基于GPRS的路燈監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、文章編號(hào)：1009-0930-03-0013-03 基于GPRS的路燈監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)江 暉福建南平農(nóng)業(yè)學(xué)校354200摘要：傳統(tǒng)的路燈控制和管理維護(hù)手段已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代化城市的發(fā)展速度，本文設(shè)計(jì)了基于GPRS的路燈監(jiān)控系統(tǒng)，即在使用GPRS無(wú)線通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心與各個(gè)測(cè)控終端通信的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步通過(guò)各個(gè)測(cè)控終端控制相應(yīng)的路燈，從而實(shí)現(xiàn)路燈的遠(yuǎn)程監(jiān)控。實(shí)現(xiàn)路燈和夜景工程的無(wú)線監(jiān)控和自動(dòng)化管理。關(guān)鍵詞：GPRS測(cè)控終端監(jiān)控中心一引言公共路燈是城市公共事業(yè)的一個(gè)重要組成部分。傳統(tǒng)的路燈控制系統(tǒng)常采用時(shí)控器或光電控器，讓路燈在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)亮滅，無(wú)法做到與路燈管理室的通信，不便于遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。隨著城

2、市建設(shè)的發(fā)展，道路照明和景觀照明的要求和數(shù)量不斷增加。各級(jí)政府和市民對(duì)道路照明和景觀照明提出更高的要求。GPRS技術(shù)在移動(dòng)通信領(lǐng)域中的發(fā)展，為路燈監(jiān)控系統(tǒng)提供了一種新的數(shù)據(jù)傳輸方法。它以網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣，數(shù)據(jù)帶寬寬，適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在路燈監(jiān)控系統(tǒng)中取得了廣泛的應(yīng)用。二系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案針對(duì)設(shè)計(jì)的總體需求建立一個(gè)造價(jià)適中、穩(wěn)定可靠、對(duì)全市范圍具有監(jiān)測(cè)、控制到單燈，并具有隨城市發(fā)展而擴(kuò)容方便的路燈監(jiān)控系統(tǒng)。本文設(shè)計(jì)了基于GPRS的路燈監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)的總體方案是在使用GPRS無(wú)線通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心與各個(gè)測(cè)控終端通信的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步通過(guò)各個(gè)測(cè)控終端控制相應(yīng)的路燈，從而實(shí)現(xiàn)路燈的遠(yuǎn)程監(jiān)控。基于GPRS路

3、燈監(jiān)控系統(tǒng)主要由遠(yuǎn)程測(cè)控終端、GPRS網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控中心和路燈組成。整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。圖1 基于GPRS的路燈監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖其中，遠(yuǎn)程測(cè)控終端安裝在各個(gè)街區(qū)的路燈燈柱內(nèi)，監(jiān)控中心設(shè)在路燈管理處?；贕PRS的路燈監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理：首先通過(guò)安裝在收稿日期：2009-08-01各個(gè)街區(qū)的路燈燈柱內(nèi)的測(cè)控終端對(duì)該站點(diǎn)路燈的電量參數(shù)(電壓、電流)進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，并將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、存儲(chǔ)和顯示，然后通過(guò)GPRS模塊來(lái)完成和監(jiān)控中心的通訊。GPRS模塊接入網(wǎng)絡(luò)后，它會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)定在其內(nèi)部的IP地址來(lái)主動(dòng)訪問(wèn)Interent網(wǎng)絡(luò)，和監(jiān)控中心建立TCP/IP鏈路。監(jiān)控中心主站本身維護(hù)接入的每個(gè)

4、終端的IP地址和ID號(hào)，當(dāng)主站要向某個(gè)測(cè)控終端提出數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)，它會(huì)根據(jù)IP地址和ID號(hào)來(lái)找到對(duì)應(yīng)的終端，將命令下發(fā)到該終端，終端響應(yīng)后通過(guò)GRPS 模塊把數(shù)據(jù)發(fā)到Interent網(wǎng)絡(luò)端口，通過(guò)端口影射轉(zhuǎn)發(fā)到監(jiān)控中心主站，即完成了一個(gè)應(yīng)答式的通訊流程。三GPRS無(wú)線傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)傳輸系統(tǒng)承擔(dān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?wù)，它主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路建立和數(shù)據(jù)收發(fā)的透明中轉(zhuǎn)，完成信息的上送與下發(fā)。GPRS是一種基于GSM的新型移動(dòng)分組交換技術(shù)，具有永久在線、高速傳輸、流量計(jì)費(fèi)、快捷登錄的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)對(duì)GPRS系統(tǒng)組網(wǎng)方式、GPRS通訊協(xié)議的選擇及GPRS通訊模式的選擇的分析和選擇，本文設(shè)計(jì)了以GPRS為基礎(chǔ)的無(wú)線傳輸系

5、統(tǒng)監(jiān)控中心以固定IP連接的方式接入Intemet網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)GPRS網(wǎng)關(guān)GGSN接入GPRS網(wǎng)絡(luò)，以這樣的方式來(lái)組建遠(yuǎn)程控制網(wǎng)絡(luò)。由于監(jiān)控中心的IP地址固定了，所以測(cè)控終端在進(jìn)入GPRS網(wǎng)絡(luò)之后，就可以連接這個(gè)固定地址來(lái)與監(jiān)控中心建立無(wú)線的連接，從而組建遠(yuǎn)程控制網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控中心與各個(gè)測(cè)控終端的通訊。四遠(yuǎn)程測(cè)控終端的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)將測(cè)控終端設(shè)計(jì)成以單片機(jī)為主控芯片的集信號(hào)采集、控制命令以及通訊、顯示等功能為一體的測(cè)控和通訊系統(tǒng)。4.1遠(yuǎn)程測(cè)控終端硬件的實(shí)現(xiàn)方案GPRS測(cè)控終端硬件結(jié)構(gòu)采用主、從CPU的設(shè)計(jì)方法，這樣提高系統(tǒng)的可靠性和運(yùn)行速度，主處理器采用菲利普公司的ARM7TDMI-S 處理器LP

6、C2106，主要負(fù)責(zé)通信協(xié)議的封裝，與GPRS通信的實(shí)現(xiàn)；從處理器采用菲利普公司的P87LPC760，主要負(fù)責(zé)對(duì)ARM7芯片和GPRS模塊的控制。在路燈控制系統(tǒng)中，監(jiān)控中心和測(cè)控終端的通訊是基于GPRS無(wú)線通信技術(shù)的，因此該通訊模塊將起到最關(guān)鍵性的作用。在本系統(tǒng)中GPRS模塊選用的是CELLON公司的CMS91-900/1800的GPRS無(wú)線模塊。GPRS測(cè)控終端硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2。圖2 GPRS測(cè)控終端硬件結(jié)構(gòu)圖4.2測(cè)控終端軟件的設(shè)計(jì)測(cè)控終端軟件系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)來(lái)完成整個(gè)系統(tǒng)的初始化、LCD顯示、模擬量的采集與處理、控制命令的執(zhí)行以及GPRS通信等。分別是：系統(tǒng)初始化模塊、人機(jī)接口模塊、模

7、擬量采集與處理模塊、命令執(zhí)行功能模塊以及GPRS通訊模塊。其中通訊模塊設(shè)計(jì)是整個(gè)終端軟件設(shè)計(jì)主要部分，軟件設(shè)計(jì)采用ARM公司的ADS集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，使用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，CMS91 模塊采用的是AT命令集，單片機(jī)LPC2106利用AT指令對(duì)CMS91模塊進(jìn)行從初始化串行通訊模塊設(shè)計(jì)到與帶SIM 卡的GPRS終端的通訊流程設(shè)計(jì)，需要兼顧軟件的各個(gè)功能模塊，包括參數(shù)設(shè)置、自動(dòng)接收數(shù)據(jù)、請(qǐng)求數(shù)據(jù)以及信號(hào)判斷等。五監(jiān)控中心的設(shè)計(jì)監(jiān)控中心是整個(gè)路燈監(jiān)控系統(tǒng)的操作、維護(hù)、處理、統(tǒng)計(jì)、分析和監(jiān)管的中心，肩負(fù)著與其它管理網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)任務(wù)。全網(wǎng)絡(luò)化的設(shè)計(jì)使得任何一臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的電腦都可以實(shí)現(xiàn)瀏覽（必須具有監(jiān)控中心賦予的操作權(quán)

8、限），并且可以方便地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)。5.1監(jiān)控中心硬件的設(shè)計(jì)根據(jù)路燈監(jiān)控系統(tǒng)總體方案的要求，可設(shè)一個(gè)監(jiān)控中心，N個(gè)測(cè)控終端的情況。監(jiān)控中心由一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、前置監(jiān)控工作站、后臺(tái)監(jiān)控工作站、一臺(tái)打印機(jī)、HUB、門(mén)禁系統(tǒng)組成。監(jiān)控中心安裝大屏幕模擬屏，在模擬屏地圖上，可隨時(shí)看到所有分控點(diǎn)的運(yùn)行狀況。5.2監(jiān)控中心軟件的設(shè)計(jì)監(jiān)控中心軟件采用客戶(hù)/服務(wù)器（C/S）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，測(cè)控終端相當(dāng)于客戶(hù)機(jī)，監(jiān)控中心相當(dāng)于整個(gè)系統(tǒng)的服務(wù)器。本系統(tǒng)使用VB6.0開(kāi)發(fā)工具，基于利用Socket套接字實(shí)現(xiàn)測(cè)控節(jié)點(diǎn)和監(jiān)控中心的通訊，并實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心的設(shè)計(jì)，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控、接收、保存并顯示各測(cè)控終端的電量參數(shù)、報(bào)警信息等效果；同

9、時(shí)監(jiān)控中心向各測(cè)控終端發(fā)送各類(lèi)控制命令及參數(shù)配置信息來(lái)實(shí)現(xiàn)遙控功能。六結(jié)語(yǔ)城市道路照明自動(dòng)化控制和智能化管理作為城市現(xiàn)代化的標(biāo)志之一，它所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益是十分顯著的，它的推廣和實(shí)施也將是市政工程建設(shè)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。目前GPRS技術(shù)在工業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控中使用的越來(lái)越廣泛，特別適合采集分站較多，地域分布較廣同時(shí)實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合。基于GPRS的路燈監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)不僅能有效提升市政的路燈綜合管理水平，而且對(duì)市政管理的其他項(xiàng)目也具有一定的指導(dǎo)作用。5. 西部工控網(wǎng).路燈遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng).2007.3.13 6.廈門(mén)桑榮有限公司.GPRS電力系統(tǒng)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)解決方案.7.甘金明 鄧明建基于ARM7的路燈監(jiān)控通信終端的設(shè)計(jì)微計(jì)算機(jī)信息.微計(jì)算機(jī)信息，2008.11：139-141參考文獻(xiàn)：1. 陳鑫.路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn): 碩士學(xué)位論文.廈門(mén)大學(xué)