基于GPRS 方式的路灯监控系统应用实例分析

2020-05-27马超，蓝倩

通信电源技术 2020年6期

马超，蓝倩

（1.重庆机场集团有限公司，重庆 401120；2.重庆日报报业集团，重庆 401120）

0 引言

某机场道路路灯一直由人员巡检维护，在以往年份一直存在路灯电缆被盗情况，说明以人力巡检为主的传统路灯管理模式仍存在漏洞，需进行改进。同时，该机场进行了扩建，扩建后其路灯规模扩大，道路路灯回路增多，且回路之间距离增大，管理难度增加。为应对这一局面，提高路灯管理效率，降低路灯电缆被盗风险，综合考虑后，该机场引进了基于GPRS 的路灯监控系统对全场路灯进行实时监控。

1 路灯监控系统设计

1.1 路灯监控系统架构

路灯监控系统采用GPRS 通信传输方式。GPRS 具有稳定性高、实时性强的特点，通过在移动通信公司GPRS 业务平台构建数据采集系统，路灯监控系统可充分利用现有无线通信网络，无需进行网络建设及后期网络维护，可节约成本。同时，GPRS 无线通信终端设备安装简单，有利于终端设备现场后期维护保养。

路灯监控系统采用TCP/IP 网络架构，其工作方式为由路灯监控终端采集数据，通过GPRS 与互联网进行数据传输，实现与路灯监控中心实时通信。在这个过程中，因GPRS通信依赖于IP地址进行数据分组通信，监测中心计算机需一个固定的IP 地址。在路灯监控终端部分，路灯监控器则通过RS232 与GPRS DTU 终端连接，路灯监控器采集的信息通过GPRS DTU 发送至GPRS 无线网络，并上传至于监控中心。监控中心则通过GPRS DTU 终端实现对路灯监控器的远程控制[1]。

1.2 路灯监控系统功能实现

根据机场路灯回路实际情况，路灯监控系统采用1 个监控中心、多监控终端的方式实现。

系统基础功能：通过对不同回路的路灯分段管理，结合时控与光控方式，实现全夜灯、半夜灯定时开关灯控制；通过采集数据，系统可实时监测路灯配电系统的电压、电流、有功功率、无功功率及功率因数状态。

系统扩展功能：根据实际管理需要，通过功能组划分，实现点控、组控、群控；具备停电报警功能、电缆被盗报警功能，并可通过短信等方式向值守人员及时报警；系统具备GIS 地理信息功能，能实时在地图上反映出实际路灯的运行情况[2]。

系统安全功能：机场内网配置APU 专用服务器，实现了内网与公网隔离，有效防止非法入侵；系统采用SIM 卡手机号码鉴别授权，只有指定的特定卡号才能呼叫SIM 卡，阻止垃圾短信；系统可在应用层层面为每个GPRS 数据传设备单独配置DTU ID 号和密码，防止非授权登入。

2 路灯监控系统安装及运行

2.1 路灯监控系统安装情况

表1 为某机场扩建道路路灯概况。

表1 某机场扩建道路路灯概况

根据扩建道路路灯情况可知，全场路灯数量约两千盏，占据30 个照明供电回路，总功率约500 kW，每个照明回路需设置一个路灯监控终端。按照功能需求及照明回路数量设计，路灯监控系统设备安装清单如表2 所示。

表2 路灯监控系统设备安装清单

其中，路灯监控系统中心为路灯监控系统的信息收集及处理中心，其设备包括工控机、服务器、机柜、UPS、投影仪、路由器、光敏开关、短消息报警模块及GPS 校准系统等；现场设备为路灯监控系统的照明监控终端，作用是实时收集回路电气数据和执行监控中心相关指令。

采用GPRS 无线通信较传统布线方式节省了光纤埋设、网络调试费用。根据清单费用估算，路灯监控系统采购及安装费用占比仅为全场道路路灯采购费用的4.3%，初期投资成本较低。

2.2 路灯监控系统运行情况

路灯监控系统安装调试完毕后，对其进行了运行场景测试。

（1）日常自动运行场景

设置06:00-18:00 为关灯时间，18:00-00:00 为全夜灯时间，00:00-06:00 为半夜灯时间，在06:00-18:00时间段，当光照不足时自动开启照明。

测试中，路灯监控系统表现良好，可根据设置自动实现照明回路的关断控制，但在测试中也发现个别路灯监控器动作不及时的情况。据分析，这是由于路灯控制器GPRS 信号强度不高所致，此问题在运营商基站设置完善后得到解决。同时，经过一段时间运行，发现光控传感器灵敏度下降。经调查，发现光控传感器极易吸附灰尘，长时间运行不清理将会导致其灵敏度下降，后经清洁光控传感器探头，其灵敏度恢复正常。

在测试中，路灯回路的电流、电压的实时监控信息，均可以通过路灯监控中心工控机进行查询，若有异常情况，系统会自动报警提醒值守人员。根据使用场景的需要，可以在工控机上将不同的路灯回路进行编组查询，也可将组内的路灯回路拆开为单个回路查询，使用场景较为灵活。由于通过APU 专用服务器实现了内网与外网的网络隔离，因此外部网络无法访问路灯监控系统内部网络。同时，管理人员登入均需输入用户名和密码，系统安全性有较好的保证。

（2）故障场景

设置道路照明回路发生短路、断线等故障，并监测系统告警情况。

测试中控制器会将故障主动报到监控中心，监控中心工控机上发出语音、文字告警等提示，同时系统还会将告警信息以手机短信的形式发送至监控中心值守人员、巡检人员手机上，有效提高了告警的信息传达效率。

在此场景中，故障产生时检修人员就能通过系统知悉故障地点等信息，节约了以往检修人员寻找故障点的时间，检修人员可快速赶赴故障点，从而根本上杜绝了电缆线路被盗的可能性。

（3）远程控制场景

在路灯监控中心通过工控机远程对某路灯回路实行开关操作，并在现场安排人员监视路灯情况。

经测试，除个别回路远程开、关操作略有延迟外，其余回路均能正常响应监控中心发出指令，通过排除法分析延迟原因应为GPRS 信号较弱所致。同时，由于软件管理优化不足，系统每次仅能对其中某个回路实现远程操作，但不能同时远程操作多个回路，这是今后路灯监控系统需要改进的地方[3]。

3 路灯监控系统运行效益分析

在扩建以前，该机场一直有一支人数稳定在约30人的路灯维保队伍，而扩建后，道路路灯数量规模数倍于扩建前规模。经过一段时间的运行检验，全场道路路灯在维保队伍人员数量基本不变、维保人员平均工作量不增加的情况下依然运行良好，证明以现有维保队伍人数在路灯监控系统辅助作用下，其平均维保效率从约2.5 盏/（人·小时）提高至约10.8 盏/（人·小时），运维效率得到了提高。表3 为机场扩建前后维保人员数量及工作量情况。