GPRS城市路燈照明監控系統應用方案

隨著城市建設的發展，城市照明建設越來越注重于城市的形象，道路照明和景觀照明的要求和數量不斷增加，今后城市照明管理部門除了管理城市道路照明外，還將參與城市景觀燈的管理。因此各級政府和市民對城市的建設、道路照明和景觀照明提出更高的要求。希望實現城市照明管理的現代，使城市管理水平達到國內領先水平。

1、建設照明監控系統的必要性

1.1、現行的控制方法

現在采用控制方法以分散時控方式為主，即在路燈配電箱中安裝定時器，按預定的時間自行開、關燈；而有些景觀燈開關通常是人工手動控制方法。

1.2、現行控制方法的缺陷

現行的方法既不能及時調整開/關燈的時間，更無法及時反映照明設施的運行情況，并且故障率高、維修困難。隨著城市的不斷發展，控制范圍越來越大，現行的控制方法無法及時反映照明設施的運行情況，使得維修工作十分被動。運行過程中的故障只有等待巡視人員到達現場才能發現，或者被動地等待市民的電話反映，因此難以做到及時維修。在遇到一些接待首長、迎接國賓、舉辦大型活動等特殊任務時，由于缺乏靈活的控制手段，必須臨時派出大量的人員到現場手動操作照明開關箱或者臨時通知各景觀燈單位，因此在時間十分緊迫的情況下，無法滿足領導和市民的要求。此外，由于缺乏靈活的控制手段，花費大量經費建設起來的各類景觀燈，難以充分發揮應有的效能。

2、城市照明監控系統的效益分析及方案優點

2.1、社會效益分析

隨著社會文明的不斷發展，路燈已不再局限于街道照明，而是發展為表現城市景觀、體現城市形象的重要標志。因此，現代社會對路燈的管理和維護也提出了越來越高的要求，這些要求包括根據光照度變化及時開/關燈、隨時調整景觀燈的開/關燈時間并進行應急調度、及時發現故障并立即進行修復等。

目前各城市管理部門所采用的控制方式已很難保證城市照明系統 的正常開關燈和運行，特別是當照明控制箱或線路出現問題時，就有可能造成大面積滅燈，產生較壞的影響。同時由于缺少實時監測手段，無 法實現故障的及時發現和維修。隨著政府和市民對照明管理和維護要求 越來越高，照明管理部門的管轄范圍也越來越大，為了及時發現故障并立即進行修復，仍然采用檢修車上街巡燈的方法越來越難以勝任。采用城市照明自動化監控系統以后，全市范圍的全夜燈、半夜燈和景觀燈的開/關均可實現自動控制。同時，由于照明自動化監控系統具有自動報警和巡測、選測功能，調度人員可以在故障發生后的數秒鐘內及時了解故障的地點和狀態，為及時進行修復提供了有力的保障。路燈維護及時，可以極大地減少對照明管理部門的投訴、減少道路交通事故的 發生，有利于城市的治安，產生極大的社會效益，從而進一步提高城市的形象。

2.2、方案優點

2.2.1、節約路燈維護費用

路燈自動化監控系統將傳統的“巡燈查找故障”改為“值班等待報 警”，不僅減少了“巡燈”人員和車輛損耗，降低了維修成本；而且在檢修車出所之前已經知道了故障的準確地點和基本狀態，因而縮短了維 修時間、提高了檢修效率；由此將產生了極大的經濟效益。

圖：以上是典型的路橋照明系統和城市夜景工程

2.2.2、節約大量的電費支出

無線照明監控系統能提高開/關燈的可靠性和可檢查性，避免白天亮燈情況的出現；同時，系統采用光控和時控相結合的控制方案，在預置的時間區段內根據光照度決定路燈的開或關，既能在陰雨天自動延長照明時間，又能在晴好天氣自動縮短照明時間；這些措施既可滿足市民對道路照明的需求，又避免了路燈的無謂開啟，減少了開燈時間，從而節約了大量的電能。

如果通過對照明線路的改進，增加路燈的半夜燈控制方案或景觀燈在非節假日采用只開部分景觀燈的控制方案，因此可節約大量的電費支 出。

2.2.3、提高燈具壽命，降低運行成本

在降低運行成本以外由于減少了開燈時間，延長了燈具壽命，降低運行成本，進一步提高了經濟效益。

2.2.4、實現自動計費功能，減少電費支出

無線照明監控系統具有遠程自動抄表和計量電費功能，每天、    每月、每年的照明用電能夠及時的自動采集、計算、存儲、打印，隨時了解用電情況，實施有效管理，降低支出，提高經濟效益。對景觀燈還可采用雙計費功能，實現政府開燈與各景觀大樓業主自行開燈分別計費的方式，減少政府與大樓業主為電費的相互扯皮的現象，保證雙方的利益。

2.3、實現照明系統的管理現代化

城市照明監控系統能將采集到的數據自動進行存儲、統計，并能隨 時進行查詢和打印，為管理現代化提供了基本條件。

2.4、可靠性

由于系統的服務對象是廣大市民，稍有差錯即會產生嚴重的社會后   果；同時監控設備長期在野外運行，工作環境極為惡劣；因此必須充分考慮系統的可靠性，要求監控系統能夠長期穩定地運行；同時要求監控系統在個別設備出現故障的情況下仍能穩定運行，不影響或者少影響照 明系統的按時開啟和關閉。

2.5、先進性和實用性

設備須符合相關國內、國際標準，整個系統應是目前國內最先進的，并長期處于國內較為先進的水平。同時，應以實用為原則，不可脫離實用性而盲目追求先進性，從而造成華而不實、浪費資金，降低可靠性。

2.6、可維修性

系統的設備模塊化設計，并且各單元部件具有故障定位指示，便于 設備維修。

2.7、可擴展性

硬件采用模塊化設計，軟件采用組態化設計，使得系統擴展、升級 均不必改變現有設備的狀態。

2.8、通用性

硬件設備具有通用性，通過不同的軟件參數設置，可以實現不同的 功能。

3、系統方案介紹

由于GPRS通信是基于IP地址的數據分組通信網絡，因此監測中心計算機需要一個固定的IP地址或固定的域名，各個數據采集點采用GPRS模塊通過IP地址或域名來訪問該主機，從而進行數據通信。

                          通訊系統結構圖  

3.1、照明控制方案

3.1.1、分組控制

系統可以根據不同類型的照明控制要求，把全市路燈和景觀燈分成若干組，分別采用時控方案或時控和光控相結合的控制方案，自動遙控 開/關全夜燈、半夜燈和景觀燈；也可以手動對全夜燈、半夜燈和景觀燈進行遙控開/關操作；在特殊情況下，可以實現白天亮燈。

3.1.2、時控和光控相結合的路燈控制方案

目前,路燈控制方案主要有時控法和光控法兩種。時控法的主要缺點是不考慮天氣對光照度的影響，每天在固定的時間開/關燈；從而造成陰雨天光照度嚴重不足但沒有開燈，或者晴朗天氣雖然到了固定開燈時間但光照度仍然充足，白白浪費電力；關燈時間的固定不變，同樣出現類似的不合理現象。此外，隨著季節的變化，定時器需要人工頻繁地調整。光控法的主要缺點是在光線不足的白天，或者夜晚有強光照射時都有可能發生誤動作。

3.2、景觀燈控制方案

景觀燈控制采用分組定時控制方案，即可以把不同地理位置和要求的景觀燈分成若干組，對不同組采用不同的定時控制方案。

采用先進的全組態設計，通過中央控制室微機的設置程序，可任意設置一年中的開/關燈時間以及每周固定的開/關燈時間。通過群控方式，可將景觀燈進行分組，不同組采取不同的控制方案；也可通過選控 方式，將相應的飾燈逐點控制，更增強了系統的靈活性。

3.3、系統通信方案的選擇

正確選用系統通信方案，是城市照明監控系統得以成功運行的必要前提，在照明監控系統中目前可采用的通信方案主要有無線專用網、移動通信網中的 GSM 短消息、USSD 和 GPRS 通信方式。根據要求本系統通信方案選擇無線移動公用網的 GPRS 通信方式。

3.4、系統 GPRS 通信方案特點

GPRS (General Packet Radio Service)是通用分組無線業務的英 文簡稱，是在現有GSM系統基礎上發展出來的一種新的承載業務，目的是為GSM 用戶提供分組形式的數據業務,具有“永久在線”、“高速傳輸”等優點。特別適用于間斷的、突發性的和頻繁的、少量的數據傳輸，也適用于偶爾的大數據量傳輸。

相對于原有GSM撥號方式的電路交換數據傳輸方式,GPRS網絡采用 的分組交換技術，具有以下優點：

(1)永久在線。即用戶無需為每次數據的訪問建立呼叫連接。

(2)高速傳輸。數據傳輸速率理論上最高可以達到171.2kbps,目前傳輸速率可達到40kbps。

(3)流量計費：用戶只需要為接收和發送的數據報支付費用，因此 相對運行費用較低。

(4)快捷登錄：只須3秒即可登錄互聯網。

GPRS 采用與GSM 同樣的無線調制標準、同樣的頻帶、同樣的突發 結構、同樣的跳頻規則以及同樣的TDMA幀結構，其分組數據信道與當前的電路交換的話音業務信道極其相似。因此，現有的基站子系統從一開始就可提供全面的GPRS覆蓋。

監控中心的前后臺監控微機接入 Internet（可采用 DDN 專線、ADSL 等多種方式），GPRS 終端與監控中心建立連接，監控中心與 GPRS 終端 通過 GPRS 網絡，實時傳遞指令和數據。

3.5、系統監控控制中心全

景圖（根據工程大、小可

選配）                

照明監控系統調度端

采用前、后臺機連網工作

方式， 選用帶看門狗的適合連續工作的工業控制計算機。一般情況下，前臺機作為監控工作站承擔遙測、監控、調度等工作；                                                                            

后臺機平時自動備份前臺機的數據，當前臺機出現故障的情況下，可以隨時切換頂替前臺機工作；從而極大地提高了系統的可靠性。同時，考慮到計算機網絡技術的發展，系統具有網絡接口，接入服務器、管理工作站等，系統就可以很方便地組建為路燈管理處局域網，通過網絡實現照明監控數據和圖像信息共享。

系統外部的計算機均可通過撥號上網，采用加密查詢的方式訪問相應的各類最新和歷史數據。同時，系統也可以通過電話語音方式查詢當 前的最新情況，或指定相應的電話號碼和告警方式實現電話語音告警。整個系統的網絡化設計為今后的生產管理與辦公自動化的實施奠定了良好的基礎，同時保留了足夠的軟件與硬件擴展接口，以便現有的監控系統能隨著網絡技術的飛速發展，發揮越來越大的作用。

3.6、系統軟件設計

3.6.1、設計方案：應用軟件與服務器的操作系統為 Win2000 Server 版，數據庫平臺為 SQL Server2000 版，采用視窗化語言設計，可基于地理信息平臺（GIS）設

計，支持瀏覽器/服務器

（B/S）查詢模式，數據庫

也可與 Internet相連接。

3.6.2、可升級擴展性： 系統升級無需額外接口即可解除 用戶數限制，并可與WinXp 、Linux 等系統平臺兼容 。

3.6.2、兼容性：數據庫報表格式劃分為系統參數表、用戶操作記錄表、故障記錄表、年月日巡測記錄表、開關燈分組控制表、用戶權限表等，均按照 SQL 標準格式存儲。

3.7、移動控制系統（移動調度端）設計（選配）

為了實現靈活的現場調度指揮，特別是重大活動時需要在夜景現場 及時準確地控制燈光的開

關，廈門宇能科技設計

制造的便攜式移動控制

系統可以方便地實現這

一功能。

該系統由便攜式 計算機和便攜式無線

移動指揮車 巡檢搶修車

通話

GPRS 數傳模塊

UPS

電源