專利名稱：：路燈景觀燈遠程監控裝置的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一種信號控制裝置，尤其是涉及一種采用GPRS通訊技術對路燈景觀燈進行遠程監控的裝置。技術背景路燈景觀燈是城市形象的標志，是城市的窗口，也是城市建設中必需的公用基礎設施。城市照明是關系到市民切身利益的重要環節，直接反映了城市的建設水平和市容風貌，路燈景觀燈的控制和管理水平更顯示出城市的現代化程度。我國目前的路燈景觀燈監控系統總體來說技術還比較落后。由于傳統的路燈景觀燈照明控制方式沒有遠程數據采集和通訊功能，無法實現集中監控，因此其運行和操作結果不能集中監視、記錄和統計，達不到量化管理的要求。傳統的控制方式中，設備是否正確動作、電纜是否被盜、工作是否正常等無法及時知道，只有靠大量工作人員巡視、市民報修等手段來了解。隨著近年來城市路燈、景觀燈數目的快速擴展，設備巡視的工作量也越來越大，在節假日及特殊情況需要保證全市亮化率的時候，路燈局全局人員上線巡視尚滿足不了要求。同時由于人工巡視存在巡視周期問題，無、泉及時掌握設備故障情況，從而導致故障得不到迅速處理，亮燈率、故障率等數據也無法實時統計。為此已有不少監控設備的相關報道。中國專利CN2152364提供一種路燈設施的自動監控裝置，由電臺、調制解調器、終端舉元、開關電源和路燈配電箱組成。電臺連接調制解調器、調制解調器通過接口連接終端單元，電臺收到主控臺發來的信號，將此信號通過調制解調器送入終端單元，實現檢測數據及控制配電箱的功能。本實用新型便于監控，各配電箱相互無影響。中國專利CN101035401提供路燈智能監控系統一種以低壓電力線載波為傳輸控制信號的路燈智能監控系統由微處理器和編解碼專用芯片及其外圍電路所組成，它將開關燈的操作，路燈的調光操作以及路燈的好壞檢測融為一體，實現一個路燈智能監控器可以管理59049盞路燈，可以任意開或關哪盞燈就開關哪盞燈，可以對哪盞燈調光就哪盞燈調光，又可以檢測59049盞路燈中哪盞燈的好壞，路燈智能監控系統在路燈智能控制模塊的配合下實現對路燈的智能化管理。中國專利CN2724353提供一種城市公共照明燈光監控管理裝置，包括監控中心、手持終端和路燈開關箱內的路燈監控終端RTU，監控中心是一個由中心服務器、無線報警終端、GIS工作站及監控工作站組成的局域網，無線報警終端與手持終端通過無線通訊傳輸方式建立通訊，GIS工作站和監控工作站與路燈監控終端RTU可以通過無線通訊傳輸方式，路燈監控終端RTU與控制路燈的電氣設備相連，路燈監控終端RTU還具有單燈檢測的接口，可以接駁至少一路單燈檢測終端。本實用新型的城市公共照明燈光監控管理裝置，能實現路燈、城市景觀燈、泛光照明燈的聯合監控，實現城市燈光網的安全、可靠、高效運行，提高了工作效益，節約路燈巡視和值班人員以及造成的費用。
發明內容本發明的目的在于針對現有的路燈監控上存在的問題，提供一種路燈景觀燈遠程監控裝置，以便通過基于GPRS技術的路燈景觀燈遠程監控終端的實時監控，可實時巡檢各路燈站點的工作情況，包括當前電壓、電流以及電能值和開關燈狀態等；當路燈站點出現故障時，信息能夠很快反映到監控中心進行報警處理，從而使得故障能夠盡快得到處理，保證路燈處于良性狀態；同時檢測電纜是否被盜的功能，當電纜出現盜割時，能及時向監控中心報警。本發明設有主控模塊、開關量控制檢測模塊和GPRS模塊，主控模塊設有微處理器、電源模塊和時鐘模塊，時鐘模塊通信端連接到微處理器的I/O端口。開關量控制檢測模塊控制端外接交流接觸器電磁線圈端，開關量控制檢測模塊檢測端端外接交流接觸器常開常閉觸點，開關量控制檢測模塊通信端連接到微處理器的I/O端口，GPRS模塊通信端通過RS232接口接微處理器的異步串行接口。在開關量控制檢測模塊控制端可設鐘控模塊，鐘控模塊輸出端連接到開關量控制檢測模塊控制端。在主控模塊的電參量檢測端口可設電參量檢測模塊，電參量檢測模塊輸入端外接現場配電柜中的電流互感器，電參量檢測模塊輸出端連接到主控模塊的電參量檢測端口。在主控模塊的異步串行接口可設有電纜防盜模塊，電纜防盜模塊檢測端外接到220V電源接口，電纜防盜模塊通信端連接到主控模塊的異步串行接口。在微處理器的I/O端口可設有溫度采集模塊，溫度采集模塊通信端連接到微處理器的I/O端口。在微處理器的I/O口還可設有液晶顯示及按鍵輸入模塊，液晶顯示及按鍵輸入模塊連接到微處理器的I/O口。所述的時鐘模塊、溫度采集模塊和液晶顯示及按鍵輸入模塊安裝在主控模塊的正面，開關量控制檢測模塊、電參量檢測模塊、電纜防盜模塊、GPRS模塊安裝在主控模塊的側面。以GPRS通信的方式與監控中心監控系統相連。從路燈遠程測控系統產生時起，通訊就在其中起著十分重要的作用，它是實現遠程測控的基礎。在路燈遠程測控系統的發展過程中，許多不同的通訊方式被相繼采用，所取得的效果也各有不同。從通訊方式上來說，主要分為有線通訊和無線通訊。有線通訊具有傳輸可靠和傳輸容量大的特點，但有線通訊方式只適應于小范圍小區域的監控系統，對大城市的全局監控管理采用有線通訊方式幾乎是不可能的，可以想象在一個大城市里布放一套監控傳輸通訊網絡將是一件多么費錢費力費時的事，而且，其固定性又無法解決城市布局迅速發展變化的要求。在
背景技術：
部分中所引用的中國專利CN101035401所述的電力線載波通訊，其缺點是易受電力線強磁場干擾，通信環境惡劣，信號衰減強、時變性大等。與現有的各種有線通訊方式相比，本發明所采用的無線通訊具有以下其特有的適用于遠程測控領域的優點1)成本廉價由于有線通信方式的建立必須架設電纜，或挖掘電纜溝，因此需要大量的人力和物力；而采用無線通訊方式，則只需要在每個終端連接無線數傳模塊就可以了。相比之下用無線通訊方式，節省了人力物力，投資是相當節省的。2)建設工程周期短采用有線的方式，必須架設長距離的電纜或者挖掘漫長的電纜溝，這個工程周期可能就需要數個月的時間，而用無線通訊的方式，工程周期只需要幾天或者幾周就可以。3)適應性好有線通訊的局限性太大，在遇到一些特殊的應用環境，比如遇到山地、湖泊、林區等特殊的地理環境或是移動物體等布線比較困難的應用環境時，將對有線網絡的布線工程有著極強的制約力，而用無線通訊方式將不受這些限制。4)擴展性好在用戶組建好一個通訊網絡之后，常常因為系統的需要增加新的設備。如果采用有線的方式，需要重新布線，施工比較麻煩，而且還有可能破壞原來的通訊線路，但是如果采用無線通訊方式，只需將新增設備與無線數傳模塊相連接就可以實現系統的擴充。5)設備維護上更容易實現有線通訊鏈路的維護需沿線路檢査，當出現故障時，一般很難及時找出故障點，而采用無線通訊方式只需維護無線數傳模塊，出現故障時則能快速找出原因，恢復線路正常運行。在
背景技術：
部分中所引用的中國專利CN2152364所述的無線數傳電臺的通信方式，其頻率資源、帶寬、功率、架設天線、接力、可維護性以及環境穩定性等無線大容量私網難以解決的問題是其應用中的最大難題。綜上所述，在路燈遠程測控系統中采用有線通訊方式存在著許多難以避免的問題，而數傳電臺等無線通訊技術又都有一些不足之處。所以本發明的遠程監控技術方案采用GPRS通信技術，具有如下的優點-1)價格合理，資源利用率高。GPRS引入了分組交換的傳輸模式，使得用戶只有在發送或接收數據期間才占用資源，這意味著多個用戶可高效率地共享同一無線信道，從而提高了資源的利用率。GPRS通訊采取按流量計費的方式，體現了"得到多少、支付多少"的原則。2)傳輸速率高，實時性好，數據量大。GPRS可提供高達115kbit/s的傳輸速率。3)接入時間短。分組交換接入時間少于1秒，能提供快速及時的連接，可大幅度提高一些事務(如信用卡核對、遠程監控等)的效率，并可使己有的Internet應用(如E-mail、網頁瀏覽等)操作更加便捷、流暢。4)基于IP協議，可提供強大的Internet接入能力。5)永遠在線，可靠性高，抗干擾能力強。無論從建設周期、建設費用和運行費用，還是系統的可靠性、穩定性和技術的先進性等用戶比較關心的角度而一言，GPRS技術在遠程的分散數據采集應用領域具有很大的優越性。GPRS無線通訊方式具有覆蓋范圍大、實時性好、免網絡維護、傳輸速率快、數據量大、按流量計費和可以接入Internet等優點，因此，在分布范圍較廣，數據采集點多，實時性要求較高的場合，GPRS通訊技術比較合適，同時它也符合遠程測控領域的發展趨勢，那就是測控網絡和信息網絡的融合。采用本發明的技術方案，可以實時監控路燈景觀燈運行狀態，并可以與監控中心進行遠程GPRS通信，完成"遙調"、"遙測"、"遙信"和"遙控"等"四遙"功能。同時用戶也可以通過路燈景觀燈遠程監控終端人機交互界面現場查詢路燈景觀燈運行狀態。所設計的遠程監控裝置可以根據監控中心發出的開關燈時間表進行自動開關燈控制，同時可以獲取現場線蹄電壓、電流以及電能值、開關燈狀態和環境溫度，將其上傳至監控中心。另外本發明還具有路燈、景觀燈電纜智能報警系統，可有效地防止市政照明系統的電力線纜被剪斷、盜竊、破壞。所設計的路燈景觀燈遠程監控裝置不僅有監控的功能，還留出了遠程抄表通訊接口，可以改變以往人工抄表帶來的開銷大、不方便控制、偷電等諸多問題。裝置內配有主控與鐘控兩種模塊，在現場主控出現故障時也可以自動控制。圖l為本發明實施例的電路組成原理框圖。圖2為本發明實施例主控模塊的微處理器和電源模塊電路組成原理圖。圖3為本發明實施例主控模塊的液晶顯示及按鍵輸入模塊、時鐘模塊和溫度模塊電路組成原理圖。圖4為本發明實施例主控模塊的通信模塊電路組成原理圖。圖5為本發明實施例電參量采集模塊電路組成原理圖。圖6為本發明實施例開關量控制檢測模塊的開關量控制模塊電路組成原理圖。圖7為本發明實施例開關量控制檢測模塊的開關量檢測模塊電路組成原理圖。圖8為本發明實施例鐘控模塊的主CPU和電源電路組成原理圖。圖9為本發明實施例鐘控模塊的按鍵、顯示、時鐘模塊電路組成原理圖。圖10為本發明實施例鐘控模塊的開關量控制電路組成原理圖。具體實施方式參見圖l，本發明設有主控模塊l、鐘控模塊2、開關量控制檢測模塊3、電參量檢測模塊4、電纜防盜模塊5、GPRS模塊6、時鐘模塊7、溫度采集模塊8和液晶顯示及按鍵輸入模塊9，鐘控模塊2輸出端連接到開關量控制檢測模塊3控制端，開關量控制檢測模塊3控制端外接交流接觸器電磁線圈端，開關量控制檢測模塊3檢測端端外接交流接觸器常開常閉觸點，開關量控制檢測模塊3通信端連接到主控模塊1的I/0端口，電參量檢測模塊4輸入端外接電流互感器，電參量檢測模塊4輸出端連接到主控模塊1的電參量檢測端口，電纜防盜模塊5檢測端外接到220V電源接口，電纜防盜模塊5通信端連接到主控模塊1的異步串行接口1，GPRS模塊6通信端連接到主控模塊1的RS232接口，時鐘模塊7連接到主控模塊的I/O端口，溫度采集模塊8連接到主控模塊的I/O端口，液晶顯示及按鍵輸入模塊9連接到主控模塊的I/0口。主控模塊1用于經由開關量控制檢測模塊3和電參量檢測模塊4檢測的開關量、模擬量進行數據處理，并可以通過GPRS模塊6與監控中心監控系統進行通信；鐘控模塊2用于當主控模塊1出現故障時對開關量控制檢測模塊3進行控制；開關量控制檢測模塊3用于對外接的交流接觸器進行控制并采集其開關狀態；電參量檢測模塊4用于檢測線路電壓及電流；電纜防盜模塊5用于檢測電纜是否出現盜割；GPRS模塊6負責主控模塊1與監控中心監控系統進行通信；時鐘模塊7為主控模塊1提供精確時間，可以使主控模塊1對路燈景觀燈進行精確的開關控制；溫度采集模塊8檢測現場環境溫度。開關量控制檢測模塊3的開關量通信接口用DB25針串口線連接到主控模塊1的開關量控制檢測通信接口；電參量檢測模塊4的開關量通信接口用DB25針串口線連接到主控模塊1的電參量檢測接口；電纜防盜模塊5的通信接口用DB9針串口線連接到主控模塊1的電纜防盜模塊通信接口；GPRS模塊6的通信接口用DB9針串口線連接到主控模塊1的GPRS模塊通信接口；鐘控模塊2的開關量控制接口用直徑0.75mm的導線連接到開關量控制檢測模塊3的開關量控制接口；時鐘模塊7、溫度采集模塊8和液晶顯示及按鍵輸入模塊9安裝在主控模塊1面板的正面。參見圖2，外接12V的開關電源經過接口PWR連接到LM317T穩壓集成電路U1，經過Rl與R2轉換成5V電壓作為液晶顯示器、RS232通訊接口、RS485通訊接口及電參量采集模塊的供電電源，5V電壓再經過RH5RL33AA集成電路U2轉換成3.3V電壓，作為微處理器MSP430F149的供電電源。CATU61集成電路U6連接到微處理器MSP430F149上，JTAG連接到微處理器MSP430F149上用于程序的燒寫。參見圖3，按鍵Sl、S2、S3和S4連接到MSP430F149微處理器的8255A集成電路U3的接口，液晶顯示器也連接到MSP430F149微處理器的8255A集成電路U3的接口，按鍵S1、S2、S3和S4控制液晶顯示器的界面。SD2300時鐘集成電路U5連接到MSP430F149微處理器的接口用于數據交換，讀取當前的實時時間。DS18B20溫度集成電路U4連接到MSP430F149微處理器的接口進行數據交換，用于讀取當前的溫度。參見圖4，接收信號和發送信號由MSP430F149微處理器發送，接收信號和發送信號中的一路連接到GM8125集成電路U7，GM8125集成電路U7再把信號擴展成兩路分別傳輸到MAX485集成電路U8和MAX232集成電路U9，接收信號由RS485通訊接口連接到MAX485集成電路U8和由RS232接口連接到MAX232集成電路U9，MAX485集成電路U8和MAX232集成電路U9連接到GM8125集成電路U7，再由GM8125集成電路U7連接到MSP430F149微處理器，發送信號由MSP430F149微處理器連接到GM8125集成電路U7，再通過GM8125集成電路U7連接到MAX485集成電路U8和MAX232集成電路U9，MAX485集成電路U8再連接到RS485通訊接口，MAX232集成電路U9再連接到RS232通訊接口。另一路接收信號和發送信號連接到MAX232集成電路mO，接收信號由GPRS信號發送到MAX232通訊接口連接到MAX232集成電路U10，MAX232集成電路U10連接到MSP430F149微處理器，發送信號由MSP430F149微處理器連接到MAX232集成電路U10，再通過MAX232集成電路U10連接到RS232通訊接口。參見圖5，電流信號由電流互感器連接到DB25針的接口JP3，DB25針的接口JP3把信號傳輸到CD4052集成電路U12、U13、U14，選通其中的電流信號由CD4052集成電路U12、U13、U14連接到SA9卯4B集成電路Ull，SA9904B集成電路Ull再連接到MSP430F149微處理器進行數據交換。電壓信號由電壓互感器連接到DB9針的接口JP2，DB9針的接口JP2把信號傳輸到SA9904B集成電路Ull,SA9904B集成電路Ull連接到MSP430F149微處理器進行數據采集。參見圖6，開關信號由接口JP1和JP2接到P521光偶U3和U4，P521光偶U3和U4把采集到的信號通過DB25針接口JP4傳輸到MSP430F149微處理器。參見圖7，當主控模塊的選擇開關打到手動檔位時，開關量控制模塊由主控模塊的開關控制。當主控模塊的選擇開關打到自動控制檔位時，開關量控制模塊由主控模塊控制。通過DB25針接口JP4，MSP430F149微處理器把控制信號發送到74HC244集成電路U5，74HC244集成電路U5連接到P621光偶U6,P621光偶U6再把開關信號傳輸到電磁繼電器DC1、DC2、DC3和DC4控制電磁繼電器的通斷，再把通斷信號通過接口JP1，實現對開關量的控制。參見圖8，外接的CAT1161芯片的復位端經過下拉電阻R7接地，同時連接到AT89S52微處理器；CAT1161芯片的時鐘線和數據線分別連接到AT89S52微處理器。外接12V電源經過IN4148穩壓管D1以及濾波電容C4、C5連接到LM317穩壓集成電路U3，經過R8與R9轉換成5V電壓作為按鍵、顯示、時鐘模塊、復位電路和AT89S52微處理器的供電電源。參見圖9，按鍵S1、S2連接到AT89S52微處理器的接口，數碼管LED1-LED6經過三極管Q1-Q6連接到AT89S52微處理器的位選接口，數碼管LED1-LED6同時連接到驅動U5，驅動U5連接到連接到AT89S52微處理器的段選接口。時鐘芯片U4的串行通信口經過上拉電阻R11-R14連接+5V電源，同時連接到AT89S52微處理器。時鐘芯片U4、按鍵S1、S2控制數碼管顯示界面。參見圖IO，控制信號由AT89S52微處理器發送，控制信號連接到74HC244驅動U6，74HC244驅動U6連接到P621-4光耦U7，P621-4光耦U7通過限流電阻R25-R28以及放大三極管Q7-Q10連接到DCSSR繼電器DC1-DC4內部線圈的一端，通過保護二極管D2-D5連接到DCSSR繼電器DC1-DC4內部線圈的另一端，該端連接到+12Vcc上。電源模塊的標號、稱值和元器件名稱參見表l。表l電源模塊標號稱值^元器件名稱PWR接口Cl470uf/25V電解電容C2104電容C3100uF/16V電解電容C4224電容C510uF/16V電解電容C6掘電^*Dl1N4148二極管FlFUSE保險絲Rl240R電阻R2750R電阻UlLM317T穩壓芯片<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>主CPU模塊的標號、稱值和元器件名稱參見表2。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>按鍵輸入和顯示模塊的標號、稱值和元器件名稱參見表3。表3按鍵輸入和顯示模塊<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>通訊模塊的標號、稱值和元器件名稱參見表4。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>電參量采集的標號、稱值和元器件名稱參見表5。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>開關量檢測的標號、稱值和元器件名稱參見表6。表6<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>開關量控制的標號、稱值和元器件名稱參見表7。表7<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>主CPU、電源模塊的標號、稱值和元器件名稱參見表8。表8<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>時鐘、按鍵和顯示模塊及開關量控制模塊的標號、稱值和元器件名稱參見表9。表9<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>權利要求1.路燈景觀燈遠程監控裝置，其特征在于設有主控模塊、開關量控制檢測模塊和GPRS模塊，主控模塊設有微處理器、電源模塊和時鐘模塊，時鐘模塊通信端連接到微處理器的I/O端口；開關量控制檢測模塊控制端外接交流接觸器電磁線圈端，開關量控制檢測模塊檢測端端外接交流接觸器常開常閉觸點，開關量控制檢測模塊通信端連接到微處理器的I/O端口，GPRS模塊通信端通過RS232接口接微處理器的異步串行接口。2.如權利要求1所述的路燈景觀燈遠程監控裝置，其特征在于在開關量控制檢測模塊控制端設鐘控模塊，鐘控模塊輸出端連接到開關量控制檢測模塊控制端。3.如權利要求1所述的路燈景觀燈遠程監控裝置，其特征在于在主控模塊的電參量檢測端口設電參量檢測模塊，電參量檢測模塊輸入端外接現場配電柜中的電流互感器，電參量檢測模塊輸出端連接到主控模塊的電參量檢測端口。4.如權利要求1所述的路燈景觀燈遠程監控裝置，其特征在于在主控模塊的異步串行接口設有電纜防盜模塊，電纜防盜模塊檢測端外接到220V電源接口，電纜防盜模塊通信端連接到主控模塊的異步串行接口。5.如權利要求1所述的路燈景觀燈遠程監控裝置，其特征在于在微處理器的I/0端口設有溫度采集模塊，溫度采集模塊通信端連接到微處理器的I/O端口。6.如權利要求l所述的路燈景觀燈遠程監控裝置，其特征在于在微處理器的1/0口設有液晶顯示及按鍵輸入模塊，液晶顯示及按鍵輸入模塊連接到微處理器的1/0口。7.如權利要求1所述的路燈景觀燈遠程監控裝置，其特征在于所述的時鐘模塊、溫度采集模塊和液晶顯示及按鍵輸入模塊安裝在主控模塊的正面，開關量控制檢測模塊、電參量檢測模塊、電纜防盜模塊、GPRS模塊安裝在主控模塊的側面。全文摘要路燈景觀燈遠程監控裝置，涉及一種信號控制裝置。提供一種路燈景觀燈遠程監控裝置，通過基于GPRS技術的路燈景觀燈遠程監控終端的實時監控，實時巡檢各路燈站點的工作情況；當路燈站點出現故障時，信息能夠很快反映到監控中心進行報警處理，故障得到處理；當電纜被盜割時，能向監控中心報警。設主控模塊、開關量控制檢測模塊和GPRS模塊，主控模塊設微處理器、電源模塊和時鐘模塊，時鐘模塊通信端接微處理器I/O端口。開關量控制檢測模塊控制端外接交流接觸器電磁線圈端，開關量控制檢測模塊檢測端端外接交流接觸器常開常閉觸點，開關量控制檢測模塊通信端接微處理器的I/O端口，GPRS模塊通信端接微處理器的異步串行接口。文檔編號G08C17/00GK101159088SQ20071000974公開日2008年4月9日申請日期2007年11月1日優先權日2007年11月1日發明者劉暾東,呂洪達,周文博,彬趙,鄭中杰申請人:廈門元谷信息科技有限公司