一、前言

　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各地城市建設(shè)特別是基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)也得到了快速發(fā)展，各地也越來(lái)越重視城市形象的建設(shè)，城市道路、景觀照明系統(tǒng)建設(shè)成為展示城市形象的重要組成部分，因此勢(shì)必對(duì)市政道路照明和景觀照明提出了更高的要求，也代表著一個(gè)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展及現(xiàn)代化水平。

　　傳統(tǒng)的照明控制方式通常是針對(duì)一條道路、一個(gè)片區(qū)等一個(gè)小范圍內(nèi)的路燈進(jìn)行單獨(dú)、分散控制，通過(guò)在路燈配電箱中安裝定時(shí)自動(dòng)控制設(shè)備，在每天設(shè)定的固定時(shí)間來(lái)控制路燈的開(kāi)關(guān)，甚至有些路燈更需要人工進(jìn)行手動(dòng)開(kāi)關(guān)控制。而對(duì)于路燈的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、故障狀態(tài)等的監(jiān)測(cè)，只能通過(guò)人工檢查的方式完成。這種控制方法，無(wú)法根據(jù)實(shí)際需要及時(shí)調(diào)整路燈的開(kāi)關(guān)策略，比如不同季節(jié)開(kāi)關(guān)燈的時(shí)間不同，各種重大節(jié)日、重大活動(dòng)中需要臨時(shí)調(diào)整開(kāi)關(guān)燈時(shí)間等，而且如果需要調(diào)整需要耗費(fèi)大量的人力去手工完成，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且容易出錯(cuò)，對(duì)于路燈的運(yùn)行狀態(tài)也無(wú)法及時(shí)監(jiān)測(cè)，出現(xiàn)故障不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，維護(hù)成本極高。

　　隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，特別是GPRS無(wú)線通信技術(shù)的成熟，利用GPRS實(shí)現(xiàn)無(wú)線遠(yuǎn)程控制已應(yīng)用與各種行業(yè)的各種應(yīng)用領(lǐng)域，如冷鏈物流中冷藏車(chē)、冷藏箱的溫度遠(yuǎn)程監(jiān)控、各種環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)如PM2.5、風(fēng)速、水質(zhì)、水流等，也為市政照明、高速路燈系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制提供的極為方便的手段。

　　本文以廣東某市政路燈的遠(yuǎn)程控制方案為例，介紹GPRS路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控方案的實(shí)現(xiàn)。

　　二、系統(tǒng)方案

　　1、基本應(yīng)用場(chǎng)景

　　該方案主要針對(duì)現(xiàn)有的城市市政路燈控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，利用GPRS無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)市政路燈系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。

　　由于城市已經(jīng)有了大量的市政路燈建設(shè)，對(duì)于這些已有的路燈系統(tǒng)，如果通過(guò)完全重建的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程路燈的控制方案顯然不可行，而且會(huì)造成極大的社會(huì)浪費(fèi)。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的改造升級(jí)，并以較小的改造成本來(lái)實(shí)現(xiàn)路燈遠(yuǎn)程控制，才能取得較好的社會(huì)效益。本文的方案，就是針對(duì)現(xiàn)有市政路燈系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，在各路燈控制點(diǎn)的控制電箱中集成一個(gè)GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)通信模塊，并對(duì)電箱設(shè)備升級(jí)，用較小的成本實(shí)現(xiàn)整個(gè)市政路燈的遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)很好的社會(huì)效益。

　　2、系統(tǒng)組成

　　該系統(tǒng)主要包括如下幾個(gè)組成部分：

　　(1)監(jiān)控中心服務(wù)器(MCS)

　　該監(jiān)控中心服務(wù)器是運(yùn)行在路燈監(jiān)控中心硬件服務(wù)器上的一套服務(wù)器軟件，該軟件需要7×24小時(shí)連續(xù)不間斷穩(wěn)定運(yùn)行，提供監(jiān)控所有路燈控制設(shè)備(配電箱)的功能，實(shí)時(shí)接收配電箱上報(bào)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，及時(shí)下發(fā)手動(dòng)控制或自動(dòng)控制路燈的開(kāi)發(fā)指令及其它系統(tǒng)維護(hù)指令，為維護(hù)客戶端軟件提供管理維護(hù)的接口功能。

　　該監(jiān)控中心服務(wù)器軟件同時(shí)為客戶定制與客戶現(xiàn)有信息管理系統(tǒng)的對(duì)接功能，將系統(tǒng)數(shù)據(jù)及時(shí)上報(bào)到客戶現(xiàn)有的信息管理系統(tǒng)，與客戶現(xiàn)有的信息管理系統(tǒng)無(wú)縫對(duì)接，充分利用客戶現(xiàn)有資源。

　　(2)遠(yuǎn)程監(jiān)控維護(hù)終端(RMMC)

　　該遠(yuǎn)程監(jiān)控維護(hù)終端是一套提供給運(yùn)營(yíng)管理人員進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)、管理用的軟件，為用戶提供路燈配電箱設(shè)備管理、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控等功能，管理維護(hù)人員可在任何可接入internet網(wǎng)絡(luò)的地方對(duì)路燈系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。

　　(3)路燈控制器配電箱

　　該控制器是路燈控制系統(tǒng)配電箱的部分功能，用于具體控制一個(gè)或多個(gè)回路的路燈系統(tǒng)，每個(gè)配電箱可以最多控制32個(gè)回路的路燈系統(tǒng)。根據(jù)配電箱的現(xiàn)有功能，需要對(duì)該配電箱進(jìn)行軟件升級(jí)或部分改造，以能夠完成線路控制、狀態(tài)上報(bào)燈功能。

　　(4)RDT-G500嵌入式GPRS DTU模塊(或RDT-G510、511GPRS DTU終端)

　　該模塊通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)提供無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程的上傳到監(jiān)控中心服務(wù)器，并提供網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)重連功能，保證數(shù)據(jù)上傳的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。將該數(shù)據(jù)通信模塊與配電箱集成到一起，并與配電箱的電路控制模塊協(xié)同工作，共同完成路燈的控制。

　　系統(tǒng)基本組成結(jié)構(gòu)圖如下：

　　路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)組成圖

　　3、系統(tǒng)工作流程

　　將GPRS無(wú)線傳輸模塊(DTU)集成到路燈控制器配電箱中，并通過(guò)UART(TTL、RS-232、RSA85)接口進(jìn)行通信，通過(guò)GPRS DTU模塊，監(jiān)控中心可以給路燈控制器配電箱發(fā)送控制指令，路燈控制器配電箱也可以將當(dāng)前線路狀態(tài)、控制指令運(yùn)行結(jié)果發(fā)送到監(jiān)控制中心。

　　配電箱內(nèi)的GPRS模塊保持與監(jiān)控中心服務(wù)器的通信連接，及時(shí)傳送配電箱電路控制模塊發(fā)出的數(shù)據(jù)，同時(shí)監(jiān)測(cè)與監(jiān)控中心服務(wù)器的通信連接，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信異常則定期(可設(shè)定)發(fā)起重連請(qǐng)求直到連接成功。

　　監(jiān)控中心服務(wù)器提供7×24小時(shí)不間斷穩(wěn)定運(yùn)行，及時(shí)接受、處理來(lái)自配電箱的狀態(tài)數(shù)據(jù)等并保存到數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，可至少保存最近6個(gè)月的歷史數(shù)據(jù)，便于數(shù)據(jù)的信息化管理，事故的回溯查詢(xún)。

　　4、維護(hù)管理

　　系統(tǒng)提供了維護(hù)管理客戶端軟件，為管理維護(hù)人員提供有效的配電箱設(shè)備管理及監(jiān)控維護(hù)手段。該軟件采用C/S系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過(guò)TCP/IP協(xié)議與監(jiān)控中心服務(wù)器進(jìn)行通信，保證維護(hù)操作的實(shí)時(shí)性。管理維護(hù)客戶端軟件必須通過(guò)監(jiān)控中心服務(wù)器才能進(jìn)行系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)操作、設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)的查詢(xún)等，這樣可將數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)與外界隔離，增強(qiáng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性。

　　該軟件對(duì)管理人員帳號(hào)施行分級(jí)權(quán)限管理，不同權(quán)限人員只有對(duì)應(yīng)配電箱設(shè)備的管理維護(hù)權(quán)限，無(wú)法查看到其它用戶的配電箱設(shè)備。上級(jí)帳號(hào)可分配下級(jí)帳號(hào)。同時(shí)，對(duì)帳號(hào)的登錄密碼實(shí)施加密策略，保證系統(tǒng)帳號(hào)的安全性。

　　該軟件為管理人員提供了配電箱設(shè)備信息添加注冊(cè)、修改，路燈自動(dòng)開(kāi)關(guān)控制場(chǎng)景設(shè)置，設(shè)備位置查詢(xún)，狀態(tài)監(jiān)控等功能。

　　維護(hù)功能示意圖

　　三、系統(tǒng)功能

　　1、 監(jiān)控中心服務(wù)器軟件

　　主要功能包括：

　　(1)服務(wù)監(jiān)聽(tīng)

　　監(jiān)控中心服務(wù)器軟件啟動(dòng)運(yùn)行后，在指定(可設(shè)定)的服務(wù)器端口啟動(dòng)監(jiān)聽(tīng)服務(wù)，接收包括配電箱、維護(hù)客戶端等的外部連接請(qǐng)求，并對(duì)連接請(qǐng)求的合法性進(jìn)行檢查，通信數(shù)據(jù)采用私有協(xié)議，對(duì)無(wú)效、不合法的數(shù)據(jù)立即丟棄，避免被無(wú)效連接攻擊。同時(shí)會(huì)驗(yàn)證連接配電箱、維護(hù)客戶端的身份合法性，如不合法的連接請(qǐng)求同樣不予處理。

　　經(jīng)過(guò)合法驗(yàn)證的路燈控制器配電箱、維護(hù)客戶端，可正常通過(guò)服務(wù)監(jiān)聽(tīng)端口，向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)。

　　(2)路燈自動(dòng)開(kāi)關(guān)策略實(shí)施

　　根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置的路燈自動(dòng)開(kāi)關(guān)策略，監(jiān)控中心服務(wù)器自動(dòng)將相應(yīng)的控制指令發(fā)送到路燈控制器配電箱，控制路燈線路的自動(dòng)定時(shí)開(kāi)關(guān)(遙控：遠(yuǎn)程控制路燈、景觀燈的開(kāi)關(guān);遙調(diào)：遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)每盞燈的亮度)。

　　(3)數(shù)據(jù)采集

　　監(jiān)控中心服務(wù)器軟件實(shí)時(shí)接收路燈控制器配電箱采集數(shù)據(jù)(遙測(cè)：遠(yuǎn)程測(cè)量路燈配電柜的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，具有三相主回路電壓電流測(cè)量功能以及六條支路的電流檢測(cè);遙信：遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端狀態(tài)信息、電壓電流過(guò)高報(bào)警信息、接觸器故障信息等;遙視：遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)視頻或者照片)。

　　(4)數(shù)據(jù)保存

　　收到上報(bào)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，以備查詢(xún)。

　　(5)維護(hù)命令處理

　　維護(hù)客戶端需要連接到監(jiān)控中心服務(wù)器，才能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理、維護(hù)。監(jiān)控中心服務(wù)器負(fù)責(zé)為維護(hù)客戶端提供帳號(hào)登錄、設(shè)備管理、路燈自動(dòng)開(kāi)關(guān)策略設(shè)置、狀態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)查詢(xún)等維護(hù)接口。

　　(2) 通信接口

　　監(jiān)控中心服務(wù)器提供與第三方信息系統(tǒng)的軟件接口功能，將采集數(shù)據(jù)上報(bào)給客戶已有的信息系統(tǒng)中。

　　2、維護(hù)客戶端軟件

　　主要功能包括：

　　(1)用戶登錄

　　為管理員提供帳號(hào)登錄功能，維護(hù)管理員必須有合法的用戶名和密碼才能正常登錄并使用維護(hù)客戶端。系統(tǒng)登錄界面如圖：

　　(2)監(jiān)控中心服務(wù)器參數(shù)設(shè)置

　　可以設(shè)置客戶端軟件需要連接的監(jiān)控中心服務(wù)器的IP地址及服務(wù)端口號(hào)，支持通過(guò)域名訪問(wèn)監(jiān)控中心服務(wù)器。服務(wù)器參數(shù)設(shè)置界面如圖：

　　(3)帳號(hào)管理

　　系統(tǒng)帳號(hào)分三級(jí)權(quán)限，系統(tǒng)管理員、一級(jí)用戶、二級(jí)用戶，權(quán)限從高到低。權(quán)限級(jí)別的用戶可分配權(quán)限低的帳號(hào)。用戶分級(jí)管理，便于客戶對(duì)下屬單位的設(shè)備進(jìn)行進(jìn)行單獨(dú)管理，互不干擾。下屬單位的維護(hù)人員只能有權(quán)限查看自己所管理區(qū)域或道路的相關(guān)配電箱設(shè)備。

　　系統(tǒng)為登錄用戶提供密碼修改功能。

　　(4)配電箱設(shè)備管理

　　不同用戶可管理自己所負(fù)責(zé)的配電箱設(shè)備，并可以新增注冊(cè)、修改配電箱的必要參數(shù)，包括：設(shè)備號(hào)、設(shè)備名稱(chēng)、設(shè)備綁定的手機(jī)號(hào)碼、設(shè)備所在區(qū)域等;提供“批量導(dǎo)入設(shè)備”功能，可一次性將多個(gè)配電箱設(shè)備信息導(dǎo)入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行注冊(cè);可查詢(xún)當(dāng)前配電箱設(shè)備的在線或離線狀態(tài);查詢(xún)當(dāng)前配電箱的位置信息等。設(shè)備管理主要界面如下：

　　配電箱GPRS模塊參數(shù)配置界面如下：

　　(5)路燈自動(dòng)開(kāi)關(guān)策略(工作場(chǎng)景)設(shè)置

　　可根據(jù)需要設(shè)置路燈自動(dòng)開(kāi)關(guān)的工作場(chǎng)景如根據(jù)季節(jié)不同、重要節(jié)日、重要活動(dòng)等場(chǎng)景設(shè)置不同的路燈自動(dòng)開(kāi)關(guān)策略。路燈自動(dòng)開(kāi)關(guān)策略的實(shí)施可具體到某個(gè)片區(qū)、道路。路燈工作場(chǎng)景設(shè)置界面如圖：

　　工作場(chǎng)景配置界面：

　　為工作場(chǎng)景設(shè)置應(yīng)用的區(qū)域、路段的電箱或電箱的特定回路開(kāi)關(guān)，工作場(chǎng)景可應(yīng)用到具體的某個(gè)回路開(kāi)關(guān)。

　　(6) 設(shè)備軟件遠(yuǎn)程升級(jí)

　　為系統(tǒng)管理員提供配電箱內(nèi)DTU設(shè)備軟件遠(yuǎn)程升級(jí)功能，支持一次性對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行升級(jí)或單獨(dú)升級(jí)某個(gè)設(shè)備。

　　4、系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)

　　(1)軟件技術(shù)指標(biāo)

　　項(xiàng)目名稱(chēng) 技術(shù)指標(biāo) 說(shuō)明

　　監(jiān)控中心服務(wù)器軟件 系統(tǒng)容量 10000配電箱設(shè)備

　　穩(wěn)定性 7×24小時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行

　　上報(bào)數(shù)據(jù)處理時(shí)間 1秒內(nèi)

　　維護(hù)終端數(shù) 不限制

　　安全性 通信數(shù)據(jù)使用私有協(xié)議，不支持無(wú)效、不合法的配電箱、維護(hù)客戶端或其它系統(tǒng)的連接請(qǐng)求

　　客戶端無(wú)響應(yīng)超時(shí)自動(dòng)斷連

　　與第三方通信接口 根據(jù)用戶需要，可提供包括TCP/IP、WebService等不同數(shù)據(jù)接口

　　數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) MySQL免費(fèi)數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)客戶要求可更換其它數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。

　　數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 不少于6個(gè)月，與硬件容量相關(guān)。

　　遠(yuǎn)程監(jiān)控維護(hù)終端軟件 安全性 用戶登錄密碼使用MD5加密

　　帳號(hào)權(quán)限分級(jí)管理

　　性能 維護(hù)命令實(shí)時(shí)發(fā)送到監(jiān)控中心服務(wù)器

　　可操作性 圖形操作界面，直觀易操作

　　四、使用該系統(tǒng)帶來(lái)的好處

　　1、提高亮燈率

　　系統(tǒng)投運(yùn)后可以隨時(shí)發(fā)現(xiàn)路燈運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題，隨時(shí)處理，提高亮燈率。

　　2、節(jié)約能源，減少電費(fèi)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(lái)主便又能節(jié)約大量的電費(fèi)支出。在實(shí)現(xiàn)單控后，由于隔盞關(guān)燈進(jìn)行控制一般是通過(guò)敷設(shè)雙線電纜實(shí)現(xiàn)的，現(xiàn)在最少還能節(jié)約50%的電纜成本及其施工費(fèi)用。這對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的改造十分方便，無(wú)須敷設(shè)額外線纜。

　　3、延長(zhǎng)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(yùn)行后，可保持每盞燈電壓相對(duì)穩(wěn)定，尤其是在后半夜電壓升高的情況下。據(jù)測(cè)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(yùn)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(shí)際使用環(huán)境，采用調(diào)壓控制節(jié)能可以延長(zhǎng)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(shí)時(shí)監(jiān)控每盞路燈、每個(gè)路段及亮化工程點(diǎn)工作狀態(tài)，計(jì)算機(jī)可以及時(shí)對(duì)故障進(jìn)行匯總，寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)，以便次日進(jìn)行維修;利用動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)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(chǎng)運(yùn)行情況，從而減少巡燈的維護(hù)成本和減輕巡檢人員工作強(qiáng)度，大大提高工作效率。另外，在惡劣天氣時(shí)，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(yīng)緊急措施，避免重大交通事故的發(fā)生。