GSM短信息通信方式的路灯无线监控系统

摘要：要实现对路灯设备的可靠监控，关键问题是两个,一是通信问题，即如何建立一个与众多路灯设备进行可靠通信的通信网络，二是监控设备的可靠性，特别是监控终端的可靠性。
关键词：GSM短信息通信方式 路灯 无线监控系统
　　近年来，我国的路灯建设取得了飞速的发展,对改善投环境,促进经济快速发展，方便群众生活,美化城市起了很大作用。由于路灯线路分布面太广，虽然路灯管理部门每天都要派车进行巡回检查，还是经常不能及时发现故障而出现白天亮灯及晚上灭灯等故障。随着社会文明的不断发展，路灯照明作为体现城市面貌的功能日显突出。一方面，社会对亮灯率及维护及时性要求不断增强，一方面,路灯控制范围日益扩大，管理难度越来越大，成本越来越高，所以有必要对老的路灯控制系统进行改造。但如何建立一个高效，可靠的路灯监控系统，这是需要研究的一个课题。
　　一：路灯控制的特点：路灯控制设备有以下几个特点，一是分布面广且比较分散，二是数量较多，在大中城市往往要达数百个控制点，三是环境条件恶劣，设备处于室外，高温，低温，潮湿，灰尘等不利因数影响设备运行，四是对信号传输的实时性要求不高，即在检测数据时允许有一定延迟，五是每次传输的信息量不大。所以要实现对路灯设备的可靠监控，关键问题是两个,一是通信问题，即如何建立一个与众多路灯设备进行可靠通信的通信网络，二是监控设备的可靠性，特别是监控终端的可靠性。
　　二：通信方式的选择：在我国许多城市路灯监控系统中通信方式基本都采用无线方式，根据路灯控制的特点，我们认为应首先考虑无线监控系统。但究竟是采用无线专网方式（即自建一个无线网络）还是采用无线公网方式（即采用GSM短信息方式），我们对两种方式进行了调查和对比：
　　1。无线网络的覆盖范围：采用无线专网需要自建一个发射塔，自己组成一个无线网络，由于只有一个发射点，所以在信号覆盖上存在一定问题，解决的方法，目前是架设中继站或采用接力通信的方式。架设中继站需要有合适的制高点，需要增加一定的设备，给维护也增加了困难，采用接力通信方式时容易出现一个接力点出现故障时影响后面一大片，且增加了信号传输时间。无线公共网在国家投巨资建设下，其普及性和覆盖范围是目前任何一种无线网络所不能比拟的，在西安市区中国移动就有六百多个基站，已实现市区的无缝隙覆盖，不存在死角，盲区等问题。
　　2。数据传输速率：无线专用网常用的传输速率为1200波特，优点是接续时间短，一般小于0.5秒，传输实时性好，且可实现群呼。采用GSM无线公共网短消息方式时，传输速率为19200波特，不需要拨号，永远在线，但需通过交换的方式与各监控点连接，时间在采用专线的方式时可小于3秒，目前还没有开通群呼功能，但由于短消息处理平台的高速处理能力（西安市为480条每秒），可认为数百点的信息可同时完成，且点数约多，优越性约大，特别是当采用监控点主动上报模式时，由于不会发生信号竞争现象，可允许多个信号同时上传。
3。天线和发射功率：无线数传电台发射功率通常在5瓦以上，有时为保证通信距离还需更大的功率，功率大使得备用电池也大，发射频率一般在200多兆，由于频率低，接收天线尺寸也较大，在闹市中很不美观。GSM无线MODEM发射功率很小，一般在0.5瓦左右，天线尺寸很小（约3－10CM），小功率容易作到高密度，可大大减小监控终端的尺寸，降低监控终端的成本，提高了可靠性。
　　4。数据传输可靠性：无线专用网一般没有通用的通信协议，需用户自己开发，在低频段电波干扰较大，有时会影响数据传输。公共网通信协议采用国际通用的通信协议，技术成熟，容易开发，GSM系统提供的短消息业务可让网络端知道被叫方是否收到所发的消息，如果传输失败，被叫方没有回答确认消息，网络会保留所传消息，一旦发现被叫方能够叫通时，就可以重发以确保被叫方能够收到。
　　5。技术和服务：无线专用网监控是一种较为传统的方式，技术已相当成熟，而GSM短消息方式在监控方面的应用是属于一种新兴技术，缺乏大规模使用经验。在服务上，无线专用网需自己配备维护人员和仪器，无线公共网则享受到电信方面的服务，不用自己配备人员和仪器。
　　6。信号发生堵塞通信中断问题：据中国移动陕西移动通信公司数据信息中心有关人士介绍，在正常情况下是不会发生阻塞现象的，除非发生特殊的重大事件。由于路灯监控系统对实时性要求不高，即使通信暂时中断几分钟，影响也不大，我们还可以增加冗余系统，把终端设计成即使接收不到开关灯命令，终端也可自己根据事先设计好的时间自动运行，也就是说，暂时的通信阻塞不会对路灯的正常运行有影响。
　　考虑到路灯的运行特点和一个长远的发展前景，如GPRS、3G等技术的不断应用，我们决定采用GSM无线公共网短消息方式建立西安的路灯监控系统的通信网络，在投入不大的情况下，充分享受飞速发展的电信技术给我们带来的巨大优越性。
图一系统框图

三。系统简介：
　　路灯监控系统主要由中央控制室、监控终端、和通信系统三部分组成，见图一。
　　1。中央控制室：中央控制室主要完成监测数据的采集、处理、显示、报警等功能。前台监控工作站为一台工业控制机，通过GPS卫星校时可为系统提供精确的时钟，通过光照仪提供准确的路灯开关时间，长延时UPS保证供电停电时系统能正常工作，GSMModem在DDN专线出现故障时提供备用通信通道。后台监控工作站提供备用服务。网络服务器、交换机和各工作站组成局域网，采用浏览器/服务器（B/S）与客户机/服务器（C/S）相接合的方式，服务器采用Windows2000中文版操作系统，并采用SQL Server7.0数据库平台。显示为120英寸背投式大屏幕，通过16画面分割器可实现多画面显示。通过路由器、DTU和DDN专线可建立和短信中心的数据通信。通过Modem可实现远程访问。
　　2。监控终端：监控终端由GSM Modem 、天线、监测和控制电路、各种传感器等组成，可采集3路电压，12路交流电流、每个电流回路的有功功率（可扩展到24路〕，每个输出回路的通断信息，配电箱漏电电压，变压器油温，电度表电量，门开关信号，终端还存储有按当地经纬度换算的日落、日出时刻表，当上位机通信中断时可自己开关灯。
　　3。通信系统：本系统通信系统借助于数字蜂窝通信系统即GSM系统中的短信息服务（SMS功能），通过路由器、DTU和DDN专线建立和中国移动短信息处理平台的数据通信，计算机（或执行终端）与GSM模块之间采用符合GSM7.07标准的AT-COMMAND指令，通过标准RS232接口传送信令和数据，空中通信协议遵循GSM7.05,在DDN专线出现故障时可通过备用GSM Mdem传输信息。
　　系统运行两年来状况良好，信息查询准确可靠，报警及时，工作人员只需在监控室就可知道故障发生的时间地点，使故障可得到及时迅速的处理，大大减少维护人员盲目巡视，目前西安路灯的监控终端约165台，监控路灯总数已达28000多盏，系统的运行确保了西安市路灯的可靠运行，是一项投入少，社会和经济效益显著的爱民工程。</P< p>