一種基于gprs的公共照明智能化監控系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種智能監控系統，尤其涉及一種基于GPRS的公共照明智能化監控系統。
【背景技術】
[0002]公共照明是現代化城市建設重要的基礎設施。傳統的公共照明不具備電力抄表、電纜防盜等功能。隨著城市的快速發展和公共照明覆蓋的范圍逐步擴大，對公共照明系統的要求正在不斷提高。GPRS是目前應用最廣泛的無線數據傳輸技術之一，能夠大幅提高網絡資源的利用率。
【發明內容】
[0003]本發明設計了一種基于GPRS的公共照明智能化監控系統，以單片機為主控制器，可對城市內的公共照明設施實時監測、控制和管理，是一個典型的分散式測控、集中式管理系統，實現了對現場終端運行狀態、電壓/電流等開關量和模擬量的檢測控制。
[0004]為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案:一種基于GPRS的公共照明智能化監控系統，包括監控中心、數據庫服務器、網絡服務器、地圖服務器、短消息報警器和監控終端，所述的數據庫服務器、網絡服務器、地圖服務器、短消息報警器和監控終端均與監控中心連接。
[0005]進一步地，所述的監控終端包括MCU微控制器、GPRS模塊、電纜防盜模塊、開關量檢測模塊、開關量控制模塊、電參量采集模塊、遠程抄表模塊、時鐘模塊、人機接口模塊、溫度采集模塊和電源模塊；所述的GPRS模塊、電纜防盜模塊、開關量檢測模塊、開關量控制模塊、電參量采集模塊、遠程抄表模塊、時鐘模塊、人機接口模塊、溫度采集模塊和電源模塊均與MCU微控制器相連。
[0006]優選地，所述的MCU微控制器采用型號為的MSP430系列單片機。
[0007]優選地，所述的電源模塊的型號為LM317。
[0008]優選地，所述的開關量檢測模塊和開關量控制模塊集成在一塊PCB板上。
[0009]優選地，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]優選地，所述的時鐘模塊采用型號為SD2300E的時鐘芯片。
[0011]優選地，所述的溫度采集模塊采用型號為DS1820的數字化溫度傳感器。
[0012]優選地，所述的GPRS通信模塊采用型號為S頂300的模塊。
[0013]優選地，所述的監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]本發明的一種基于GPRS的公共照明智能化監控系統是一個典型的分布式監控和數據采集系統，集計算機技術、現代通訊技術和自動控制技術于一體。利用計算機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、控制柜等從站進行測控并實現集中、智能化管理。通過合理設置開、關燈時間，并設置全夜燈、半夜燈運行方式，將光控和時控融合在一起，充分達到節能效果；采用集中監控方式后，監控中心自動完成對各站點的巡測，各參數、狀態、故障告警信息會及時自動傳送至監控中心，大幅降低人工成本及維護費用；監控中心與監控設備之間通過GPRS這一核心技術進行連接，前期投資少，見效快，后期升級、維護成本低。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明的系統總體框架圖；
[0016]圖2為監控終端模塊示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合【具體實施方式】對本發明的技術方案進行詳細敘述。
[0018]一種基于GPRS的公共照明智能化監控系統，包括監控中心、數據庫服務器、網絡服務器、地圖服務器、短消息報警器和監控終端，所述的數據庫服務器、網絡服務器、地圖服務器、短消息報警器和監控終端均與監控中心連接。
[0019]公共照明遠程智能化監控系統是一個典型的分散式測控、集中式管理系統，可對城市內的公共照明設施實時監測、控制和管理。系統總體框架如圖1所示。系統全天候運行，監控終端實現智能化的按需節能照明、遠程抄表、電纜防盜；監控中心通過GPRS無線網絡技術與監控終端通信，對運行參數進行遠程實時查詢、監控與報警；管理人員可實現消息訂閱及利用監控網站實現網上辦公；路燈地理信息系統將路燈資料、相關市政設施資料和地圖信息結合，給城市路燈監控帶來極大方便。
[0020]監控中心設備主要由主機、大屏幕投影儀、打印機、UPS電源等組成，監控中心對城市各個路燈監控設備進行遠程控制，實現系統的遙測、遙信、遙控和遙調的“四遙”功能。兩臺數據庫服務器、數據存儲柜以及連接三者的集線器構成了監控系統的數據庫子系統；兩臺數據庫服務器和主控計算機通過另外一臺集線器連接到交換機；網絡服務器、地圖服務器、監控中心服務器以及其他服務器通過交換機進行信息高速交換；監控中心服務器還通過防火墻、路由器和Internet連接在一起，以供外界通過Web方式進行查詢訪問。
[0021]監控終端主要包括強電主回路、開關電源、人機接口、通信模塊、數據采集單元、開關量控制等部分。強電主回路指終端電控柜體內的電氣控制電路，由熔斷器、主接觸器、自動空氣斷路器、保護控制電路等組成，用于實現照明的開關燈控制和故障保護等功能；電源電路包括模擬電路電源及數字電路電源，兩部分電路互相隔離以避免干擾；人機接口用于手動控制開關、查詢現場狀態，顯示有關檢測的模擬量數值等；通信模塊實現設備的聯網功能。除此之外，監控設備還預留了相應的開關量和RS-485通信接口，以實現電纜防盜、電力抄表等輔助功能。
[0022]按照監控設備的功能實現情況，以模塊化的形式設計本系統監控設備的硬件電路。監控終端硬件結構框圖如圖2所示。
[0023]所述的監控終端包括MCU微控制器、GPRS模塊、電纜防盜模塊、開關量檢測模塊、開關量控制模塊、電參量采集模塊、遠程抄表模塊、時鐘模塊、人機接口模塊、溫度采集模塊和電源模塊；所述的GPRS模塊、電纜防盜模塊、開關量檢測模塊、開關量控制模塊、電參量采集模塊、遠程抄表模塊、時鐘模塊、人機接口模塊、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。
[0025]MCU微控制器采用TI公司生產的MSP430系列單片機，是一種超低功耗的混合信號控制器，包括一系列器件，它們針對不同的應用而由各種不同的模塊組成。由于系統所需的硬件乘法器和A/D轉換模塊都是片內集成，使得設計簡單，布線方便，可靠性提高，而且穩定性和抗干擾能力都有極大提高。經過軟件的精信設計完成全部功能，實現精確的、始終一致的選擇性匹配保護，使配電系統的可靠性大幅提高。
[0026]所述的電源模塊的型號為LM317。
[0027]所述的電源模塊將220V交流電轉變為12V直流電。12V直流電源除用作系統總電源外，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公司的產品LM317，集調整管、基準點煙、采樣和保護電路于一體，構成三端可調正輸出集成穩壓器。
[0028]所述人機接口模塊包括鍵盤、IXD顯示、監控終端運行狀態指示、手動/自動控制開關，方便對監控終端的測試和維護，以及參數的即時設定、修改和顯示。
[0029]所述的開關量檢測模塊和開關量控制模塊集成在一塊PCB板上。
[0030]所述的開關量檢測模塊和開關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，又方便了系統的擴展。增加一片驅動芯片74HC244，用光耦P621隔離，經S9013放大后的信號控制繼電器的開端以解決單片機驅動能力不足的問題。將防雷二極管并聯在繼電器電感線圈兩端保護內部電路不受損壞。
[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置的串行外圍設備接口 SPI(SerialPeripheral Interface)讀取原始數據，再根據芯片提供的相應計算公式進行計算，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]監控終端配置時鐘模塊，提供準確的時鐘及日歷。保證當出現通信故障時，監控設備在沒有監控中心調度的情況下獨立、準確和可靠地自主工作。采用具有內置晶振、I2C串行接口的高精度實時時鐘昔年SD2300E。考慮到今后系統擴展升級考慮，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的數字化溫度傳感器。
[0036]所述的溫度采集模塊實時監測溫度。如果越限，及時向監控中心報警，數字化溫度傳感器DS1820采用單總線協議，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的數據值。
[0037]所述的GPRS通信模塊采用型號為S頂300的模塊。
[0038]監控終端盒監控中心的通信是系統的核心部分，基于GPRS無線數據傳輸技術。GPRS模塊則是實現GPRS通信的關鍵部分，選用Simcom公司的S頂300模塊。系統構建精簡的串口通信，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，所以還需擴展RS-232 接口。
[0039]所述的監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]監控終端有3個模塊與主控模塊進行異步串行通信，即GPRS通信模塊、