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基于GSM短信息通信方式的路燈無線監控系統理工論文
近年來，我國的路燈建設取得了飛速的發展,對改善投環境,促進經濟快速發展，方便群眾生活,美化城市起了很大作用。由于路燈線路分布面太廣，雖然路燈管理部門每天都要派車進行巡回檢查，還是經常不能及時發現故障而出現白天亮燈及晚上滅燈等故障。隨著社會文明的不斷發展，路燈照明作為體現城市面貌的功能日顯突出。一方面，社會對亮燈率及維護及時性要求不斷增強，一方面,路燈控制范圍日益擴大，管理難度越來越大，成本越來越高，所以有必要對老的路燈控制系統進行改造。但如何建立一個高效，可靠的路燈監控系統，這是需要研究的一個課題。
一：路燈控制的特點：
路燈控制設備有以下幾個特點：
一是分布面廣且比較分散，
二是數量較多，在大中城市往往要達數百個控制點，
三是環境條件惡劣，設備處于室外，高溫，低溫，潮濕，灰塵等不利因數影響設備運行，
四是對信號傳輸的實時性要求不高，即在檢測數據時允許有一定延遲，
五是每次傳輸的信息量不大。
所以要實現對路燈設備的可靠監控，關鍵問題是兩個：
一是通信問題，即如何建立一個與眾多路燈設備進行可靠通信的通信網絡，
二是監控設備的可靠性，特別是監控終端的可靠性。
二：通信方式的選擇：
在我國許多城市路燈監控系統中通信方式基本都采用無線方式，根據路燈控制的特點，我們認為應首先考慮無線監控系統。但究竟是采用無線專網方式（即自建一個無線網絡）還是采用無線公網方式（即采用GSM短信息方式），我們對兩種方式進行了調查和對比：
1、無線網絡的覆蓋范圍：
采用無線專網需要自建一個發射塔，自己組成一個無線網絡，由于只有一個發射點，所以在信號覆蓋上存在一定問題，解決的方法，目前是架設中繼站或采用接力通信的方式。架設中繼站需要有合適的制高點，需要增加一定的設備，給維護也增加了困難，采用接力通信方式時容易出現一個接力點出現故障時影響后面一大片，且增加了信號傳輸時間。無線公共網在國家投巨資建設下，其普及性和覆蓋范圍是目前任何一種無線網絡所不能比擬的，在西安市區中國移動就有六百多個基站，已實現市區的無縫隙覆蓋，不存在死角，盲區等問題。
2、數據傳輸速率：
無線專用網常用的傳輸速率為1200波特，優點是接續時間短，一般小于0.5秒，傳輸實時性好，且可實現群呼。采用GSM無線公共網短消息方式時，傳輸速率為19200波特，不需要撥號，永遠在線，但需通過交換的方式與各監控點連接，時間在采用專線的方式時可小于3秒，目前還沒有開通群呼功能，但由于短消息處理平臺的高速處理能力（西安市為480條每秒），可認為數百點的信息可同時完成，且點數約多，優越性約大，特別是當采用監控點主動上報模式時，由于不會發生信號競爭現象，可允許多個信號同時上傳。
3、天線和發射功率：
無線數傳電臺發射功率通常在5瓦以上，有時為保證通信距離還需更大的功率，功率大使得備 用電池也大，發射頻率一般在200多兆，由于頻率低，接收天線尺寸也較大，在鬧市中很不美觀。GSM無線MODEM發射功率很小，一般在0.5瓦左右，天線尺寸很�。s3－10CM），小功率容易作到高密度，可大大減小監控終端的尺寸，降低監控終端的成本，提高了可靠性。
4、數據傳輸可靠性：
無線專用網一般沒有通用的通信協議，需用戶自己開發，在低頻段電波干擾較大，有時會影響 數據傳輸。公共網通信協議采用國際通用的通信協議，技術成熟，容易開發，GSM系統提供的短消息業務可讓網絡端知道被叫方是否收到所發的消息，如果傳輸失敗，被叫方沒有回答確認消息，網絡會保留所傳消息，一旦發現被叫方能夠叫通時，就可以重發以確保被叫方能夠收到。
5、技術和服務：
無線專用網監控是一種較為傳統的方式，技術已相當成熟，而GSM短消息方式在監控方面的應用是 屬于一種新興技術，缺乏大規模使用經驗。在服務上，無線專用網需自己配備維護人員和儀器，無線公共網則享受到電信方面的服務，不用自己配備人員和儀器。
6、信號發生堵塞通信中斷問題：
據中國移動陜西移動通信公司數據信息中心有關人士介紹，在正常情況下是不會發生阻塞現象的，除非發生特殊的重大事件。由于路燈監控系統對實時性要求不高，即使通信暫時中斷幾分鐘，影響也不大，我們還可以增加冗余系統，把終端設計成即使接收不到開關燈命令，終端也可自己根據事先設計好的時間自動運行，也就是說，暫時的通信阻塞不會對路燈的正常運行有影響。
考慮到路燈的運行特點和一個長遠的發展前景，如GPRS、3G等技術的不斷應用，我們決定采用GSM無線公共網短消息方式建立西安的路燈監控系統的通信網絡，在投入不大的情況下，充分享受飛速發展的電信技術給我們帶來的巨大優越性。
三：系統簡介：
路燈監控系統主要由中央控制室、監控終端、和通信系統三部分組成。
1、中央控制室：
中央控制室主要完成監測數據的采集、處理、顯示、報警等功能。前臺監控工作站為一臺工業控制機，通過GPS衛星校時可為系統提供精確的時鐘，通過光照儀提供準確的路燈開關時間，長延時UPS保證供電停電時系統能正常工作，GSMModem在DDN專線出現故障時提供備用通信通道。后臺監控工作站提供備用服務。網絡服務器、交換機和各工作站組成局域網，采用瀏覽器/服務器（B/S）與客戶機/服務器（C/S）相接合的方式，服務器采用Windows2000中文版操作系統，并采用SQL Server7.0數據庫平臺。顯示為120英寸背投式大屏幕，通過16畫面分割器可實現多畫面顯示。通過路由器、DTU和DDN專線可建立和短信中心的數據通信。通過Modem可實現遠程訪問。
2、監控終端：
監控終端由GSM Modem 、天線、監測和控制電路、各種傳感器等組成，可采集3路電壓，12路交流電流、每個電流回路的有功功率（可擴展到24路〕，每個輸出回路的通斷信息，配電箱漏電電壓，變壓器油溫，電度表電量，門開關信號，終端還存儲有按當地經緯度換算的日落、日出時刻表，當上位機通信中斷時可自己開關燈。
3、通信系統：
本系統通信系統借助于數字蜂窩通信系統即GSM系統中的短信息服務（SMS功能），通過路由器、DTU和DDN專線建立和中國移動短信息處理平臺的數據通信，計算機（或執行終端）與GSM模塊之間采用符合GSM7.07標準的AT-COMMAND指令，通過標準RS232接口傳送信令和數據，空中通信協議遵循GSM7.05,在DDN專線出現故障時可通過備用GSM Mdem傳輸信息。
系統運行兩年來狀況良好，信息查詢準確可靠，報警及時，工作人員只需在監控室就可知道故障發生的時間地點，使故障可得到及時迅速的處理，大大減少維護人員盲目巡視，目前西安路燈的監控終端約165臺，監控路燈總數已達28000多盞，系統的運行確保了西安市路燈的可靠運行，是一項投入少，社會和經濟效益顯著的愛民工程。
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