摘要：本文提供了一種基于GPRS/CDMA網(wǎng)絡的路燈監(jiān)控系統(tǒng)設計原理和實現(xiàn)方案，簡要介紹了GPRS/CDMA技術的基本知識，描述了GPRS/CDMA無線傳輸應用于路燈監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。通過實際應用，獲得了理想的效果。

關鍵詞：GPRS ；CDMA； Internet；路燈監(jiān)控。

一、概述

隨著時代的發(fā)展，城市現(xiàn)代化建設步伐不斷加快，對城市道路照明及城市亮化工程需求也更大，而能源的供需矛盾也越來越突出，節(jié)電節(jié)能、綠色照明的要求越來越迫切，越來越高?，F(xiàn)在再采用那些傳統(tǒng)的手控、鐘控城市照明系統(tǒng)的方法已不能滿足要求。如何充分利用高科技手段解決上述矛盾也就成為當前照明控制領域一個新的和緊要的課題。城市道路照明自動化控制和智能化管理作為城市現(xiàn)代化的標志之一，它所帶來的經(jīng)濟和社會效益是十分顯著的，它的推廣和實施也將是市政工程建設中的一項重要內(nèi)容。

照明自動監(jiān)控與管理系統(tǒng)能夠靈活開/關燈，隨時了解運行參數(shù)，及時發(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)自動進行存儲、統(tǒng)計，并能隨時進行查詢和打印，極大地提高管理水平，同時還能通過全夜燈、半夜燈和智能調(diào)壓等手段，降低能耗，提高設備使用壽命，獲得良好的經(jīng)濟效益。

本系統(tǒng)是由廈門才茂通信科技有限公司自行開發(fā)研制的GPRS/CDMA無線透明傳輸終端(DTU)與路燈智能監(jiān)控器和管理系統(tǒng)，采用先進的計算機通信技術和數(shù)字信號處理(DSP) 技術，通過交流采樣的方法，完成現(xiàn)場的電流、電壓以及功率、功率因素等參數(shù)的采樣、運算、存儲、顯示，并根據(jù)預置參數(shù)或調(diào)度端的命令自行完成數(shù)據(jù)的傳送， 并實現(xiàn)對路燈、景觀燈的遠程監(jiān)控，從而實時掌握照明系統(tǒng)運行狀況，快速發(fā)現(xiàn)路燈故障、盜竊等并能主動報警，確保照明系統(tǒng)的可靠運行，提高路燈運行質(zhì)量。

二、系統(tǒng)框圖

三、終端設備---采用廈門才茂通信科技有限公司GPRS/CDMA DTU

 （現(xiàn)在GPRS 已經(jīng)全面升級為4G網(wǎng)絡）

廈門才茂GPRS/CDMA DTU采用ARM9高性能工業(yè)級嵌入式處理器，以實時操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺,超大內(nèi)存,內(nèi)嵌自主知識產(chǎn)權的TCP/IP協(xié)議棧。為用戶提供高速，穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)終端永遠在線，多種協(xié)議轉(zhuǎn)換的虛擬專用網(wǎng)絡。針對網(wǎng)絡流量控制的用戶，產(chǎn)品支持語音，短信，數(shù)據(jù)觸發(fā)上線以  及超時自動斷線的功能。同時也支持雙數(shù)據(jù)中心備份，以及多數(shù)據(jù)中心同步接收數(shù)據(jù)等功能。公司產(chǎn)品已廣泛應用于金融，水利，環(huán)保，電力，郵政，氣象等行業(yè)。

產(chǎn)品實物圖（GPRS/CDMA DTU）

一、 硬件系統(tǒng)

1、 CPU：工業(yè)級高性能ARM9嵌入式處理器，帶內(nèi)存管理MMU,200MPS, 16KB Dcache,16KB Icache

2、 FLASH：8MB，可擴充到32MB

3、 SDRAM：64MB，可擴充到256MB

4、 接口：

CM 3150P GPRS DTU/CM 6550P CDMA DTU:

1個RS232串口（根據(jù)需要，可支持RS422/RS485），

串口速率： 110bps ~ 230400bps

數(shù)據(jù)位支持： 8位 或 7位

奇偶校驗位： 無 或 奇數(shù)校驗 或 偶數(shù)校驗

      停止位： 1位 或 2位

 流 控： 無  或 RTS/CTS

CM 3150EP GPRS DTU /CM 6550EP CDMA DTU:

1個RS485接口（根據(jù)需要，可支持RS232/422）

     串口速率： 110bps ~ 230400bps

 數(shù)據(jù)位支持：8位 或 7位

 奇偶校驗位：無 或 奇數(shù)校驗 或 偶數(shù)校驗

      停止位： 1位 或 2位

 流 控： 無  或 RTS/CTS

控制口：

  RS-232, 115200 bps, 8 data bits,1 stop bit, no parity (8N1)

  指示燈：具有電源、通信及在線指示燈。

  天線接口：標準SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐。

  UIM卡接口：3V/5V標準的推桿式用戶卡接口。

  電源接口：標準的3芯火車頭電源插座。

  語音接口：標準的耳機麥克風接口。

5、 供電：

外接電源：DC 9V 500mA

寬電壓供電：DC 5-32V

通信電流：350mA

待機電流：35mA

6、 尺寸：

        外形尺寸：92.7x61.3x23 mm（不包括天線及固定件）  

7、 其他參數(shù):

工作環(huán)境溫度 -25~+65oC

儲存溫度 -40~+85oC

相對濕度 95%(無凝結(jié))

二、 軟件功能

1）TCP/UDP透明數(shù)據(jù)傳輸；支持多種工作模式。心跳包技術。

2）智能防掉線，支持在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，確保設備永遠在線。

3）支持RSA，RC4加密算法

4）支持虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）功能，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠

5）支持虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)（APN/VPDN）

6）支持數(shù)據(jù)中心動態(tài)域名和IP地址訪問

7）支持DNS動態(tài)獲取，防止DNS服務器異常導致的設備當機

8）支持雙數(shù)據(jù)中心備份

9）支持多數(shù)據(jù)中心同時接受數(shù)據(jù)

10）支持短信、語音、數(shù)據(jù)等喚醒方式以及超時斷開網(wǎng)絡連接。

11）支持短消息備份及告警。

12）多重軟硬件看門狗

13）數(shù)據(jù)包傳輸狀態(tài)報告。

14）標準的AT命令界面

15）可以用做普通撥號MODEM

16）支持bnet功能。

17）支持遠程配置，遠程控制

18）通過串口軟件升級

19）同時支持LINUX、UNIX和WINDOWS操作系統(tǒng)

DTU在應用之前首先要進行設置，通過光盤配套的參數(shù)配置軟件設置好數(shù)據(jù)中心的IP和端口及其它參數(shù)的設置，設置好之后串口和采集器串口對接， DTU上電之后根據(jù)事先設置好的中心IP和端口進行連接，成功連接到中心軟件后即可雙向透明傳輸數(shù)據(jù)。

四、路燈監(jiān)控系統(tǒng)  

  該系統(tǒng)是將基于廈門才茂通信科技有限公司GPRS/CDMA的無線傳輸終端(DTU)應用，為城市路燈監(jiān)控中心提供隨時掌握路燈的工作狀態(tài)和故障情況，并可隨心所欲的打開或關閉路燈的功能。

  路燈監(jiān)控系統(tǒng)主要是在線路終端配置了GPRS/CDMA無線傳輸終端，根據(jù)實際情況的不同，GPRS/CDMA無線傳輸終端的安裝方案不同。

  方案一、是一個GPRS/CDMA無線傳輸終端通過低壓電力線管理連接在統(tǒng)一配電變壓器網(wǎng)絡內(nèi)的多個監(jiān)控器，從而實現(xiàn)一個GPRS/CDMA無線傳輸終端負責多個路燈或照明設備的監(jiān)控和管理數(shù)據(jù)的傳輸；

  方案二、是每個路燈都裝有一個監(jiān)控器和GPRS/CDMA無線傳輸終端，可以做到監(jiān)控與管理每一個路燈。通過監(jiān)控器，系統(tǒng)能自動監(jiān)測到跳閘、斷路、電壓異常、供電故障、開關燈控制異常等突發(fā)事件，并通過GPRS/CDMA無線傳輸終端及時將告警數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心，以供監(jiān)控中心值班人員及時了解情況，做出處理。  

   對于路燈管理部門來說，基于GPRS/CDMA無線傳輸終端的路燈監(jiān)控系統(tǒng)只需在原有路燈線路上增加GPRS/CDMA無線傳輸終端（由GPRS/CDMA無線傳輸終端將路燈的實時信息發(fā)送給監(jiān)控中心，并接受來自監(jiān)控中心發(fā)來的調(diào)度指令）；并且在監(jiān)控中心增加GPRS/CDMA無線傳輸終端接口功能同時以專線方式將監(jiān)控中心與 GPRS/CDMA核心網(wǎng)連接即可。該系統(tǒng)主要特點如下：

  A、經(jīng)濟性：建設成本少，路燈監(jiān)控中心與路燈之間是通過GPRS/CDMA網(wǎng)絡進行連接，可以大大節(jié)省布線的成本，前期投資少、見效快，后期升級、維護成本低，易于規(guī)劃。

  B、實時性：由于GPRS/CDMA具有永遠在線的特點，能夠?qū)崟r的將路燈的變化信息傳送給監(jiān)控中心，便于工作人員及時監(jiān)控路燈的狀態(tài)并進行調(diào)度安排。

  C、靈活性：由于減少了固定的傳輸線路，路燈的位置設定比較靈活；另一方面由于GPRS/CDMA無線傳輸終端的安裝位置的不同，GPRS/CDMA無線傳輸終端可以負責單個、幾個或者一路路燈的數(shù)據(jù)傳輸，統(tǒng)籌安排比較靈活。

五、系統(tǒng)的優(yōu)勢

  1、提高亮燈率

  系統(tǒng)投運后可以隨時發(fā)現(xiàn)路燈運行中出現(xiàn)的問題，隨時處理，提高亮燈率。

  2、節(jié)約能源，減少電費支出

  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主便又能節(jié)約大量的電費支出。在實現(xiàn)單控后，由于隔盞關燈進行控制一般是通過敷設雙線電纜實現(xiàn)的，現(xiàn)在最少還能節(jié)約50%的電纜成本及其施工費用。這對現(xiàn)有系統(tǒng)的改造十分方便，無須敷設額外線纜。

  3、延長燈具壽命

  采用路燈智能控制終端智能調(diào)壓方式節(jié)能運行后，可保持每盞燈電壓相對穩(wěn)定，尤其是在后半夜電壓升高的情況下。據(jù)測試， 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。從理論和實際使用環(huán)境，采用調(diào)壓控制節(jié)能可以延長路燈使用壽命。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

  由于可實時監(jiān)控每盞路燈、每個路段及亮化工程點工 作狀態(tài)，計算機可以及時對故障進行匯總，寫入數(shù)據(jù)庫，以便次日進行維修；利用動態(tài)實時模擬顯示屏，監(jiān)視全市路燈，值班員在中央控制室就可以概覽路燈現(xiàn)場運 行情況，從而減少巡燈的維護成本和減輕巡檢人員工作強度，大大提高工作效率。另外，在惡劣天氣時，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 應緊急措施，避免重大交通事故的發(fā)生。