利用公网GPRS的城市照明监控系统

利用公网GPRS的城市照明监控系统

Research on The GPRS Usage of Public Network in The Lighting Monitor System of City road

作者：孙泉

摘要：针对长治市城市照明系统管理和维护的要求，开发了一种基于GPRS的城市照明远程控制系统，给出了基于GPRS网络的城市照明管理方案。该方案利用GPRS的优势，通过单片机实现与路灯控制器PLC的通信，实现远程数据传输和控制管理。实际投入运行表明，该系统能有效实现对路灯的远程监控。系统的应用降低了照明管理成本，提高了城市照明服务水平，有较大推广价值。

Abstract: According to the management and maintain requirements of the lighting system of Changzhi city, we developed a GPRS-based remote control system of the city lighting, listing the management program of the GPRS networks of the city lighting. The program takes the advantages of the GPRS, using the SCM (single-chip controller) to realize the communications between the road lamp controllers of PLC, the data transmission, and the remote control. Through practically operation, this system can achieve the remote monitoring of the road lamps effectively. The application of this system can reduce the management cost of lighting, improving the service level of the city lighting, so this system have a great value of popularization .

关键词：照明系统PLC远程控制GPRS

Keywords: Lighting System, PLC, Remote Control ,GPRS

1 引言

现在的城市照明已从电力系统中划分成为一个公共服务管理机构，对整个城市的道路、景观、公共场所照明进行建设、管理和维护。随着城市的发展，规模的扩大，照明系统也变得十分庞大。长治市城市照明需要将整个城市照明系统进行细分．按城区进行区域化管理。

随着城市建设的开展，城市跨度增大，照明控制器数量的剧增，分布范围广，给照明系统的管理和维护造成很大的负担，城市照明管理和维护的人员和机构增多，造成资源的浪费，效率低下。现有照明控制器均采用自动独立的控制方式，对全年照明时间进行控制。但是，季节的变化、天气的影响和特殊节日的安排都需要对照明的时间和地点进行调整和控制，现场操作难以实现。现有的无线扩频通信、载波通信由于地理位置、可靠性等限制不能满足照明系统管理和维护的要求。光纤通信是最可靠的通信手段，由于造价高，方案规划投资大，是—种有线

方式，不适用于城市照明系统。随着新一代的移动通信业务CPRS的开展，基于CPRS的无线通信应用越来越广泛，使得城市照明的远程控制系统的实现具有可行性。

2 GPRS技术概述

GPRS：(General Packet Radio Service)通用分组无线业务是在现有的GSM上发展出来的一种新的承载业务，目的是为GSM用户提供以分组形式的数据传输业务。与原有的GSM比较,GPRS在数据业务承载和支持上具有非常明显的优势：

(1)通过多个GSM时隙复用，支持更高的数据传输速率，理论峰值达到 1 71．2Kbit／s（CS-42编码方式适用于无线环境好的地区）。

(2)多网络用户共享同一组GPRS信道，某一用户需要发送或接收数据才会占用信道资源，多用户的业务复用，更有效利用无线网络信道资源，特别适合突发性、频繁的小流量数据传输。

(3)GPRS计费方式灵活，支持按数据流量进行计费；GPRS激活后，可以实现“永远在线”，类似与无线专线网络服务，提高数据实时性，应用范围广。

(4)GPRS能够为用户提供透明的IP通道，可直接防问Internet中的所有站点和资源。

另外，GPRS能够支持进行数据传输的同时进行语音通话等，相对于短消息等其他无线数据通信业务，按数据流量收费的价格优势更加明显。

GPRS是基于GSM网络的，采刚分组技术的GPRS利用了GSM宝贵的无线信道资源，提高信道的利用率，GSM优秀的网络覆盖面，保证GPRS数据传输稳定，对于城市照明控制是一个优秀的通信资源、GPRS在夜间实行半价收费，照明系统数据传输、远程控制都在夜间进行，结合经济效益考虑，GPRS是一个最佳的远程通信实现。

3 城市照明远程控制系统方案

3.1系统网络结构

城市照明以道路照明为主，有专门的供电线路和以路段为划分依据的控制器。路灯控制器为远程节点，照明管理中心(局)为临控中心照明控制需要实时性、可靠性、保密性的数据传输，一般不采用虚拟数据专用网络的接入方式，而采用APN 接入方式，申请城市照明专用的APN接入点，管理中心网络服务器通过专线和当地移动通信公司GPRS网络相连。专用路由器接入。移动通信公司发放专用路灯控制器通信和手持计算机通信的SIM卡，在路灯控制器、手持计算机和网络服务

器之间构成一条无线虚拟专用通道，满足城市照明远程控制系统的网络要求。

图1 系统通信网络结构图

3.2 系统工作原理

系统由三部分组成：路灯控制器终端、管理中心服务器和手持客户端。

(1)路灯控制器终端由PLC独立控制模块、完成电量采集和模块通信功能的单片机模块、GPRS通信模块等组成，完成数据采集、控制输出、数据通信、故障报警等功能。终端通过GPRS与城市照明管理中心的服务器相连，实现终端的实时通信。单片机控制GPRS模块登录GSM无线移动网络，申请动态IP地址．主动连接管理中心固定IP地址，由管理中心服务器为终端建立和维持Socket连接。

(2)管理中心服务器作为整个城市照明系统监控管理中心，对整个城市的照明系统进行集中控制。城市照明管理中心架构稳定服务器系统实现远程监控，采集数据，建立数据库；网络端口设置防火墙，保证系统的安全；采用轮询的Service ／Client通信方式，分区域对远程控制终端扫描实时电量数据和路灯控制器的输出状态。

(3) 手持客户端是以手持计算机作为载体，具有漫游移动功能的GPRS移动客户端。城市照明管理所下属维护人员小组装备手持客户端，现场读取在管理中心服务器数据库中路灯控制器的电量数据，分析数据，实现快速处理路灯控制器故障，提高城市照明管理的维护快速性和机动性。