【导读】本文以广东某市政路灯的远程控制方案为例，介绍GPRS路灯远程监控方案的实现。随着物联网城市的加速建设，现有的城市市政路灯控制系统正面临着全面升级，本方案利用GPRS无线通信技术，可用较小的成本实现整个市政路灯的远程控制。
一、基本应用场景
由于城市已经有了大量的市政路灯建设，对于这些已有的路灯系统，如果通过完全重建的方式来实现远程路灯的控制方案显然不可行，而且会造成极大的社会浪费。通过对现有系统的改造升级，并以较小的改造成本来实现路灯远程控制，才能取得较好的社会效益。本文的方案，就是针对现有市政路灯系统进行升级改造，在各路灯控制点的控制电箱中集成一个GPRS无线数据通信模块，并对电箱设备升级，用较小的成本实现整个市政路灯的远程控制，实现很好的社会效益。
二、GPRS传输方案优点
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业务平台上构建油井数据采集传输系统，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，我们选择移动的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：
1、稳定性高
与SMS短信息方式相比，GPRS DTU采用面向连接的TCP协议通信，避免了数据包丢失的现象，保证数据可靠传输。中心可以与多个监测点同时进行数据传输，互不干扰。GPRS网络本身具备完善的频分复用机制，并具备极强的抗干扰性能，完全避免了传统数传电台的多机频段“碰撞”现象。
2、实时性强
GPRS具有实时在线的特性，数据传输时延小，并支持多点同时传输，因此监控中心可以多个监控点之间快速，实时地进行双向通信，很好地满足系统对数据采集和传输实时性的要求。目前GPRS实际数据传输速率在30Kbps左右，完全能满足系统数据传输速率（≥10Kbps）的需求。
3、广泛应用
GPRS网络已经实现全国范围内覆盖，并且扩容无限制，接入地点无限制，能满足城市路灯的监控需求。
4、低成本建设
由于采用GPRS公网平台，无需建设网络，只需安装设备就即可，建设成本低；也免去了网络维护费用。
5、运营成本低
采用GPRS公网通信，全国范围内均按统一费率计费，省去昂贵的漫游费用, GPRS网络可按数据实际通信流量计费，(1分-3分/1K字节)，也可以按包月不限流量收费，从而实现了系统的低成本通信。
6、集中控制与监测
通过GPRS数据监控中心，可实现对路灯的远程控制与监测路灯运行状态，实现遥控：远程控制路灯、景观灯的开关；遥测：远程测量路灯配电柜的实际运行状态，具有三相主回路电压电流测量功能以及六条支路的电流检测；遥信：远程监测终端状态信息、电压电流过高报警信息、接触器故障信息等；遥视：远程现场视频或者照片。
7、系统的传输容量，扩容性能好
路灯监控中心要和每一个路灯监控器实现实时连接。由于路灯监控器数量众多，系统要求能满足突发性数据传输的需要，而GPRS技术能很好地满足传输突发性数据的需要；由于系统采用成熟的TCP/IP通信架构，具备良好的扩展性能，一个监控中心可轻松支持几千个路灯监控器的通信接入。
三、解决方案介绍
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模块通过IP地址或域名来访问该主机，从而进行数据通信。
（一）系统结构
系统结构示意图
1、无线GPRS路灯控制器
把睿德通GPRS DTU产品RDT-G500、510模块嵌入到路灯控制器，通过TTL、RS-232或RS-485接口与路灯控制器相连（或者使用外接式GPRS DTU终端RDT-G510、511数传终端通过RS-232或RS-485接口路灯控制器相连），监控中心的控制命令通过GPRS DTU终端的传送给路灯控制器，实现远程控制，路灯控制器采集的信息通过GPRS DTU发送到GPRS无线网络，再到internet传到控制数据中心。
2、GPRS网络
数据采集终端的数据通过移动GPRS网络与局域网上传到数据中心服务器（通过TCP/UDP协议通信传输方式）；
3、数据中心服务器
通过注册包、心跑包通信协议方式，保持与RDT-G500模块产生通信链接，使RDT-G500模块实时在线，并进行管理数据采集终端上传的数据和控制终端设备；
4、监控中心（客户端）
与服务器产生通信链接，进行对终端设备上传的数据进行解析，实现曲线、图形化监测，以及图形化对终端设备控制，实现双向监控。不同的用户可以管理不同数据采集终端；
（二）GPRS DTU终端说明
系统采用睿德通GPRS DTU产品RDT-G500、510模块。产品基于移动的GPRS网络，具有高性能、高可靠及抗干扰能力强等特点，提供标准TTL/RS232/RS485接口, 可以直接与PC、单片机系统、RTU测控终端、PLC、GPS接收机、数据集中器等设备连接，具有远程诊断、测试、监管功能，满足各行业调度或控制中心与众多远端站点之间的数据采集和控制。
1、产品概述
RDT-G500嵌入式GPRS DTU模块是一款使用GPRS进行无线数据传输的设备。支持PPP、TCP、UDP、DNS等众多复杂网络协议和SOCKET插口标准，为用户提供自定义协议全透明数据传输和本公司协议传输两种模式。同时支持点对点、点对多点、设备间、设备与中心间等各种不同的通讯模式。用户不用关心复杂的网络通信协议、通过串行口，就可以进行无线数据收发，让你的设备随时随地接入Internet。
RDT-G500嵌入式GPRS DTU模块支持TCP和UDP两种报文格式，用户可以自由选择。该设备在工业温度(-40℃~+85℃) 范围内稳定工作，产品广泛应用于电力监控、数据采集/传输、水污染监控、森林防火、气象数据采集、远程抄表、ATM机、彩票投注机、油田等领域等各个行业领域。无需任何布线就可以解决野外数据传输的难题，只要有GPRS网络的地方、RDT-G500就可以为你提供无线数据传输服务。
2、产品特性：
RDT-G500根据设置好的工作参数，无需其它任何设备，上电自动拨号上网，自动连接服务器；数据双向全透明传输，用户无需了解复杂的TCP/IP 、PPP 、FTP 等数据协议。
支持固定IP或DNS域名访问，支持主服务器与备用服务器的连接自动切换，支持 TCP、UDP 通讯方式。一旦主服务器出现问题，自动连接到备用服务器。
支持图形界面、串口配置指令、远程GPRS与短信多种方式对DTU进行参数配置。
RDT-G500是业内体积最小、厚度最薄、功能超强的嵌入式GRPS收发模块,具有很高的性价比。
采用翻盖式SIM卡座，可靠连接。
内置看门狗技术，抗干扰能力强，保证设备可靠运行。
支持永久在线或唤醒在线：永久在线：加电之后一直和数据中心保持连接，断线自动重连；唤醒在线：加电后自动上线，5分钟内没有数据传输即下线，下线后接到唤醒短信或电话的时候即上线，唤醒上线后5分钟内没有数据传输即下线。
用户可设置心跳间隔、保持设备长期在线。
由于信号不好、中心关闭等引起的断线，DTU保证在条件恢复后自动重连。
IO 开关量功能：具有两路开关量输入，两路开关量输出。可以通过远程来控制与读取。可设置报警状态阀值，并可设置报警是否自动上报报警信号功能，输入可以设置报警信息。
支持专用 APN，数据中心支持固定 IP 与动态域名解析。
支持点对点、点对多点联网方式。
工作频率：850/900/1800/1900MHz，可适用于全球所有国家（包括南北美洲）。
支持TTL、232、485通讯接口，波特率可选择，从1200 到115200bps。
通过片内bootloader装载程序实现串口编程(ISP)，方便升级。随时享用新功能。
Ø RDT-G500内有FLASH存贮器，一次设置，永久有效,掉电不丢失
3、性能指标
（1）支持四频GSM/GPRS 850/900/1800/1900MHz无线网络
（2）天线接口：SMA阴头连接器
（3）支持TTL电平、RS-232、RS-485串行接口，客户出厂时可以先配置
（4）采用推拉式手机SIM卡座
（5）供电电压范围：+4.5Vdc～+26Vdc/2A(典型供电5Vdc、12Vdc、24Vdc)
（6）通信时电流<250mA、空闲时<30mA、断电休眠时<10uA，模块在突发模式下的最大负载电流有1.6A
（7） 工作环境温度：-40℃~+85℃
（8）尺寸：长45mm、宽55mm、高8mm
四、使用该系统带来的好处
1、提高亮灯率
系统投运后可以随时发现路灯运行中出现的问题，随时处理，提高亮灯率。
2、节约能源，减少电费支出
在系统投入使用后，可在深夜行人稀少和交通量减少的情况下，执行“隔一亮一”或“隔二亮一”的照明方式，既给夜间出行的行人带来主便又能节约大量的电费支出。在实现单控后，由于隔盏关灯进行控制一般是通过敷设双线电缆实现的，现在最少还能节约50%的电缆成本及其施工费用。这对现有系统的改造十分方便，无须敷设额外线缆。
3、延长灯具寿命
采用路灯智能控制终端智能调压方式节能运行后，可保持每盏灯电压相对稳定，尤其是在后半夜电压升高的情况下。据测试，正常电压（220V）情况下，钠灯电压为100V，电压升高后（230V-240V），钠灯电压可升至120V-150V；正常电压环境下降压节能运行后，钠灯电压一般为85V，电压升高环境下，钠灯电压可保持在100V左右。从理论和实际使用环境，采用调压控制节能可以延长路灯使用寿命。因此，调节电压方式具有双重节能的效果。
4、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；利用动态实时模拟显示屏，监视全市路灯，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。
来源：深圳市睿德通电子科技有限公司
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