基于GPRS路灯远程控制系统的研究
摘 要：针对路灯远程控制的问题，设计了GPRS网络连接方式控制系统。该系统充分利用GPRS无线网络的优势，快速建立区域网络环境。通过数据服务中心软件设计，利用GPRS网络将路灯控制下位机中所采集到的数据信息传送到数据服务中心进行分析存储，并根据相应路灯信息，控制中心发送指令对路灯控制下位机进行开灯、关灯、巡检、报警等进行监控，高效地实现路灯的远程控制，大大提高管理效率。
关键词：GPRS；路灯控制；网络；数据
1 引言
随着时代的发展，城市现代化建设步伐不断加快，对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来越突出，节电节能、绿色照明的要求越来越迫切，越来越高。现在再采用那些传统的手控、钟控城市照明系统的方法已不能满足要求。如何充分利用高科技手段解决上述矛盾也就成为当前照明控制领域一个新的和紧要的课题。城市道路照明自动化控制和智能化管理作为城市现代化的标志之一，它所带来的经济和社会效益是十分显著的，它的推广和实施也将是市政工程建设中的一项重要内容。
路灯自动监控与管理系统能够灵活开/关灯，随时了解运行参数，及时发现故障，将传统的人工“巡灯”制度改为“值班”制度，极大地提高照明系统的管理效率。系统能将采集到的数据自动进行存储、统计，并能随时进行查询和打印，极大地提高管理水平，同时还能通过全夜灯、半夜灯和智能调压等手段，降低能耗，提高设备使用寿命，获得良好的经济效益。
2 GPRS传输方案优点
中国移动GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建网络数据采集与传输系统，实现路灯的无线远程监测和控制具有可充分利用现有网络，缩短建设周期，降低建设成本的优点，而且设备安装方便、维护简单。经过比较分析，选择中国移动的GPRS系统作为环保信息采集传输系统的数据通信平台。GPRS路灯监控系统具备如下特点：可靠性高；实时性强；监控范围广；系统建设成本低；系统运营成本低；可实现集中控制；系统的传输容量，扩容性能好。
3 系统方案设计
由于GPRS通信是基于IP地址的数据分组通信网络，因此监测中心计算机需要一个固定的IP地址或固定的域名，各个数据采集点采用GPRS通信模块通过IP地址或域名来访问该主机，从而进行数据通信，实现对路灯控制点的控制，其系统结构如图1所示。
3.1 系统结构
3.1.1 路灯控制点
路灯监控器通过嵌入式系统模块与GPRS DTU终端相连，监控中心的控制命令通过GPRS DTU终端的传送给路灯监控器，实现远程控制，路灯监控器采集的信息通过GPRS DTU内发送到GPRS无线网络。
3.1.2 控制中心站
控制中心可采用公网和专网接入方案，本系统服务器采用公网方式接入Internet，如ADSL拨号/电信专线宽带上网等，申请公网固定IP地址；可以实现中小容量的数据采集应用。
3.1.3 GPRS/GSM移动数据传输网络
路灯监控器的数据经GPRS/GSM网络空中接口功能模块同时对数据进行解码处理，转换成在公网数据传送的格式，通过中国移动的GPRS无线数据网络进行传输，最终传送到监控中心IP地址。
3.2 系统方案
各路灯监控点使用GPRS透明数据传输终端，通过移动GPRS网络与监控中心相连。各监控点使用移动通信公司的GPRS普通数据卡或APN专用数据卡，同时监控中心对各点GPRS终端编号进行登记， 并与路灯控制下位机信息进行关联，以便识别和维护处理。路灯控制中心运行监控软件，实现路灯信息监控。经授权的监控点均可以使用本系统：
3.2.1 监控点必须使用移动统一的SIM卡，使用本卡只能用于与路灯监控中心通信。
3.2.2 终端设备使用GPRS移动数据通信终端，并标识其身份。
3.2.3 路灯监控器通过嵌入式系统模块根据接收到的控制指令实现对路灯的监控。
3.2.4 监控中心通过定制软件实现对各个路灯控制点的连接、指令的发送和数据的采集。
3.3 软件系统功能模块
3.3.1 可组态，根据硬件环境显示各组态的运行状况，通过示意图的方式进行显示各组态情况，并可控制该组态的运行状况；显示某个智能终端的状态信息：电压、电流和温度等信息。
3.3.2 开关灯设置，每天自动或手动巡检，完成校准下位机时间（以上位机未准），如果下位机和上位机相差在三分钟之上，需要重新设置下位机时间。在设置同时，需要反馈下位机时间，如果时间正确，任务结束；如果未设置成功（未修改成功，或修改后时间仍然不正确），再次发送设置信号，两次设置不成功生成预警报表并短信通知管理员（两次设置时间间隔，按正常巡检周期进行）。
3.3.3 站点管理以及分组管理，为了方便管理的需求，对各站点进行分组管理，在同组中可以实现无限极的站点管理而特别注意的是每一个点最多可以控制8路，在电流电压测试时也为8路，且其各路电流之和为该点总电流。
3.3.4 报警（三相、开门、断电、缺相、过压欠压、越限），接收并显示所有智能终端发来的告警信息，如三相、开门、断电、缺相、过压欠压、越限等信息，供用户及时了解各终端的运行状况。
3.3.5 设置巡检时间，管理报警信息和系统巡检日志，可以简单的设置自动巡检时间，进行时间。系统根据巡查的时间进行对各站点信息的采集，以及数据的修正；生成各种情况的报警信息，供用户进行查看和统计；自动生成巡检日志。
3.4 多线程异步Socket数据包接收器框架设计
整个系统由三个核心线程和一个类组成，并由.NET线程池统一管理：
侦听客户端连接请求线程：StartServerListen （），循环侦听客户端连接请求。如果有，检测该客户端IP，看是否是同一观测设备，然后建立一个下位机DtuInfo对象，并通过Socket异步调用方法BeginReceive（）接收数据包、EndReceive（）处理数据包。
数据包处理线程：CheckDatagramQueue （），循环检测数据包队列m_datagramQueue，完成数据包解析、判断类型、存储等工作。
客户端状态检测线程：CheckSessionTable （），循环检查下位机会话表m_DtuTable，判断会话对象是否有效，设置超时会话关闭标志，清楚无效会话对象及释放其资源。
路灯控制点信息类：DtuInfo类，主要完成每一个下位机的连接信息和状态信息，并异步实现数据的接收，以及信息的发送。
3.5 监控中心系统实现
3.5.1 DSC（数据服务中心）服务器设计
数据服务中心服务器的主要作用是与各个下位机保持连接，并将采集到相应的数据信息交控制台进行数据处理，同时传送相应的指令到各个下位机，其设计界面如图2所示。
3.5.2 路灯控制系统设计
在路灯控制系统中，其管理的核心就是组态管理，用户可以进行组态的基本操作，完成对站点的巡检、开灯、关灯灯管理，并能查看站点的状态信息，显示站点的组态图，其设计界面如图3所示。
4 结束语
4.1 提高智能化控制
系统设计根据用户的需求进行智能化设计，能够更好完成路灯控制的自动化和规范化，提高产品的竞争力。该系统集无线通讯技术、自动化控制技术、传感器技术、监控系统组网技术、数据库技术和地理信息技术于一体，为城市路灯照明系统的新建或改造升级提供稳定、可靠、低成本的实施方案。
4.2 美观的显示功能
监控中心的通过组态的运用，能过很好的模拟显示全部路灯状况以及各智能终端处的测控参数与状态。
4.3 节约人力、物力，提高管理水平
由于可实时监控每盏路灯、每个路段及亮化工程点工作状态，计算机可以及时对故障进行汇总，写入数据库，以便次日进行维修；值班员在中央控制室就可以概览路灯现场运行情况，从而减少巡灯的维护成本和减轻巡检人员工作强度，大大提高工作效率。另外，在恶劣天气时，根据各路灯控制智能终端采集的数据情况加以分析，采取相应紧急措施，避免重大交通事故的发生。
4.4 增强应急能力
系统具有定时控制和人工控制等多种控制方式，能随时调整灯光的开/关灯时间，在遭遇极端特殊的天气情况时能通过人工控制进行应急开关灯调度。
4.5 提高城市形象
系统具有设备状态巡检和故障自动报警功能。当配电设备发生故障时，调度人员可以在数秒钟内及时了解故障发生的地点和具体情况，并及时排除工作人员进行修复。这样可以极大地减少对照明管理部门的投诉，从而进一步提高管理部门的形象。
4.6 实现科学管理
系统能将采集到的数据自动进行存储、统计，能随时进行查询和生成各种统计报表，为管理人员提供详实地决策依据。
参考文献
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