基于GPRS网络的路灯自动控制原理分析

龙启岳

基于GPRS网络的路灯自动控制原理分析

龙启岳

在现有路灯设备控制管理手段的基础上，本文根据国内外路灯自动控制方面的一些最新学术和应用成果，对当前较为成熟的网络技术进行了详细的分析与研究，在分析了其功能和实现上的优劣性的基础上提出了一种基于GPRS网络的路灯监控方法。

自动控监控GPRS网络

传统的光控方式易受环境照度影响，容易有错误动作；钟控方式自动校时工艺落后，易出现走时不准等问题，而且路灯控制装置没有实现集中管理，各自为战，准确性及可靠性相对较差，路灯的早亮晚灭现象无法得到快速有效的处理。本文的目的是改善传统路灯管理方式，高效准确实现路灯电网系统的自动控制，统一管理工作。在传统模式下，路灯生产管理信息的载体是图纸、报表、语言（如调度指令等），传递方式是手工交接。在这种机制下，信息的更新滞后于生产数据的变化，在生产管理活动的各个专业环节中，导致生产管理信息的“不全面、不一致、不及时、不准确”现象。解决这一严重问题的途径，是在生产各部门之间及部门内部各工作岗位之间，建立起信息及时传递和同步更新的共享机制和环境。由于路灯电网生产、规划、管理和经营具有天然的空间网络拓扑特征，建立基于GIS技术的路灯应用平台，将是这种机制和环境的基础。

一、路灯监控系统GPRS通信网络组建

为了建立路灯监控系统GPRS通信网络以实现路灯的自动控制，应该从以下两方面来考虑。

首先，建立移动通信GPRS业务中心和路灯监控中心的路由通道，利用现有的ADSL等宽带技术或者ODN、光纤等专线技术，通过有线方式建立通道，确保通道的畅通、数据通信的安全和数据传输的准确率。通过路由器确定通信服务器的固定IP，可以让移动绑定监控终端静态IP地址，保证所有监控终端不同的IP地址传输的数据都流向监控中心通信服务器，也就构成了监控网络多对一的基本条件，同时由于监控终端和监控中心的数据通道既有无线方式又存在有线方式。为了提高数据的可靠性和准确性，在数据传输协议时进行多种数据校验而达到排除数据误码和准确传输目的。

其次，根据移动GPRS业务通信的特点，路灯监控中心通过专线、移动通信公司和远程监控终端运行连接，根据现有网络技术和成熟性考虑，系统中心和远程监控终端可以采用UDP或TCP方式进行连接，从而构成N条虚拟的数据通道，实现数据的互访，建立路灯监控系统的通信体系。

二、路灯监控系统GPRS通信专线故障自动判别和处理体系

随着路灯监控系统运行时间的推移，不能排除因外界因素而干扰专线，造成专线的断线、断路等问题的出现，而影响监控系统的命脉通信问题。经过多方考证和实验证明，采用如下实际可行方案实现专线故障判别。

首先，充分利用现有资源，利用TCP或UDP协议内部功能，用软件实现网络跟踪，系统不断跟踪检测监控中心和移动GPRS业务中心服务器之间的专线所有节点的路由畅通情况。一旦检测到哪个节点出现故障，则立即进行报警处理。

其次，针对专线线路故障处理，必须进行如下处理：根据线路跟踪结果，分析故障出现的地点和故障类型。根据不同的故障类型和故障地点进行分析，利用短消息报警技术手将线路故障原因和故障地点发送到监控中心专线维护人员的手机中。专线维护人员可以根据报警情况进行进一步处理。如果是路灯监控中心内部问题，则自行解决，如果是专线问题，则让专线提供商解决，如果是移动问题，则需要移动解决。这样仅仅通过软件实现专线线路故障判别和报警处理，这样既能达到目的而且能节省很多不必要的经济负担。因此，对GPRS通信体系进行了比较完善的分析和处理，从而实现监控系统比较完善的通信体系。

三、路灯控制方式及系统总体结构

采用无线专网需要自建一座发射塔，组成一个无线发射网络，为了保证信号强度，可以利用高层建筑大楼楼顶建立通讯铁塔，架设主控电台天线，中央控制室可设在路灯局办公楼内，于中控室建立通讯主站。在远离中控室的市区开阔地带建筑物上建立中继站，覆盖周边地区；在各外围站配电箱位置安装外围站通讯天线。或者选择其他接力通信的方式。

系统主要由三部分组成：中控室主站系统、通讯网络系统、外围站分控系统。

中控室主站系统：主要由工控机、数据服务器、不间断电源、值班员工作站、大屏幕显示系统等组成（负责管理、监控整个系统的运行，监视、记录系统的运行状况）。

通讯网络系统：主要包括主基站数传电台及其天馈系统、中继站数传电台及其大馈系统、各分站数传电台及其天馈系统，组成数个一对多的通讯组，完成数据上行、下行的通讯功能。专网主要采用GPRS网络组件。

外围站分控系统：全市路灯、景观灯每个箱式变电站、配电柜，安装一套外围站分控系统，主要负责接收主站数据命令、执行开关灯动作、下载存储时间控制表、采集运行电压、电流、电量数据，向主站上传数据等。

四、各分系统概述

中控室主站系统概述：专用的工控机；数据服务器；专用的维护工作站；负责维护系统参数，管理操作人员权限等；多台操作工作站，供值班人员使用；后备工控机，保证整个系统数据运行的实时性和可靠性；以及大屏幕显示系统、声音设备、手持机和相关的网络通一讯设备。

外围站分控系统概述：外围站点安装在现场电气控制箱内。外围站分控系统可以根据现场实际情况如线路的多少、路灯与景观灯的不同情况进行不同的配置组合。并要求具有很可靠的耐高低温指标，防水及防尘等级。

路灯地理信息的设计要从整体和系统的角度考虑其角色和作用，并有效地利用最新的信息技术，如GIS技术、组件技术、WEB技术、数据仓库技术、CASE技术等，实现设施资源、工作流程、规划、设计、运行和维护等业务管理的信息化和智能化构造一个既相互独立、又相互协作、资源共享、可互操作的业务综合网络，实现路灯事业的经济效益和社会效益。

五、结束语

城市路灯电网结构日趋庞大，安全运行管理任务十分繁重。路灯线路地域分布的广泛性和涉及地理信息的复杂性，致使原有的管理手段己经不能满足实际管理的需要，必须采用GIS和MIS相结合的技术，寻找一种以数据库管理为中心、空间数据集中式处理的工作平台，以便进行路灯电网管理数据的采集和更新以及多系统间的无缝集成。

提高亮灯的一致性，可实现全部路灯齐亮、齐灭的壮观景象，又可以避免各处钟控器和光控器的故障引起的失控而造成的电能浪费。但是我们国家在很多方面与国内先进的技术还有差距，还需要在以下两方面做进一步的研究工作，一方面适应范围需要更广，对于个别点存在误报情况的，只能采取延时上报等方式；另一方面执行效率还需要更高，对于程序的运行速度等问题还需要更好的优化过程。

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