通信學(xué)論文-基于GSM短信息通信方式的路燈無線監(jiān)控系統(tǒng).doc

通信學(xué)論文-基于GSM短信息通信方式的路燈無線監(jiān)控系統(tǒng)摘要：要實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈設(shè)備的可靠監(jiān)控，關(guān)鍵問題是兩個(gè),一是通信問題，即如何建立一個(gè)與眾多路燈設(shè)備進(jìn)行可靠通信的通信網(wǎng)絡(luò)，二是監(jiān)控設(shè)備的可靠性，特別是監(jiān)控終端的可靠性。關(guān)鍵詞：GSM短信息通信方式路燈無線監(jiān)控系統(tǒng)近年來，我國(guó)的路燈建設(shè)取得了飛速的發(fā)展,對(duì)改善投環(huán)境,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，方便群眾生活,美化城市起了很大作用。由于路燈線路分布面太廣，雖然路燈管理部門每天都要派車進(jìn)行巡回檢查，還是經(jīng)常不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障而出現(xiàn)白天亮燈及晚上滅燈等故障。隨著社會(huì)文明的不斷發(fā)展，路燈照明作為體現(xiàn)城市面貌的功能日顯突出。一方面，社會(huì)對(duì)亮燈率及維護(hù)及時(shí)性要求不斷增強(qiáng)，一方面,路燈控制范圍日益擴(kuò)大，管理難度越來越大，成本越來越高，所以有必要對(duì)老的路燈控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。但如何建立一個(gè)高效，可靠的路燈監(jiān)控系統(tǒng)，這是需要研究的一個(gè)課題。一：路燈控制的特點(diǎn)：路燈控制設(shè)備有以下幾個(gè)特點(diǎn)，一是分布面廣且比較分散，二是數(shù)量較多，在大中城市往往要達(dá)數(shù)百個(gè)控制點(diǎn)，三是環(huán)境條件惡劣，設(shè)備處于室外，高溫，低溫，潮濕，灰塵等不利因數(shù)影響設(shè)備運(yùn)行，四是對(duì)信號(hào)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性要求不高，即在檢測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)允許有一定延遲，五是每次傳輸?shù)男畔⒘坎淮?。所以要?shí)現(xiàn)對(duì)路燈設(shè)備的可靠監(jiān)控，關(guān)鍵問題是兩個(gè),一是通信問題，即如何建立一個(gè)與眾多路燈設(shè)備進(jìn)行可靠通信的通信網(wǎng)絡(luò)，二是監(jiān)控設(shè)備的可靠性，特別是監(jiān)控終端的可靠性。二：通信方式的選擇：在我國(guó)許多城市路燈監(jiān)控系統(tǒng)中通信方式基本都采用無線方式，根據(jù)路燈控制的特點(diǎn)，我們認(rèn)為應(yīng)首先考慮無線監(jiān)控系統(tǒng)。但究竟是采用無線專網(wǎng)方式（即自建一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)）還是采用無線公網(wǎng)方式（即采用GSM短信息方式），我們對(duì)兩種方式進(jìn)行了調(diào)查和對(duì)比：1。無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍：采用無線專網(wǎng)需要自建一個(gè)發(fā)射塔，自己組成一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)，由于只有一個(gè)發(fā)射點(diǎn)，所以在信號(hào)覆蓋上存在一定問題，解決的方法，目前是架設(shè)中繼站或采用接力通信的方式。架設(shè)中繼站需要有合適的制高點(diǎn)，需要增加一定的設(shè)備，給維護(hù)也增加了困難，采用接力通信方式時(shí)容易出現(xiàn)一個(gè)接力點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)影響后面一大片，且增加了信號(hào)傳輸時(shí)間。無線公共網(wǎng)在國(guó)家投巨資建設(shè)下，其普及性和覆蓋范圍是目前任何一種無線網(wǎng)絡(luò)所不能比擬的，在西安市區(qū)中國(guó)移動(dòng)就有六百多個(gè)基站，已實(shí)現(xiàn)市區(qū)的無縫隙覆蓋，不存在死角，盲區(qū)等問題。2。數(shù)據(jù)傳輸速率：無線專用網(wǎng)常用的傳輸速率為1200波特，優(yōu)點(diǎn)是接續(xù)時(shí)間短，一般小于0.5秒，傳輸實(shí)時(shí)性好，且可實(shí)現(xiàn)群呼。采用GSM無線公共網(wǎng)短消息方式時(shí)，傳輸速率為19200波特，不需要撥號(hào)，永遠(yuǎn)在線，但需通過交換的方式與各監(jiān)控點(diǎn)連接，時(shí)間在采用專線的方式時(shí)可小于3秒，目前還沒有開通群呼功能，但由于短消息處理平臺(tái)的高速處理能力（西安市為480條每秒），可認(rèn)為數(shù)百點(diǎn)的信息可同時(shí)完成，且點(diǎn)數(shù)約多，優(yōu)越性約大，特別是當(dāng)采用監(jiān)控點(diǎn)主動(dòng)上報(bào)模式時(shí)，由于不會(huì)發(fā)生信號(hào)競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象，可允許多個(gè)信號(hào)同時(shí)上傳。3。天線和發(fā)射功率：無線數(shù)傳電臺(tái)發(fā)射功率通常在5瓦以上，有時(shí)為保證通信距離還需更大的功率，功率大使得備用電池也大，發(fā)射頻率一般在200多兆，由于頻率低，接收天線尺寸也較大，在鬧市中很不美觀。GSM無線MODEM發(fā)射功率很小，一般在0.5瓦左右，天線尺寸很?。s310CM），小功率容易作到高密度，可大大減小監(jiān)控終端的尺寸，降低監(jiān)控終端的成本，提高了可靠性。4。數(shù)據(jù)傳輸可靠性：無線專用網(wǎng)一般沒有通用的通信協(xié)議，需用戶自己開發(fā)，在低頻段電波干擾較大，有時(shí)會(huì)影響數(shù)據(jù)傳輸。公共網(wǎng)通信協(xié)議采用國(guó)際通用的通信協(xié)議，技術(shù)成熟，容易開發(fā)，GSM系統(tǒng)提供的短消息業(yè)務(wù)可讓網(wǎng)絡(luò)端知道被叫方是否收到所發(fā)的消息，如果傳輸失敗，被叫方?jīng)]有回答確認(rèn)消息，網(wǎng)絡(luò)會(huì)保留所傳消息，一旦發(fā)現(xiàn)被叫方能夠叫通時(shí)，就可以重發(fā)以確保被叫方能夠收到。5。技術(shù)和服務(wù)：無線專用網(wǎng)監(jiān)控是一種較為傳統(tǒng)的方式，技術(shù)已相當(dāng)成熟，而GSM短消息方式在監(jiān)控方面的應(yīng)用是屬于一種新興技術(shù)，缺乏大規(guī)模使用經(jīng)驗(yàn)。在服務(wù)上，無線專用網(wǎng)需自己配備維護(hù)人員和儀器，無線公共網(wǎng)則享受到電信方面的服務(wù)，不用自己配備人員和儀器。6。信號(hào)發(fā)生堵塞通信中斷問題：據(jù)中國(guó)移動(dòng)陜西移動(dòng)通信公司數(shù)據(jù)信息中心有關(guān)人士介紹，在正常情況下是不會(huì)發(fā)生阻塞現(xiàn)象的，除非發(fā)生特殊的重大事件。由于路燈監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高，即使通信暫時(shí)中斷幾分鐘，影響也不大，我們還可以增加冗余系統(tǒng)，把終端設(shè)計(jì)成即使接收不到開關(guān)燈命令，終端也可自己根據(jù)事先設(shè)計(jì)好的時(shí)間自動(dòng)運(yùn)行，也就是說，暫時(shí)的通信阻塞不會(huì)對(duì)路燈的正常運(yùn)行有影響?？紤]到路燈的運(yùn)行特點(diǎn)和一個(gè)長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展前景，如GPRS、3G等技術(shù)的不斷應(yīng)用，我們決定采用GSM無線公共網(wǎng)短消息方式建立西安的路燈監(jiān)控系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)，在投入不大的情況下，充分享受飛速發(fā)展的電信技術(shù)給我們帶來的巨大優(yōu)越性。圖一系統(tǒng)框圖三。系統(tǒng)簡(jiǎn)介：路燈監(jiān)控系統(tǒng)主要由中央控制室、監(jiān)控終端、和通信系統(tǒng)三部分組成，見圖一。1。中央控制室：中央控制室主要完成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集、處理、顯示、報(bào)警等功能。前臺(tái)監(jiān)控工作站為一臺(tái)工業(yè)控制機(jī)，通過GPS衛(wèi)星校時(shí)可為系統(tǒng)提供精確的時(shí)鐘，通過光照儀提供準(zhǔn)確的路燈開關(guān)時(shí)間，長(zhǎng)延時(shí)UPS保證供電停電時(shí)系統(tǒng)能正常工作，GSMModem在DDN專線出現(xiàn)故障時(shí)提供備用通信通道。后臺(tái)監(jiān)控工作站提供備用服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、交換機(jī)和各工作站組成局域網(wǎng)，采用瀏覽器/服務(wù)器（B/S）與客戶機(jī)/服務(wù)器（C/S）相接合的方式，服務(wù)器采用Windows2000中文版操作系統(tǒng)，并采用SQLServer7.0數(shù)據(jù)庫平臺(tái)。顯示為120英寸背投式大屏幕，通過16畫面分割器可實(shí)現(xiàn)多畫面顯示。通過路由器、DTU和DDN專線可建立和短信中心的數(shù)據(jù)通信。通過Modem可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問。2。監(jiān)控終端：監(jiān)控終端由GSMModem、天線、監(jiān)測(cè)和控制電路、各種傳感器等組成，可采集3路電壓，12路交流電流、每個(gè)電流回路的有功功率（可擴(kuò)展到24路，每個(gè)輸出回路的通斷信息，配電箱漏電電壓，變壓器油溫，電度表電量，門開關(guān)信號(hào)，終端還存儲(chǔ)有按當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度換算的日落、日出時(shí)刻表，當(dāng)上位機(jī)通信中斷時(shí)可自己開關(guān)燈。3。通信系統(tǒng)：本系統(tǒng)通信系統(tǒng)借助于數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)即GSM系統(tǒng)中的短信息服務(wù)（SMS功能），通過路由器、DTU和DDN專線建立和中國(guó)移動(dòng)短信息處理平臺(tái)的數(shù)據(jù)通信，計(jì)算機(jī)（或執(zhí)行終端）與GSM模塊之間采用符合GSM7.07標(biāo)準(zhǔn)的AT-COMMAND指令，通過標(biāo)準(zhǔn)RS232接口傳送信令和數(shù)據(jù)，空中通信協(xié)議遵循GSM7.05,在DDN專線出現(xiàn)故障時(shí)可通過備用GSMMdem傳輸信息。系統(tǒng)運(yùn)行兩年來狀