一種基于gprs的公共照明智能化監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能監(jiān)控系統(tǒng)，尤其涉及一種基于GPRS的公共照明智能化監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]公共照明是現(xiàn)代化城市建設(shè)重要的基礎(chǔ)設(shè)施。傳統(tǒng)的公共照明不具備電力抄表、電纜防盜等功能。隨著城市的快速發(fā)展和公共照明覆蓋的范圍逐步擴(kuò)大，對公共照明系統(tǒng)的要求正在不斷提高。GPRS是目前應(yīng)用最廣泛的無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)之一，能夠大幅提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明設(shè)計了一種基于GPRS的公共照明智能化監(jiān)控系統(tǒng)，以單片機(jī)為主控制器，可對城市內(nèi)的公共照明設(shè)施實(shí)時監(jiān)測、控制和管理，是一個典型的分散式測控、集中式管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對現(xiàn)場終端運(yùn)行狀態(tài)、電壓/電流等開關(guān)量和模擬量的檢測控制。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種基于GPRS的公共照明智能化監(jiān)控系統(tǒng)，包括監(jiān)控中心、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、地圖服務(wù)器、短消息報警器和監(jiān)控終端，所述的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、地圖服務(wù)器、短消息報警器和監(jiān)控終端均與監(jiān)控中心連接。
[0005]進(jìn)一步地，所述的監(jiān)控終端包括MCU微控制器、GPRS模塊、電纜防盜模塊、開關(guān)量檢測模塊、開關(guān)量控制模塊、電參量采集模塊、遠(yuǎn)程抄表模塊、時鐘模塊、人機(jī)接口模塊、溫度采集模塊和電源模塊；所述的GPRS模塊、電纜防盜模塊、開關(guān)量檢測模塊、開關(guān)量控制模塊、電參量采集模塊、遠(yuǎn)程抄表模塊、時鐘模塊、人機(jī)接口模塊、溫度采集模塊和電源模塊均與MCU微控制器相連。
[0006]優(yōu)選地，所述的MCU微控制器采用型號為的MSP430系列單片機(jī)。
[0007]優(yōu)選地，所述的電源模塊的型號為LM317。
[0008]優(yōu)選地，所述的開關(guān)量檢測模塊和開關(guān)量控制模塊集成在一塊PCB板上。
[0009]優(yōu)選地，所述的電參量采集模塊采用型號為SA9904B的電路芯片作為測量核心。
[0010]優(yōu)選地，所述的時鐘模塊采用型號為SD2300E的時鐘芯片。
[0011]優(yōu)選地，所述的溫度采集模塊采用型號為DS1820的數(shù)字化溫度傳感器。
[0012]優(yōu)選地，所述的GPRS通信模塊采用型號為S頂300的模塊。
[0013]優(yōu)選地，所述的監(jiān)控終端還包括通信拓展模塊，所述的通信拓展模塊采用GM8125芯片。
[0014]本發(fā)明的一種基于GPRS的公共照明智能化監(jiān)控系統(tǒng)是一個典型的分布式監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，集計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)和自動控制技術(shù)于一體。利用計算機(jī)借助一定的通信通道，對城市路燈、景觀燈等公共照明的箱式變電站、變電柜、控制柜等從站進(jìn)行測控并實(shí)現(xiàn)集中、智能化管理。通過合理設(shè)置開、關(guān)燈時間，并設(shè)置全夜燈、半夜燈運(yùn)行方式，將光控和時控融合在一起，充分達(dá)到節(jié)能效果；采用集中監(jiān)控方式后，監(jiān)控中心自動完成對各站點(diǎn)的巡測，各參數(shù)、狀態(tài)、故障告警信息會及時自動傳送至監(jiān)控中心，大幅降低人工成本及維護(hù)費(fèi)用；監(jiān)控中心與監(jiān)控設(shè)備之間通過GPRS這一核心技術(shù)進(jìn)行連接，前期投資少，見效快，后期升級、維護(hù)成本低。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)總體框架圖；
[0016]圖2為監(jiān)控終端模塊示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)敘述。
[0018]一種基于GPRS的公共照明智能化監(jiān)控系統(tǒng)，包括監(jiān)控中心、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、地圖服務(wù)器、短消息報警器和監(jiān)控終端，所述的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、地圖服務(wù)器、短消息報警器和監(jiān)控終端均與監(jiān)控中心連接。
[0019]公共照明遠(yuǎn)程智能化監(jiān)控系統(tǒng)是一個典型的分散式測控、集中式管理系統(tǒng)，可對城市內(nèi)的公共照明設(shè)施實(shí)時監(jiān)測、控制和管理。系統(tǒng)總體框架如圖1所示。系統(tǒng)全天候運(yùn)行，監(jiān)控終端實(shí)現(xiàn)智能化的按需節(jié)能照明、遠(yuǎn)程抄表、電纜防盜；監(jiān)控中心通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與監(jiān)控終端通信，對運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時查詢、監(jiān)控與報警；管理人員可實(shí)現(xiàn)消息訂閱及利用監(jiān)控網(wǎng)站實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上辦公；路燈地理信息系統(tǒng)將路燈資料、相關(guān)市政設(shè)施資料和地圖信息結(jié)合，給城市路燈監(jiān)控帶來極大方便。
[0020]監(jiān)控中心設(shè)備主要由主機(jī)、大屏幕投影儀、打印機(jī)、UPS電源等組成，監(jiān)控中心對城市各個路燈監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遙測、遙信、遙控和遙調(diào)的“四遙”功能。兩臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲柜以及連接三者的集線器構(gòu)成了監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)；兩臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和主控計算機(jī)通過另外一臺集線器連接到交換機(jī)；網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、地圖服務(wù)器、監(jiān)控中心服務(wù)器以及其他服務(wù)器通過交換機(jī)進(jìn)行信息高速交換；監(jiān)控中心服務(wù)器還通過防火墻、路由器和Internet連接在一起，以供外界通過Web方式進(jìn)行查詢訪問。
[0021]監(jiān)控終端主要包括強(qiáng)電主回路、開關(guān)電源、人機(jī)接口、通信模塊、數(shù)據(jù)采集單元、開關(guān)量控制等部分。強(qiáng)電主回路指終端電控柜體內(nèi)的電氣控制電路，由熔斷器、主接觸器、自動空氣斷路器、保護(hù)控制電路等組成，用于實(shí)現(xiàn)照明的開關(guān)燈控制和故障保護(hù)等功能；電源電路包括模擬電路電源及數(shù)字電路電源，兩部分電路互相隔離以避免干擾；人機(jī)接口用于手動控制開關(guān)、查詢現(xiàn)場狀態(tài)，顯示有關(guān)檢測的模擬量數(shù)值等；通信模塊實(shí)現(xiàn)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)功能。除此之外，監(jiān)控設(shè)備還預(yù)留了相應(yīng)的開關(guān)量和RS-485通信接口，以實(shí)現(xiàn)電纜防盜、電力抄表等輔助功能。
[0022]按照監(jiān)控設(shè)備的功能實(shí)現(xiàn)情況，以模塊化的形式設(shè)計本系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備的硬件電路。監(jiān)控終端硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。
[0023]所述的監(jiān)控終端包括MCU微控制器、GPRS模塊、電纜防盜模塊、開關(guān)量檢測模塊、開關(guān)量控制模塊、電參量采集模塊、遠(yuǎn)程抄表模塊、時鐘模塊、人機(jī)接口模塊、溫度采集模塊和電源模塊；所述的GPRS模塊、電纜防盜模塊、開關(guān)量檢測模塊、開關(guān)量控制模塊、電參量采集模塊、遠(yuǎn)程抄表模塊、時鐘模塊、人機(jī)接口模塊、溫度采集模塊和電源模塊均與MCU微控制器相連。
[0024]所述的MCU微控制器采用型號為的MSP430系列單片機(jī)。
[0025]MCU微控制器采用TI公司生產(chǎn)的MSP430系列單片機(jī)，是一種超低功耗的混合信號控制器，包括一系列器件，它們針對不同的應(yīng)用而由各種不同的模塊組成。由于系統(tǒng)所需的硬件乘法器和A/D轉(zhuǎn)換模塊都是片內(nèi)集成，使得設(shè)計簡單，布線方便，可靠性提高，而且穩(wěn)定性和抗干擾能力都有極大提高。經(jīng)過軟件的精信設(shè)計完成全部功能，實(shí)現(xiàn)精確的、始終一致的選擇性匹配保護(hù)，使配電系統(tǒng)的可靠性大幅提高。
[0026]所述的電源模塊的型號為LM317。
[0027]所述的電源模塊將220V交流電轉(zhuǎn)變?yōu)?2V直流電。12V直流電源除用作系統(tǒng)總電源外，還為中間繼電器和光照度模塊供電。5V直流電源通過變換12V直流電產(chǎn)生，主要用于液晶模塊、電參量模塊、時鐘模塊、RS-232和RS-485通信模塊、芯片74HC244、光電隔離器件等。采用美國Nat1nal公司的產(chǎn)品LM317，集調(diào)整管、基準(zhǔn)點(diǎn)煙、采樣和保護(hù)電路于一體，構(gòu)成三端可調(diào)正輸出集成穩(wěn)壓器。
[0028]所述人機(jī)接口模塊包括鍵盤、IXD顯示、監(jiān)控終端運(yùn)行狀態(tài)指示、手動/自動控制開關(guān)，方便對監(jiān)控終端的測試和維護(hù)，以及參數(shù)的即時設(shè)定、修改和顯示。
[0029]所述的開關(guān)量檢測模塊和開關(guān)量控制模塊集成在一塊PCB板上。
[0030]所述的開關(guān)量檢測模塊和開關(guān)量控制模塊集成在一塊PCB板上，通過25針并口線與主控板相連，既隔離了干擾源，又方便了系統(tǒng)的擴(kuò)展。增加一片驅(qū)動芯片74HC244，用光耦P621隔離，經(jīng)S9013放大后的信號控制繼電器的開端以解決單片機(jī)驅(qū)動能力不足的問題。將防雷二極管并聯(lián)在繼電器電感線圈兩端保護(hù)內(nèi)部電路不受損壞。
[0031]所述的電參量采集模塊采用型號為SA9904B的電路芯片作為測量核心。
[0032]所述的電參量采集模采用SAMES公司設(shè)計的三相雙向功率/能量測量集成電路芯片SA9904B作為測量核心(可測量一相、兩相和三相線路的有功電能、無功電能、電壓有效值和頻率的原始值)，外部微處理器通過芯片內(nèi)置的串行外圍設(shè)備接口 SPI(SerialPeripheral Interface)讀取原始數(shù)據(jù)，再根據(jù)芯片提供的相應(yīng)計算公式進(jìn)行計算，最后得到電參量的測量值。
[0033]所述的時鐘模塊采用型號為SD2300E的時鐘芯片。
[0034]監(jiān)控終端配置時鐘模塊，提供準(zhǔn)確的時鐘及日歷。保證當(dāng)出現(xiàn)通信故障時，監(jiān)控設(shè)備在沒有監(jiān)控中心調(diào)度的情況下獨(dú)立、準(zhǔn)確和可靠地自主工作。采用具有內(nèi)置晶振、I2C串行接口的高精度實(shí)時時鐘昔年SD2300E?？紤]到今后系統(tǒng)擴(kuò)展升級考慮，采用查詢的方式讀取SD2300E時間，且由于MSP430自帶的Flash足夠使用，并沒有使用SD2300E的EEPR0M。
[0035]所述的溫度采集模塊采用型號為DS1820的數(shù)字化溫度傳感器。
[0036]所述的溫度采集模塊實(shí)時監(jiān)測溫度。如果越限，及時向監(jiān)控中心報警，數(shù)字化溫度傳感器DS1820采用單總線協(xié)議，以9位字碼方式串行輸出。DS1820采用外部供電的方式，用MCU的P6.6模擬時序讀取DS1820的數(shù)據(jù)值。
[0037]所述的GPRS通信模塊采用型號為S頂300的模塊。
[0038]監(jiān)控終端盒監(jiān)控中心的通信是系統(tǒng)的核心部分，基于GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。GPRS模塊則是實(shí)現(xiàn)GPRS通信的關(guān)鍵部分，選用Simcom公司的S頂300模塊。系統(tǒng)構(gòu)建精簡的串口通信，只利用RXD、TXD和GND這三個信號線和MSP430通信，其它六根信號線空置，所有的控制流均通過軟件完成。MSP430F149只有P3 口具有串口第二功能，所以還需擴(kuò)展RS-232 接口。
[0039]所述的監(jiān)控終端還包括通信拓展模塊，所述的通信拓展模塊采用GM8125芯片。
[0040]監(jiān)控終端有3個模塊與主控模塊進(jìn)行異步串行通信，即GPRS通信模塊、