城市路灯在线式监控系统基于GPRS网络实现远程监控管理
概述 系统描述 解决方案 连接示意图 适用产品型号

城市路灯作为城市道路照明系统在城市管理系统中占有相当地位,由于路灯覆盖的范围广(需要覆盖整个城区以及郊区的道路),数量多(大型城市路灯数量一般都是数万盏乃至数十万盏,中国的路灯总量预估已经超过一千万盏),能耗高(由于路灯需要高强度光照,功率较高,比如高压钠路灯一般功耗都在250瓦-400瓦左右),使用时间长(一般都是整夜亮灯),由于路灯数量多,能耗高以及使用时间长等特点,使得其消耗的总电量非常庞大,据有关单位统计,单纯路灯的耗电量(仅照明路灯以及景观灯)占用全国发电量的4%-5%。

系统描述

随着数字化技术的不断发展,利用电子技术,计算机技术以及数据通信技术对路灯系统进行数字化改造,实行智能化管理,能够在满足人民生活需求的基础上,有效的提高路灯的使用寿命,降低路灯的能源消耗。从而为实现节约型社会作出相应的贡献。城市路灯在线式监控系统就是专门用于实现路灯的智能化管理,其设立在城市某处的监控中心通过各种通信线路,对分布在城市的各个角落的路灯实现在线式实时监控管理,监控中心依据各种环境因素开关路灯(如阴天或者雾霾天气则提前打开路灯),监测路灯使用情况,及时发现故障路灯并及时维修。采用城市路灯在线式监控系统能够对路灯实施有效管理,提高管理水平,真正的做到节能增效。

解决方案

由于路灯是分布在城市的各个角落,由于都是沿道路等距离分布,都是离散有规律的分布,如果要对路灯实施监控,其通信线路的布线是个非常具有挑战性的问题。如果采用有线方式布线,由于分布范围广且路灯分布都是有规律的离散分布,采用有线方式需要将线路铺设到城市的各个角落,基本上就是和城市的供电线路一样的布线成本,并且使得整个通信网络的拓扑结构会非常复杂,并使得其后期的维护成本会非常高昂,基本上不予以考虑。(电力载波通信方式由于传输距离的限制(在电力线负载较轻的时候传输数公里,负载较重的时候,仅传输数十米)而难以得到大范围的应用)

随着3G网络的普及,使得3G无线数据通信的速率成倍的增长,而通信成本则越来越低。使得越来越多的数据采集以及监测项目采用3G网络作为通信线路。对于路灯监控这样分布范围广,数量多的系统,采用GPRS无线网络传输数据是最佳的选择。但是由于接入GPRS网络每个月需要产生规定的通信流量费用以及固定月租费用,而由于路灯监控产生的流量较少(监控可以数分钟甚至数小时传输一次参数),实时性要求不高(与工业现场实时控制不同,路灯控制在数分钟之内甚至数十分钟之内响应基本上不影响系统的运行)。所以一般都是采用多个路灯监控点连接一起,汇聚起来通过一个GRPS接入点将数据上传。在此我们通过RS-485总线将多个路灯汇聚,再通过GPRS DTU模块将相应参数上传至监控中心。(其中关于RS-485总线的通信方面可以参考其他方案:城市路灯通过开关量输出模块实现基于RS-485总线联网管理)。在此我们重点关注GPRS网络传输方面的问题。

施工方采用的是深圳市鼎信鸿达科技有限公司的NG-316型GPRS DTU模块,其向上提供一个GPRS无线网络接口,向下提供一个RS-485串口。其中NG-316支持DNS(域名解析),其采用DNS模式与监控中心建立TCP连接,通过互联网建立TCP连接最大的问题就是公网IP地址是由电信营运商动态分配的,一旦路由器关闭或者重启则该路由器公网IP则会被收回,直到路由器再次启用,营运商会再次分配IP地址,而IP地址则会不断变化。而TCP客户端向TCP服务器端发起TCP连接,需要指定IP地址,一旦IP地址变化,则需要重新设置(虽然可以向营运商申请固定IP地址,但是由于中国分配的IP段不够使用,固定IP地址费用非常昂贵)。而域名解析则是用于解决服务器IP地址动态变化的问题的。

其具体情况如下:监控中心向动态域名解析公司(花生壳)购买域名以及花生壳软件(动态域名解析软件),将所拥有的域名信息填入NG-316型模块中,模块在上电或者有数据触发的时候(该项可以自行设置),会依据设置的域名发起域名解析请求。而监控中心的服务器运行花生壳软件,其会向DNS服务器发起指令,告知域名服务器该域名绑定的IP地址(即监控中心服务器所在的IP地址),当模块向域名服务器发起域名解析请求之后,域名服务器会将该域名所绑定的IP地址发送给到NG-316模块,其再向该IP地址发起TCP连接请求,并与监控中心服务器建立TCP连接。通过采用域名解析功能,NG-316模块能够随时与监控中心服务器建立TCP连接。

连接示意图
适用产品型号
 
NG-316型GPRS DTU模块  

 

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