一、項目背景
隨著時代的發展，城市現代化建設步伐不斷加快，對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來越突出，節電節能、綠色照明的要求越來越迫切，越來越高。現在再采用那些傳統的手控、鐘控城市照明系統的方法已不能滿足要求。如何充分利用高科技手段建立一套路燈遠程監控系統,解決上述矛盾也就成為當前照明控制領域一個新的和緊要的課題。城市道路照明自動化控制和智能化管理作為城市現代化的標志之一，它所帶來的經濟和社會效益是十分顯著的，它的推廣和實施也將是市政工程建設中的一項重要內容。
照明自動監控與管理系統能夠靈活開/關燈，隨時了解運行參數，及時發現故障，將傳統的人工“巡燈”制度改為“值班”制度，極大地提高照明系統的管理效率。系統能將采集到的數據自動進行存儲、統計，并能隨時進行查詢和打印，極大地提高管理水平，同時還能通過全夜燈、半夜燈和智能調壓等手段，降低能耗，提高設備使用壽命，獲得良好的經濟效益。
目前GPRS網絡在這一領域的應用使巡查工作實現了自動化。廈門四信通信科技有限公司專項開發的夜景照明遠程監控管理系統，采用先進的GPRS網絡，集計算機、通信、機電、自動控制等多種先進技術于一體，成功實現了對夜景照明系統和路燈的實時監控和管理，確保高效穩定，全天候運行。
二、項目分析
2.1 系統組成
2.1.1路燈控制終端
路燈采集控制終端由一級終端路燈控制監控柜和二級終端組成，監控柜包括工控機、電能測量單片機、多路控制板、監控板；二級終端安裝在每盞燈里，包括電力載波模塊（EPCW）和輸入輸出接口板；路燈控制終端可實時監控每盞路燈的亮滅情況、電能負荷狀態、燈桿損壞報警，漏電報警等功能。
2.1.2無線傳輸設備
四信F2103 gprs dtu采用工業DB9串口，通過232/485和路燈監控終端內的PLC相連，內插SIM數據卡通過GPRS網使得路燈監控終端和數據管理中心形成網絡通信，實現數據管理中心遠程監控路燈運行。F2103采用國際標準TCP/IP通信協議，且實現數據透傳功能，高規格的工業設計以及小巧的外形很好的融入了路燈監控一級終端內。
2.1.3數據管理中心
1） 遙控：主站計算機按設定好的經緯時間曲線自動控制全市路燈的開/關狀態，也可在主站手動控制任意的一級終端和二級終端的開/關狀態。
2） 遙測：自動巡測或隨機檢測各個終端亮燈率、電壓、電流、功率因數、有功和頻率等工作參數，在自動運行時只要終端有變化，它便立即將變化數據向主站傳輸，無須主站巡檢。
3） 遙信：對各個終端開/關狀態、故障和報警等信息的獲取，保證系統有效正常地運行。
2.2 系統總架構
F2103通過標準的232/485與路燈監控一級終端里的PLC連接通信，數據中心可采取ADSL、固定IP、專網APN接入網絡。
F2103首先進行GPRS撥號上網，然后自動向數據管理中心發起TCP連接，握手成功后開始數據透明傳輸。路燈監控終端把數據集中采集通過PLC把數據傳給F2103，F2103接到數據后即時的將數據通過GRPS網絡傳送到數據管理中心。數據管理中心將上傳的數據進行分析處理，得出直觀的結果和相應的指令通過GPRS網絡發送給F2103，F2103即時通過232/485傳送給PLC，PLC根據指令對路燈做出相應的控制處理，以此達到遠程控制路燈的效果。
1、根據經緯度精確計算出每天的日出日落時間。進而計算出每天的開關燈精確時間。對路燈運行進行合理、可靠的控制：達到節省用照明系統10%-20%用電量。
2、對路燈全年的開關時間，可以按照：臨時、周、節假日、經緯度等方式進行設計。
3、對路燈開關燈控制可按設計的時間進行合理控制：根據經緯度計算每天的日出日落時間，實現全年365天每天精確的開關燈時間，可以把全年節假日的特殊開關燈時間進行設置， 有突發事件時，可以設置臨時時間方案。使城市照明更具人性化。
4、對路燈運行狀態進行全自動的監控。
5、自動和手動遙控系統可以根據不同類型的路燈與景觀燈控制要求，把全市路燈、景觀燈分成若干個組，采用時控方案，自動遙控開/關全市全夜燈、半夜燈、市政景觀燈、樓宇景觀燈；也可以手動對各種燈型進行遙控開/關操作。控制模式可以任意添加。根據不同控制模式控制不同回路。
6、定時自動上報，手動迅測操作者可隨時手動巡測各監控終端的電壓、電流、有功功率、無功功率和功率因數等各種監測數據。上述參數定時上報。參數變化量取值范圍可以手動設置。達到變化值，下位機自動上報變化值。
7、自動計算亮燈率能根據電壓、電流、有功功率和功率因數的變化自動進行亮燈率估算。為了保證亮燈率的統計，數據采集精度優于1%。
8、查詢打印可以對各監控終端任意定時數據和年、月、日統計數據進行查詢，顯示的表格、曲線圖、均可打印。可以對任意一天的實際開關燈時間、模擬量數據日志，報警日志。日出日落時間等記錄進行查詢，顯示的表格、曲線圖、均可打印。可以對歷史故障進行查詢和打印。
9、控制方案根據不同類型的路燈、景觀燈控制要求，可以把路燈、景觀燈分別設置成不同的功能組，分別用經緯度 和節假日 的的時間控制方式進行控制。有突發時間時可設置 臨時時間方案。或者通過上位機手動，或者手機短信方式開關燈。
三、項目架構實施
3.1 傳輸模塊與路燈控制終端連接
PLC通常采用的都是232/485的通信方式，四信F2103為標準的DB9串口，支持232/485通信協議，兩者連接如下圖：
3.2 數據中心網絡接入方式分析
1.專線接入
中心采用APN專線， 所有點都采用內網固定IP客戶中心通過一條2M APN專線接入移動公司GPRS網絡，雙方互聯路由器之間采用私有固定IP地址進行廣域連接，在GGSN與移動公司互聯路由器之間采用GRE隧道。為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。用于GPRS專網的SIM卡才能進入專網APN，防止其他非法用戶的進入。
用戶在內部建立RADIUS服務器，作為內部用戶接入的遠程認證服務器（或在APN路由器內，啟用路由器本地認證功能）。只有通過認證的用戶才允許接入，用以保證用戶內部安全。
用戶在內部建立DHCP服務器（或在APN路由器內，啟用DHCP功能），為通過認證的用戶分配用戶內部地址。移動終端和服務器平臺之間采用端到端加密，避免信息在整個傳輸過程中可能的泄漏。雙方采用防火墻進行隔離，并在防火墻上進行IP地址和端口過濾。此種方案無論實時性，安全性和穩定性較前一種方案都有大大提高，適合于安全性要求較高、數據點比較多、實時性要求較高的應用環境。在資金允許的情況下之最佳組網方式。
2. ADSL撥號連接（動態公網IP地址）
中心采用ADSL等INTELNET公網連接，采用公網動態IP+DNS解析服務的。客戶先與DNS服務商聯系開通動態域名，IP MODEM(gprs dtu)先采用域名尋址方式連接DNS服務器，再由DNS服務器找到中心公網動態IP，建立連接。此種方式可以大大節約公網固定IP的費用，但穩定性受制于DNS服務器的穩定，所以要尋找可靠的DNS服務商。此種方案適合小規模應用。
3. 通過固定公網IP連接
中心采用ADSL等INTELNET公網連接，采用公網固定IP服務的。此種方案先向INT ERNET運營商申請ADSL等寬帶業務，中心有公網固定IP的。IP MODEM直接向中心發起連接。運行可靠穩定，推薦此種方案。
3.3 數據中心軟件平臺構建
中心端軟件的構建有多種方式，對于傳入數據的方式的不同，我們提供不同的軟件來幫助客戶快速地實現中心端的數據接收和現場設備的管理。
目前四信提供三種方式的中心接口：
2.對于后臺中心軟件只讀串口數據的情況，提供一個虛擬串口軟（TCP2COM），利用虛擬串口軟件可以將以太網數據轉化為串口數據，從而實現利用無線公網傳輸數據且又對現有系統不做修改的完美結合。
3.在客戶想要開發自己的數據中心時，此時我公司會提供一個動態鏈接庫，利用動態鏈接庫客戶可以很輕松的與傳輸通道進行對接，同時會提供一個的數據中心DEMO軟件，不僅開放源碼還全程協助客戶進行自己數據中心軟件和功能的開發。客戶可能通過動態鏈接庫快速開發一個靈活的，穩定的，功能齊全的終端管理和數據交互的中心軟件。
下圖為后臺中心管理軟件：
1. 路燈遍布在整個城市，采用GPRS無線遠程監控路燈方案無疑大大的提高了監控效率，同時也大大的降低了維護成本。
2. 由于路燈在城市的分布很廣，幾乎覆蓋了中心城市的各個角落，因此如果到現場對網絡參數做修改的話，那將是一個浩大的工程，四信F2103依據人性化設計可以遠程直接對網絡參數進行相應的配置，無需到現場做參數修改，達到時間和人力的合理利用。
3. 路燈監控都是全天24小時的工作狀態，需要設備狀態不正常時可以自我恢復，四信IP MODEM采用高性能工業級處理器以及看門狗等安全機制設計，保證IP MODEM(dtu) 萬一通信中斷也會自行檢測然后自動斷電重啟，保證IP MODEM(dtu) 永遠在線，通信鏈路永遠正常。
4. 目前城市的規模不斷的擴大，城市路燈建設也相應的增加，采用F2103的路燈遠程監控系統可以隨時增加新的監控點而不對現有的路燈監控系統造成任何影響，體現了系統的靈活伸縮性。
5. F2103 IP MODEM (dtu)采用標準的工業串口通信，即插即用，無需太多的專業技能和知識既能很快完成操作，且高規格的模具設計，體積小巧方便維護。
6. 目前很多監控系統需要幾個部門多層管理，F2103采用多中心設計，可同時設置5個中心監控采集現場，避免因某個中心網絡不穩定或者關閉導致無法對礦井現場進行監控而產生安全隱患。
7. 高規格材料選配，可在 -25~+65ºC、 相對濕度 95%(無凝結)環境下正常工作。
8. 多協議支持，四信IP MODEM支持透明TCP 、UDP傳輸協議和自定義應用協議等功能，給用戶更多的選擇空間。
9. 四信提供二次開發包和多語言版本數據中心服務器軟件源代碼，客戶可更具自己需要進行二次開發。增加了客戶使用的靈活性。
五、小結
GRPS路燈遠程監控系統已經得到了廣泛的應用，也獲得了很好的效果，不僅對路燈控制進行了優化，而且實現了節電節能，給智慧城市添了一把力。四信通信在智慧城市的建設中也在不斷的做著自己應該做的事情，而且在其他的很多領域例如移動POS終端、金融、供應鏈自動化、智能化運輸、工業自動化、智能建筑、智能家居、消防、公共安全、環境保護、氣象、數字化醫療、遙感勘測、軍事、空間探索、農業、林業、水務、電力、煤礦、石化等行業都不錯的表現，相信四信在物聯網的浪潮中會發揮更大的作用。
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