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gprs在路燈監(jiān)控中的應用
北京嘉復欣科技有限公司

　　1. 應用背景

　　當今時期的城市路燈照明系統(tǒng)，功能已不再局限于為市民提供生產、生活的照明便利，正在逐漸演變?yōu)檎故境鞘行蜗蟮囊粡埫�，已成為代表城市功能改善投資環(huán)境的重要組成部分。然而龐大的路燈照明系統(tǒng)不但會消耗大量的電能，而且還需要投入巨額的日常維護費用，這無疑將會給城市帶來電力供應和財政支出的雙重壓力。如何緩解這一矛盾，并平衡好二者之間的關系，實現(xiàn)"按需照明"，讓照明系統(tǒng)自身也產生經濟效益，顯然就成為擺在城市路燈管理者們面前的重要課題。

　　路燈監(jiān)控項目是一項系統(tǒng)工程，必須事先對其進行全面的規(guī)劃，不僅要滿足目前管理方便的需要，而且還要為今后系統(tǒng)的發(fā)展和逐步完善留有充分的余地，以避免因需求擴展時造成前期的投資無法得到有效利用的情況出現(xiàn)。我公司推出的GF-100路燈監(jiān)控系統(tǒng)，技術水平在國內處于領先水平，其不但充分考慮到了今后信息處理增長及其技術升級的適應性事宜，而且同時還實現(xiàn)了遠程監(jiān)控技術與節(jié)電技術在路燈智控系統(tǒng)內的有機融合，它是利用計算機和現(xiàn)代通訊技術，借助全面的網絡化管理對路燈的運行狀況進行遠程監(jiān)控，可以使整個路燈系統(tǒng)的運行更加穩(wěn)定可靠、自動化程度更高，通過有效的調節(jié)燈光啟閉時間，使路燈用電系統(tǒng)的綜合用電成本降低35%以上，從而極大的提高了路燈系統(tǒng)的工作質量和工作效率，為城市照明系統(tǒng)的運行、維護、擴展、節(jié)電提供全面的解決方案和強有力的技術支持，使城市照明運行管理水平邁上新的臺階。

　　2. 路燈（燈光）監(jiān)控系統(tǒng)構成

　　路燈監(jiān)控系統(tǒng)由外部路燈控制終端（RTU）、無線數據通訊系統(tǒng)、監(jiān)控中心組成。是集自動控制技術、無線數據通訊技術、地理信息數據庫技術為一體的綜合性遠程監(jiān)控系統(tǒng)。其目的是通過路燈監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)路燈三遙監(jiān)控（遙測、遙控、遙信）、實現(xiàn)路燈運行系統(tǒng)的可控性、減輕路燈維護勞動強度、靈活半夜燈景觀燈的開關控制，提高路燈運行系統(tǒng)的管理水平,以適應城市現(xiàn)代化對路燈燈光系統(tǒng)的要求，更好的幫助路燈管理部門完成對社會的服務承諾。

　　路燈監(jiān)控系統(tǒng)以路燈線路上的控制箱（開關柜）為基本監(jiān)控單位，實現(xiàn)電量參數的在線監(jiān)控、路燈線路的遠程啟/閉、線路故障在線實時告警、檢修維護的快速機制、突發(fā)事件的應急調度、遠程電量計量抄表等。

　　GF-100監(jiān)控終端安裝示意圖

　　3. 路燈監(jiān)控系統(tǒng)功能

　　(1)．實現(xiàn)時控/光控/遙控三級燈光啟/閉控制。正常工作時，路燈啟/閉根據所在特定位置經緯度和地球自轉、公轉規(guī)律所確定的時間所計算出的日出日落時間決定，自動按時開關燈，即時控又稱鐘控；光控是根據實際采集的光照強度決定是否開關燈，主要用于特殊天氣變化造成的提前變暗時隨時啟動路燈照明，當光照值恢復時自動關燈；遙控即在控制中心通過無線數據通訊遠程啟/閉路燈或按照人工預先設定好的時間自動實現(xiàn)不同路段的燈光分時開關。可以滿足在節(jié)假日活動、領導視察等應急事件時提前對路燈的啟/閉要求。

　　(2)．實現(xiàn)半夜燈、景觀燈、廣告燈啟/閉時間的可編程控制，拓展路燈運行系統(tǒng)的功效。通過編程可以對特定路段、特定時間、特定燈具提前關/閉。通過半夜燈控制以合理節(jié)省能源，其節(jié)能效果極其顯著；對分布在城市繁華路段的景觀燈可以實現(xiàn)機動靈活控制，可在任意時間段內實現(xiàn)啟/閉控制，以達到既烘托了城市燈光氣氛而又盡量減少光污染的目的。

　　(3)．通過中國移動GPRS連接整個城市路燈監(jiān)控網，定時和手動采集路燈線路的電壓、電流、功率、亮燈率等電量參數并上傳至控制中心，隨時監(jiān)控線路的運行狀況，對出現(xiàn)的線路短路、斷路、電流電壓異常超限、非正常亮燈和熄燈等故障或路燈控制箱非法開門等故障情況，在路燈監(jiān)控中心以聲光方式實時報警，改變路燈維修的被動工作方式，縮短路燈維護人員的搶修時間。并可實現(xiàn)累計電量的遠程抄表，方便電費結算。

　　(4)．建立路燈控制數據庫，自動記錄各段路燈的啟/閉時間、電壓、電流、亮燈率、累計電量、功率因數等數據，方便查詢。提供任意組合、任意時間段的查詢界面，提高路燈監(jiān)控的管理水平。

　　4. 路燈監(jiān)控終端RTU介紹

　　我公司開發(fā)研制的GF-100系列遠程路燈監(jiān)控終端在多年從事自動化監(jiān)控技術的經驗基礎上，認真分析路燈監(jiān)控終端需求特點、采用電子技術、數據通訊技術近年發(fā)展趨勢精心設計的，符合國內現(xiàn)場特點具有較高性價比的遠程控制終端，如圖3示。

　　GF-100系列路燈監(jiān)控終端核心采用MSP430單片機，該單片機是全工業(yè)級標準、具有16位RISC結構的強大功能的處理器，保證了路燈監(jiān)控終端的可靠性和充裕的擴充容量。

　　MSP430具有如下特點：

　　低電壓、超低功耗

　　MSP430系列單片機，在1.8---3.6V電壓、1MHZ的時鐘條件下運行，耗電電流（在0.1—400微安之間）因不同的工作模式而不同；具有16個中斷源，并且可以任意嵌套，使用靈活方便；用中斷請求將CPU喚醒只有6微秒，可編制出實時性特別高的源代碼；可將CPU置于省電模式，以中斷方式喚醒程序。

　　圖3 路燈監(jiān)控終端

　　強大的處理能力

　　MSP430系列單片機，為16位RISC結構，具有豐富的尋址方式（7種源操作數尋址，4種目的操作尋址）、簡潔大27條內核指令以及大量的模擬指令；大量的寄存器以及片內數據存儲器都可參加多種運算；還有高效的查表處理方法；有較高的處理速度，在8MHZ晶體驅動下，指令周期為125微秒。這些特點保證了可編制出高效率的源程序。

　　系統(tǒng)工作穩(wěn)定

　　上電復位后，首先由DCOCLK啟動CPU，以保證程序從正確的位置開始運行，保證晶體振蕩器有足夠的起振及穩(wěn)定時間。然后軟件可設置適當的寄存器的控制位來確定最后的系統(tǒng)始終頻率。如果晶體振蕩器在用作CPU時鐘MCLK時發(fā)生故障，DCO會自動啟動，以保證系統(tǒng)正常工作；如果程序跑飛，可用看門狗將其復位。

　　豐富的片內外設

　　MSP430 系列單片機都集成了較豐富的片內外設。它們分別是以下一些外圍模塊的不同組合：

　　看門狗（WDT）定時器A（Timer_A）定時器B（Timer_B）

　　比較器    串口0、1     硬件乘法器

　　液晶驅動器   10位/12位ADC   14位ADC（ADC14）

　　端口0（P0）  端口1—6（p1—p6）基本定時器

　　看門狗可以使程序失控時迅速復位，比較器進行模擬電壓的比較，配合定時器可以設計為A/D轉換器，定時器具有捕獲/比較功能，可用于計數、時序發(fā)生、PWM等。

　　方便高效的開發(fā)環(huán)境和工業(yè)級產品

　　開發(fā)環(huán)境僅為一臺PC機和一個JTAG調試器，而不需要仿真器和編程器。開發(fā)語言有匯編語言和C語言。

　　MSP430系列器件均為工業(yè)級的，運行環(huán)境溫度為-45度到+85度。

　　GF-100系列路燈監(jiān)控終端的主要特點如下：

　　 GF-100路燈監(jiān)控終端（RTU）采用工業(yè)級16位單片機MSP430為核心設計，雙CPU結構，具有較強的運算速度和程序數據存儲空間及多個通訊接口，設計集成度高，功能擴展空間大，完善的抗干擾特性能夠在強電磁干擾環(huán)境下穩(wěn)定工作。

　　  電源電壓：220V±15%；

　　電源頻率：50／60Hz±5%；

　　波形失真：無附加波形失真；

　　輸入電壓模擬量為：380V/220V。

　　   輸入電壓允許偏差：±20%。

　　   允許最大電壓總畸變率：5%。

　　   測量頻率：50±0.2Hz.

　　   功耗：小于25瓦。

　　 采用交流直接采樣技術，終端集成度高，數據采集準確。具有3相電壓、12路電流采集輸入通道，可`配接相應互感器測量不同量程電壓、電流信號，電壓、電流采集精度為1%，功率精度為1.5%。

　　 具有6路繼電器開關量輸出，可以直接控制驅動路燈控制柜中的接觸器開關，用于路燈、半夜燈、景觀燈、廣告燈控制，控制規(guī)模大。

　　 具有8路開關量輸入通道，經過設定可以作為接觸器反饋信號、門控開關、電量脈沖量輸入等。

　　 提供兩路串行接口，一路RS232、一路RS232/RS485。

　　 寬穩(wěn)工作范圍，工作溫度環(huán)境為-30℃---75℃環(huán)境濕度：90%R．H。

　　 大氣壓力：海拔2000米及以下，79.5---106.0KPa，最大風速：35米/S，最大降雨：50mm/10min。

　　 極限條件：環(huán)境溫度：-30-----75℃；相對濕度：50℃時90%。

　　 采用低功耗設計并提供備用電池供電，當主電源斷電后可自動切換到后備電池供電，將斷電信息及時通報監(jiān)控中心。

　　 內置實時硬時鐘，并提供系統(tǒng)內時間對時同步，保證路燈啟/閉的精確同步，掉電可維持運行10年以上。

　　 內置直接測量電壓和電流算法，直接計算電壓、電流、功率等電量參數，并根據設定計算亮燈率。

　　 集成操作面板，面板提供8位數字液晶顯示和5鍵觸摸輸入，可以就地讀取采集數據、功能參數設定，十分方便系統(tǒng)的維護。

　　 終端具有多種外形尺寸規(guī)格的設計，以滿足不同現(xiàn)場安裝的需求，其中針對箱外型具有完備的防塵和防雨設計，防雨等級達到IPX3級。

　　 所有對外接口，全部采用光電隔離，抗干擾能力強。

　　 電路板全部采用貼片工藝表面安裝工藝，高可靠設計。

　　 預留線路調壓控制接口、單燈檢測接口，避免路燈今后路燈控制系統(tǒng)升級出現(xiàn)投資損失。

　　 外形尺寸：普通型 300X400X130 (mm)

　　戶外型 400X530X130 (mm)

　　 設計依據的標準及規(guī)范

　　GJJ45-91 《城市道路照明設計標準》

　　GB12325-90 電能質量供電電壓允許偏差

　　GB6587.1 電子測量儀器環(huán)境試驗總綱

　　GB6587.2 電子測量儀器溫度試驗

　　GB6587.3 電子測量儀器濕度試驗

　　GB6587.4 電子測量儀器震動試驗

　　GB6587.5 電子測量儀器沖擊試驗

　　GB6587.6 電子測量儀器運輸試驗

　　GB6587.7 電子測量儀器震動試驗

　　GB6587.8 電子測量儀器電源與電壓試驗

　　GB11920-89 電站電氣部分集中控制裝置通用技術條件

狀　態(tài)：離線

公司簡介
 產品目錄

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聯(lián) 系人：	嘉復欣
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