiān)控終端、和通信系統(tǒng)三部分組成。
1、中央控制室：
中央控制室主要完成監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集、處理、顯示、報警等功能。前臺監(jiān)控工作站為一臺工業(yè)控制機，通過GPS衛(wèi)星校時可為系統(tǒng)提供精確的時鐘，通過光照儀提供準確的路燈開關時間，長延時UPS保證供電停電時系統(tǒng)能正常工作，GSMModem在DDN專線出現(xiàn)故障時提供備用通信通道。后臺監(jiān)控工作站提供備用服務。網(wǎng)絡服務器、交換機和各工作站組成局域網(wǎng)，采用瀏覽器/服務器（B/S）與客戶機/服務器（C/S）相接合的方式，服務器采用Windows2000中文版操作系統(tǒng)，并采用SQL Server7.0數(shù)據(jù)庫平臺。顯示為120英寸背投式大屏幕，通過16畫面分割器可實現(xiàn)多畫面顯示。通過路由器、DTU和DDN專線可建立和短信中心的數(shù)據(jù)通信。通過Modem可實現(xiàn)遠程訪問。
2、監(jiān)控終端：
監(jiān)控終端由GSM Modem 、天線、監(jiān)測和控制電路、各種傳感器等組成，可采集3路電壓，12路交流電流、每個電流回路的有功功率（可擴展到24路〕，每個輸出回路的通斷信息，配電箱漏電電壓，變壓器油溫，電度表電量，門開關信號，終端還存儲有按當?shù)亟?jīng)緯度換算的日落、日出時刻表，當上位機通信中斷時可自己開關燈。
3、通信系統(tǒng)：
本系統(tǒng)通信系統(tǒng)借助于數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)即GSM系統(tǒng)中的短信息服務（SMS功能），通過路由器、DTU和DDN專線建立和中國移動短信息處理平臺的數(shù)據(jù)通信，計算機（或執(zhí)行終端）與GSM模塊之間采用符合GSM7.07標準的AT-COMMAND指令，通過標準RS232接口傳送信令和數(shù)據(jù)，空中通信協(xié)議遵循GSM7.05,在DDN專線出現(xiàn)故障時可通過備用GSM Mdem傳輸信息。
系統(tǒng)運行兩年來狀況良好，信息查詢準確可靠，報警及時，工作人員只需在監(jiān)控室就可知道故障發(fā)生的時間地點，使故障可得到及時迅速的處理，大大減少維護人員盲目巡視，目前西安路燈的監(jiān)控終端約165臺，監(jiān)控路燈總數(shù)已達28000多盞，系統(tǒng)的運行確保了西安市路燈的可靠運行，是一項投入少，社會和經(jīng)濟效益顯著的愛民工程。
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