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。
目前GPRS網(wǎng)絡在這一領域的應用使巡查工作實現(xiàn)了自動化。廈門四信通信科技有限公司專項開發(fā)的夜景照明監(jiān)控管理系統(tǒng)，采用先進的GPRS網(wǎng)絡，集計算機、通信、機電、自動控制等多種先進技術于一體，成功實現(xiàn)了對夜景照明系統(tǒng)和路燈的實時監(jiān)控和管理，確保高效穩(wěn)定，全天候運行。
二、項目分析
2.1 系統(tǒng)組成
2.1.1路燈控制終端
路燈采集控制終端由一級終端路燈控制監(jiān)控柜和二級終端組成，監(jiān)控柜包括工控機、電能測量單片機、多路控制板、監(jiān)控板；二級終端安裝在每盞燈里，包括電力載波模塊（EPCW）和輸入輸出接口板；路燈控制終端可實時監(jiān)控每盞路燈的亮滅情況、電能負荷狀態(tài)、燈桿損壞報警，漏電報警等功能。
2.1.2無線傳輸設備
四信F2103采用工業(yè)DB9串口，通過232/485和路燈監(jiān)控終端內的PLC相連，內插SIM數(shù)據(jù)卡通過GPRS網(wǎng)使得路燈監(jiān)控終端和數(shù)據(jù)管理中心形成網(wǎng)絡通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理中心遠程監(jiān)控路燈運行。F2103采用國際標準TCP/IP通信協(xié)議，且實現(xiàn)數(shù)據(jù)透傳功能，高規(guī)格的工業(yè)設計以及小巧的外形很好的融入了路燈監(jiān)控一級終端內。
2.1.3數(shù)據(jù)管理中心
1） 遙控：主站計算機按設定好的經(jīng)緯時間曲線自動控制全市路燈的開/關狀態(tài)，也可在主站手動控制任意的一級終端和二級終端的開/關狀態(tài)。
2） 遙測：自動巡測或隨機檢測各個終端亮燈率、電壓、電流、功率因數(shù)、有功和頻率等工作參數(shù)，在自動運行時只要終端有變化，它便立即將變化數(shù)據(jù)向主站傳輸，無須主站巡檢。
3） 遙信：對各個終端開/關狀態(tài)、故障和報警等信息的獲取，保證系統(tǒng)有效正常地運行。
2.2 系統(tǒng)總架構
F2103通過標準的232/485與路燈監(jiān)控一級終端里的PLC連接通信，數(shù)據(jù)中心可采取ADSL、固定IP、專網(wǎng)APN接入網(wǎng)絡。
F2103首先進行GPRS撥號上網(wǎng)，然后自動向數(shù)據(jù)管理中心發(fā)起TCP連接，握手成功后開始數(shù)據(jù)透明傳輸。路燈監(jiān)控終端把數(shù)據(jù)集中采集通過PLC把數(shù)據(jù)傳給F2103，F2103接到數(shù)據(jù)后即時的將數(shù)據(jù)通過GRPS網(wǎng)絡傳送到數(shù)據(jù)管理中心。數(shù)據(jù)管理中心將上傳的數(shù)據(jù)進行分析處理，得出直觀的結果和相應的指令通過GPRS網(wǎng)絡發(fā)送給F2103，F2103即時通過232/485傳送給PLC，PLC根據(jù)指令對路燈做出相應的控制處理，以此達到遠程控制路燈的效果。
2.3系統(tǒng)實現(xiàn)功能
1、根據(jù)經(jīng)緯度精確計算出每天的日出日落時間。進而計算出每天的開關燈精確時間。對路燈運行進行合理、可靠的控制：達到節(jié)省用照明系統(tǒng)10%-20%用電量。
2、對路燈全年的開關時間，可以按照：臨時、周、節(jié)假日、經(jīng)緯度等方式進行設計。
3、對路燈開關燈控制可按設計的時間進行合理控制：根據(jù)經(jīng)緯度計算每天的日出日落時間，實現(xiàn)全年365天每天精確的開關燈時間，可以把全年節(jié)假日的特殊開關燈時間進行設置， 有突發(fā)事件時，可以設置臨時時間方案。使城市照明更具人性化。
4、對路燈運行狀態(tài)進行全自動的監(jiān)控。
5、自動和手動遙控系統(tǒng)可以根據(jù)不同類型的路燈與景觀燈控制要求，把全市路燈、景觀燈分成若干個組，采用時控方案，自動遙控開/關全市全夜燈、半夜燈、市政景觀燈、樓宇景觀燈；也可以手動對各種燈型進行遙控開/關操作?？刂颇Ｊ娇梢匀我馓砑?。根據(jù)不同控制模式控制不同回路。
6、定時自動上報，手動迅測操作者可隨時手動巡測各監(jiān)控終端的電壓、電流、有功功率、無功功率和功率因數(shù)等各種監(jiān)測數(shù)據(jù)。上述參數(shù)定時上報。參數(shù)變化量取值范圍可以手動設置。達到變化值，下位機自動上報變化值。
7、自動計算亮燈率能根據(jù)電壓、電流、有功功率和功率因數(shù)的變化自動進行亮燈率估算。為了保證亮燈率的統(tǒng)計，數(shù)據(jù)采集精度優(yōu)于1%。
8、查詢打印可以對各監(jiān)控終端任意定時數(shù)據(jù)和年、月、日統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行查詢，顯示的表格、曲線圖、均可打印。可以對任意一天的實際開關燈時間、模擬量數(shù)據(jù)日志，報警日志。日出日落時間等記錄進行查詢，顯示的表格、曲線圖、均可打印?？梢詫v史故障進行查詢和打印。
9、控制方案根據(jù)不同類型的路燈、景觀燈控制要求，可以把路燈、景觀燈分別設置成不同的功能組，分別用經(jīng)緯度 和節(jié)假日 的的時間控制方式進行控制。有突發(fā)時間時可設置 臨時時間方案?；蛘咄ㄟ^上位機手動，或者手機短信方式開關燈。
三、項目架構實施
3.1 傳輸模塊與路燈控制終端連接
PLC通常采用的都是232/485的通信方式，四信F2103為標準的DB9串口，支持232/485通信協(xié)議，兩者連接如下圖：
3.2 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡接入方式分析
1.專線接入
中心采用APN專線， 所有點都采用內網(wǎng)固定IP客戶中心通過一條2M APN專線接入移動公司GPRS網(wǎng)絡，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有固定IP地址進行廣域連接，在GGSN與移動公司互聯(lián)路由器之間采用GRE隧道。為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。用于GPRS專網(wǎng)的SIM卡才能進入專網(wǎng)APN，防止其他非法用戶的進入。
用戶在內部建立RADIUS服務器，作為內部用戶接入的遠程認證服務器（或在APN路由器內，啟用路由器本地認證功能）。只有通過認證的用戶才允許接入，用以保證用戶內部安全。
用戶在內部建立DHCP服務器（或在APN路由器內，啟用DHCP功能），為通過認證的用戶分配用戶內部地址。移動終端和服務器平臺之間采用端到端加密，避免信息在整個傳輸過程中可能的泄漏。雙方采用防火墻進行隔離，并在防火墻上進行IP地址和端口過濾。此種方案無論實時性，安全性和穩(wěn)定性較前一種方案都有大大提高，適合于安全性要求較高、數(shù)據(jù)點比較多、實時性要求較高的應用環(huán)境。在資金允許的情況下之最佳組網(wǎng)方式。
2.ADSL撥號連接（動態(tài)公網(wǎng)IP地址）
中心采用ADSL等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)動態(tài)IP+DNS解析服務的?？蛻粝扰cDNS服務商聯(lián)系開通動態(tài)域名，IP MODEM先采用域名尋址方式連接DNS服務器，再由DNS服務器找到中心公網(wǎng)動態(tài)IP，建立連接。此種方式可以大大節(jié)約公網(wǎng)固定IP的費用，但穩(wěn)定性受制于DNS服務器的穩(wěn)定，所以要尋找可靠的DNS服務商。此種方案適合小規(guī)模應用。
3.通過固定公網(wǎng)IP連接
中心采用ADSL等Internet公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)固定IP服務的。此種方案先向Internet運營商申請ADSL等寬帶業(yè)務，中心有公網(wǎng)固定IP的。IP MODEM直接向中心發(fā)起連接。運行可靠穩(wěn)定，推薦此種方案。
3.3 數(shù)據(jù)中心軟件平臺構建
中心端軟件的構建有多種方式，對于傳入數(shù)據(jù)的方式的不同，我們提供不同的軟件來幫助客戶快速地實現(xiàn)中心端的數(shù)據(jù)接收和現(xiàn)場設備的管理。
1.首先是對于組態(tài)軟件，目前很多組態(tài)軟件廠家已經(jīng)集成了我們的驅動了，可以直接配置使用；
2.對于后臺中心軟件只讀串口數(shù)據(jù)的情況，提供一個虛擬串口軟（TCP2COM），利用虛擬串口軟件可以將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)轉化為串口數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)利用無線公網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)且又對現(xiàn)有系統(tǒng)不做修改的完美結合。
3.在客戶想要開發(fā)自己的數(shù)據(jù)中心時，此時我公司會提供一個動態(tài)鏈接庫，利用動態(tài)鏈接庫客戶可以很輕松的與傳輸通道進行對接，同時會提供一個的數(shù)據(jù)中心DEMO軟件，不僅開放源碼還全程協(xié)助客戶進行自己數(shù)據(jù)中心軟件和功能的開發(fā)?？蛻艨赡芡ㄟ^動態(tài)鏈接庫快速開發(fā)一個靈活的，穩(wěn)定的，功能齊全的終端管理和數(shù)據(jù)交互的中心軟件。
下圖為后臺中心管理軟件：
四、方案特點
1. 路燈遍布在整個城市，采用GPRS無線遠程監(jiān)控路燈方案無疑大大的提高了監(jiān)控效率，同時也大大的降低了維護成本。
2. 由于路燈在城市的分布很廣，幾乎覆蓋了中心城市的各個角落，因此如果到現(xiàn)場對網(wǎng)絡參數(shù)做修改的話，那將是一個浩大的工程，四信F2103依據(jù)人性化設計可以遠程直接對網(wǎng)絡參數(shù)進行相應的配置，無需到現(xiàn)場做參數(shù)修改，達到時間和人力的合理利用。
3. 路燈監(jiān)控都是全天24小時的工作狀態(tài)，需要設備狀態(tài)不正常時可以自我恢復，四信IP MODEM采用高性能工業(yè)級處理器以及看門狗等安全機制設計，保證IP MODEM 萬一通信中斷也會自行檢測然后自動斷電重啟，保證IP MODEM 永遠在線，通信鏈路永遠正常。
4. 目前城市的規(guī)模不斷的擴大，城市路燈建設也相應的增加，采用F2103的路燈遠程監(jiān)控系統(tǒng)可以隨時增加新的監(jiān)控點而不對現(xiàn)有的路燈監(jiān)控系統(tǒng)造成任何影響，體現(xiàn)了系統(tǒng)的靈活伸縮性。
5. F2103 IP MODEM 采用標準的工業(yè)串口通信，即插即用，無需太多的專業(yè)技能和知識既能很快完成操作，且高規(guī)格的模具設計，體積小巧方便維護。
6. 目前很多監(jiān)控系統(tǒng)需要幾個部門多層管理，F2103采用多中心設計，可同時設置5個中心監(jiān)控采集現(xiàn)場，避免因某個中心網(wǎng)絡不穩(wěn)定或者關閉導致無法對礦井現(xiàn)場進行監(jiān)控而產生安全隱患。
7. 高規(guī)格材料選配，可在 -25~+65oC、 相對濕度 95%(無凝結)環(huán)境下正常工作。
8. 多協(xié)議支持，四信IP MODEM支持透明TCP 、UDP傳輸協(xié)議和自定義應用協(xié)議等功能，給用戶更多的選擇空間。
9. 四信提供二次開發(fā)包和多語言版本數(shù)據(jù)中心服務器軟件源代碼，客戶可更具自己需要進行二次開發(fā)。增加了客戶使用的靈活性。
五、小結
GRPS路燈遠程監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)得到了廣泛的應用，也獲得了很好的效果，不僅對路燈控制進行了優(yōu)化，而且實現(xiàn)了節(jié)電節(jié)能，給智慧城市添了一把力。四信通信在智慧城市的建設中也在不斷的做著自己應該做的事情，而且在其他的很多領域例如移動POS終端、金融、供應鏈自動化、智能化運輸、工業(yè)自動化、智能建筑、智能家居、消防、公共安全、環(huán)境保護、氣象、數(shù)字化醫(yī)療、遙感勘測、軍事、空間探索、農業(yè)、林業(yè)、水務、電力、煤礦、石化等行業(yè)都不錯的表現(xiàn)，相信四信在物聯(lián)網(wǎng)的浪潮中會發(fā)揮更大的作用。
