专利名称：：路灯景观灯远程监控装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种信号控制装置，尤其是涉及一种采用GPRS通讯技术对路灯景观灯进行远程监控的装置。技术背景路灯景观灯是城市形象的标志，是城市的窗口，也是城市建设中必需的公用基础设施。城市照明是关系到市民切身利益的重要环节，直接反映了城市的建设水平和市容风貌，路灯景观灯的控制和管理水平更显示出城市的现代化程度。我国目前的路灯景观灯监控系统总体来说技术还比较落后。由于传统的路灯景观灯照明控制方式没有远程数据采集和通讯功能，无法实现集中监控，因此其运行和操作结果不能集中监视、记录和统计，达不到量化管理的要求。传统的控制方式中，设备是否正确动作、电缆是否被盗、工作是否正常等无法及时知道，只有靠大量工作人员巡视、市民报修等手段来了解。随着近年来城市路灯、景观灯数目的快速扩展，设备巡视的工作量也越来越大，在节假日及特殊情况需要保证全市亮化率的时候，路灯局全局人员上线巡视尚满足不了要求。同时由于人工巡视存在巡视周期问题，无、泉及时掌握设备故障情况，从而导致故障得不到迅速处理，亮灯率、故障率等数据也无法实时统计。为此已有不少监控设备的相关报道。中国专利CN2152364提供一种路灯设施的自动监控装置，由电台、调制解调器、终端舉元、开关电源和路灯配电箱组成。电台连接调制解调器、调制解调器通过接口连接终端单元，电台收到主控台发来的信号，将此信号通过调制解调器送入终端单元，实现检测数据及控制配电箱的功能。本实用新型便于监控，各配电箱相互无影响。中国专利CN101035401提供路灯智能监控系统一种以低压电力线载波为传输控制信号的路灯智能监控系统由微处理器和编解码专用芯片及其外围电路所组成，它将开关灯的操作，路灯的调光操作以及路灯的好坏检测融为一体，实现一个路灯智能监控器可以管理59049盏路灯，可以任意开或关哪盏灯就开关哪盏灯，可以对哪盏灯调光就哪盏灯调光，又可以检测59049盏路灯中哪盏灯的好坏，路灯智能监控系统在路灯智能控制模块的配合下实现对路灯的智能化管理。中国专利CN2724353提供一种城市公共照明灯光监控管理装置，包括监控中心、手持终端和路灯开关箱内的路灯监控终端RTU，监控中心是一个由中心服务器、无线报警终端、GIS工作站及监控工作站组成的局域网，无线报警终端与手持终端通过无线通讯传输方式建立通讯，GIS工作站和监控工作站与路灯监控终端RTU可以通过无线通讯传输方式，路灯监控终端RTU与控制路灯的电气设备相连，路灯监控终端RTU还具有单灯检测的接口，可以接驳至少一路单灯检测终端。本实用新型的城市公共照明灯光监控管理装置，能实现路灯、城市景观灯、泛光照明灯的联合监控，实现城市灯光网的安全、可靠、高效运行，提高了工作效益，节约路灯巡视和值班人员以及造成的费用。
发明内容本发明的目的在于针对现有的路灯监控上存在的问题，提供一种路灯景观灯远程监控装置，以便通过基于GPRS技术的路灯景观灯远程监控终端的实时监控，可实时巡检各路灯站点的工作情况，包括当前电压、电流以及电能值和开关灯状态等；当路灯站点出现故障时，信息能够很快反映到监控中心进行报警处理，从而使得故障能够尽快得到处理，保证路灯处于良性状态；同时检测电缆是否被盗的功能，当电缆出现盗割时，能及时向监控中心报警。本发明设有主控模块、开关量控制检测模块和GPRS模块，主控模块设有微处理器、电源模块和时钟模块，时钟模块通信端连接到微处理器的I/O端口。开关量控制检测模块控制端外接交流接触器电磁线圈端，开关量控制检测模块检测端端外接交流接触器常开常闭触点，开关量控制检测模块通信端连接到微处理器的I/O端口，GPRS模块通信端通过RS232接口接微处理器的异步串行接口。在开关量控制检测模块控制端可设钟控模块，钟控模块输出端连接到开关量控制检测模块控制端。在主控模块的电参量检测端口可设电参量检测模块，电参量检测模块输入端外接现场配电柜中的电流互感器，电参量检测模块输出端连接到主控模块的电参量检测端口。在主控模块的异步串行接口可设有电缆防盗模块，电缆防盗模块检测端外接到220V电源接口，电缆防盗模块通信端连接到主控模块的异步串行接口。在微处理器的I/O端口可设有温度采集模块，温度采集模块通信端连接到微处理器的I/O端口。在微处理器的I/O口还可设有液晶显示及按键输入模块，液晶显示及按键输入模块连接到微处理器的I/O口。所述的时钟模块、温度采集模块和液晶显示及按键输入模块安装在主控模块的正面，开关量控制检测模块、电参量检测模块、电缆防盗模块、GPRS模块安装在主控模块的侧面。以GPRS通信的方式与监控中心监控系统相连。从路灯远程测控系统产生时起，通讯就在其中起着十分重要的作用，它是实现远程测控的基础。在路灯远程测控系统的发展过程中，许多不同的通讯方式被相继采用，所取得的效果也各有不同。从通讯方式上来说，主要分为有线通讯和无线通讯。有线通讯具有传输可靠和传输容量大的特点，但有线通讯方式只适应于小范围小区域的监控系统，对大城市的全局监控管理采用有线通讯方式几乎是不可能的，可以想象在一个大城市里布放一套监控传输通讯网络将是一件多么费钱费力费时的事，而且，其固定性又无法解决城市布局迅速发展变化的要求。在
背景技术：
部分中所引用的中国专利CN101035401所述的电力线载波通讯，其缺点是易受电力线强磁场干扰，通信环境恶劣，信号衰减强、时变性大等。与现有的各种有线通讯方式相比，本发明所采用的无线通讯具有以下其特有的适用于远程测控领域的优点1)成本廉价由于有线通信方式的建立必须架设电缆，或挖掘电缆沟，因此需要大量的人力和物力；而采用无线通讯方式，则只需要在每个终端连接无线数传模块就可以了。相比之下用无线通讯方式，节省了人力物力，投资是相当节省的。2)建设工程周期短采用有线的方式，必须架设长距离的电缆或者挖掘漫长的电缆沟，这个工程周期可能就需要数个月的时间，而用无线通讯的方式，工程周期只需要几天或者几周就可以。3)适应性好有线通讯的局限性太大，在遇到一些特殊的应用环境，比如遇到山地、湖泊、林区等特殊的地理环境或是移动物体等布线比较困难的应用环境时，将对有线网络的布线工程有着极强的制约力，而用无线通讯方式将不受这些限制。4)扩展性好在用户组建好一个通讯网络之后，常常因为系统的需要增加新的设备。如果采用有线的方式，需要重新布线，施工比较麻烦，而且还有可能破坏原来的通讯线路，但是如果采用无线通讯方式，只需将新增设备与无线数传模块相连接就可以实现系统的扩充。5)设备维护上更容易实现有线通讯链路的维护需沿线路检査，当出现故障时，一般很难及时找出故障点，而采用无线通讯方式只需维护无线数传模块，出现故障时则能快速找出原因，恢复线路正常运行。在
背景技术：
部分中所引用的中国专利CN2152364所述的无线数传电台的通信方式，其频率资源、带宽、功率、架设天线、接力、可维护性以及环境稳定性等无线大容量私网难以解决的问题是其应用中的最大难题。综上所述，在路灯远程测控系统中采用有线通讯方式存在着许多难以避免的问题，而数传电台等无线通讯技术又都有一些不足之处。所以本发明的远程监控技术方案采用GPRS通信技术，具有如下的优点-1)价格合理，资源利用率高。GPRS引入了分组交换的传输模式，使得用户只有在发送或接收数据期间才占用资源，这意味着多个用户可高效率地共享同一无线信道，从而提高了资源的利用率。GPRS通讯采取按流量计费的方式，体现了"得到多少、支付多少"的原则。2)传输速率高，实时性好，数据量大。GPRS可提供高达115kbit/s的传输速率。3)接入时间短。分组交换接入时间少于1秒，能提供快速及时的连接，可大幅度提高一些事务(如信用卡核对、远程监控等)的效率，并可使己有的Internet应用(如E-mail、网页浏览等)操作更加便捷、流畅。4)基于IP协议，可提供强大的Internet接入能力。5)永远在线，可靠性高，抗干扰能力强。无论从建设周期、建设费用和运行费用，还是系统的可靠性、稳定性和技术的先进性等用户比较关心的角度而一言，GPRS技术在远程的分散数据采集应用领域具有很大的优越性。GPRS无线通讯方式具有覆盖范围大、实时性好、免网络维护、传输速率快、数据量大、按流量计费和可以接入Internet等优点，因此，在分布范围较广，数据采集点多，实时性要求较高的场合，GPRS通讯技术比较合适，同时它也符合远程测控领域的发展趋势，那就是测控网络和信息网络的融合。采用本发明的技术方案，可以实时监控路灯景观灯运行状态，并可以与监控中心进行远程GPRS通信，完成"遥调"、"遥测"、"遥信"和"遥控"等"四遥"功能。同时用户也可以通过路灯景观灯远程监控终端人机交互界面现场查询路灯景观灯运行状态。所设计的远程监控装置可以根据监控中心发出的开关灯时间表进行自动开关灯控制，同时可以获取现场线蹄电压、电流以及电能值、开关灯状态和环境温度，将其上传至监控中心。另外本发明还具有路灯、景观灯电缆智能报警系统，可有效地防止市政照明系统的电力线缆被剪断、盗窃、破坏。所设计的路灯景观灯远程监控装置不仅有监控的功能，还留出了远程抄表通讯接口，可以改变以往人工抄表带来的开销大、不方便控制、偷电等诸多问题。装置内配有主控与钟控两种模块，在现场主控出现故障时也可以自动控制。图l为本发明实施例的电路组成原理框图。图2为本发明实施例主控模块的微处理器和电源模块电路组成原理图。图3为本发明实施例主控模块的液晶显示及按键输入模块、时钟模块和温度模块电路组成原理图。图4为本发明实施例主控模块的通信模块电路组成原理图。图5为本发明实施例电参量采集模块电路组成原理图。图6为本发明实施例开关量控制检测模块的开关量控制模块电路组成原理图。图7为本发明实施例开关量控制检测模块的开关量检测模块电路组成原理图。图8为本发明实施例钟控模块的主CPU和电源电路组成原理图。图9为本发明实施例钟控模块的按键、显示、时钟模块电路组成原理图。图10为本发明实施例钟控模块的开关量控制电路组成原理图。具体实施方式参见图l，本发明设有主控模块l、钟控模块2、开关量控制检测模块3、电参量检测模块4、电缆防盗模块5、GPRS模块6、时钟模块7、温度采集模块8和液晶显示及按键输入模块9，钟控模块2输出端连接到开关量控制检测模块3控制端，开关量控制检测模块3控制端外接交流接触器电磁线圈端，开关量控制检测模块3检测端端外接交流接触器常开常闭触点，开关量控制检测模块3通信端连接到主控模块1的I/0端口，电参量检测模块4输入端外接电流互感器，电参量检测模块4输出端连接到主控模块1的电参量检测端口，电缆防盜模块5检测端外接到220V电源接口，电缆防盗模块5通信端连接到主控模块1的异步串行接口1，GPRS模块6通信端连接到主控模块1的RS232接口，时钟模块7连接到主控模块的I/O端口，温度采集模块8连接到主控模块的I/O端口，液晶显示及按键输入模块9连接到主控模块的I/0口。主控模块1用于经由开关量控制检测模块3和电参量检测模块4检测的开关量、模拟量进行数据处理，并可以通过GPRS模块6与监控中心监控系统进行通信；钟控模块2用于当主控模块1出现故障时对开关量控制检测模块3进行控制；开关量控制检测模块3用于对外接的交流接触器进行控制并采集其开关状态；电参量检测模块4用于检测线路电压及电流；电缆防盗模块5用于检测电缆是否出现盗割；GPRS模块6负责主控模块1与监控中心监控系统进行通信；时钟模块7为主控模块1提供精确时间，可以使主控模块1对路灯景观灯进行精确的开关控制；温度采集模块8检测现场环境温度。开关量控制检测模块3的开关量通信接口用DB25针串口线连接到主控模块1的开关量控制检测通信接口；电参量检测模块4的开关量通信接口用DB25针串口线连接到主控模块1的电参量检测接口；电缆防盗模块5的通信接口用DB9针串口线连接到主控模块1的电缆防盗模块通信接口；GPRS模块6的通信接口用DB9针串口线连接到主控模块1的GPRS模块通信接口；钟控模块2的开关量控制接口用直径0.75mm的导线连接到开关量控制检测模块3的开关量控制接口；时钟模块7、温度采集模块8和液晶显示及按键输入模块9安装在主控模块1面板的正面。参见图2，外接12V的开关电源经过接口PWR连接到LM317T稳压集成电路U1，经过Rl与R2转换成5V电压作为液晶显示器、RS232通讯接口、RS485通讯接口及电参量采集模块的供电电源，5V电压再经过RH5RL33AA集成电路U2转换成3.3V电压，作为微处理器MSP430F149的供电电源。CATU61集成电路U6连接到微处理器MSP430F149上，JTAG连接到微处理器MSP430F149上用于程序的烧写。参见图3，按键Sl、S2、S3和S4连接到MSP430F149微处理器的8255A集成电路U3的接口，液晶显示器也连接到MSP430F149微处理器的8255A集成电路U3的接口，按键S1、S2、S3和S4控制液晶显示器的界面。SD2300时钟集成电路U5连接到MSP430F149微处理器的接口用于数据交换，读取当前的实时时间。DS18B20温度集成电路U4连接到MSP430F149微处理器的接口进行数据交换，用于读取当前的温度。参见图4，接收信号和发送信号由MSP430F149微处理器发送，接收信号和发送信号中的一路连接到GM8125集成电路U7，GM8125集成电路U7再把信号扩展成两路分别传输到MAX485集成电路U8和MAX232集成电路U9，接收信号由RS485通讯接口连接到MAX485集成电路U8和由RS232接口连接到MAX232集成电路U9，MAX485集成电路U8和MAX232集成电路U9连接到GM8125集成电路U7，再由GM8125集成电路U7连接到MSP430F149微处理器，发送信号由MSP430F149微处理器连接到GM8125集成电路U7，再通过GM8125集成电路U7连接到MAX485集成电路U8和MAX232集成电路U9，MAX485集成电路U8再连接到RS485通讯接口，MAX232集成电路U9再连接到RS232通讯接口。另一路接收信号和发送信号连接到MAX232集成电路mO，接收信号由GPRS信号发送到MAX232通讯接口连接到MAX232集成电路U10，MAX232集成电路U10连接到MSP430F149微处理器，发送信号由MSP430F149微处理器连接到MAX232集成电路U10，再通过MAX232集成电路U10连接到RS232通讯接口。参见图5，电流信号由电流互感器连接到DB25针的接口JP3，DB25针的接口JP3把信号传输到CD4052集成电路U12、U13、U14，选通其中的电流信号由CD4052集成电路U12、U13、U14连接到SA9卯4B集成电路Ull，SA9904B集成电路Ull再连接到MSP430F149微处理器进行数据交换。电压信号由电压互感器连接到DB9针的接口JP2，DB9针的接口JP2把信号传输到SA9904B集成电路Ull,SA9904B集成电路Ull连接到MSP430F149微处理器进行数据采集。参见图6，开关信号由接口JP1和JP2接到P521光偶U3和U4，P521光偶U3和U4把采集到的信号通过DB25针接口JP4传输到MSP430F149微处理器。参见图7，当主控模块的选择开关打到手动档位时，开关量控制模块由主控模块的开关控制。当主控模块的选择开关打到自动控制档位时，开关量控制模块由主控模块控制。通过DB25针接口JP4，MSP430F149微处理器把控制信号发送到74HC244集成电路U5，74HC244集成电路U5连接到P621光偶U6,P621光偶U6再把开关信号传输到电磁继电器DC1、DC2、DC3和DC4控制电磁继电器的通断，再把通断信号通过接口JP1，实现对开关量的控制。参见图8，外接的CAT1161芯片的复位端经过下拉电阻R7接地，同时连接到AT89S52微处理器；CAT1161芯片的时钟线和数据线分别连接到AT89S52微处理器。外接12V电源经过IN4148稳压管D1以及滤波电容C4、C5连接到LM317稳压集成电路U3，经过R8与R9转换成5V电压作为按键、显示、时钟模块、复位电路和AT89S52微处理器的供电电源。参见图9，按键S1、S2连接到AT89S52微处理器的接口，数码管LED1-LED6经过三极管Q1-Q6连接到AT89S52微处理器的位选接口，数码管LED1-LED6同时连接到驱动U5，驱动U5连接到连接到AT89S52微处理器的段选接口。时钟芯片U4的串行通信口经过上拉电阻R11-R14连接+5V电源，同时连接到AT89S52微处理器。时钟芯片U4、按键S1、S2控制数码管显示界面。参见图IO，控制信号由AT89S52微处理器发送，控制信号连接到74HC244驱动U6，74HC244驱动U6连接到P621-4光耦U7，P621-4光耦U7通过限流电阻R25-R28以及放大三极管Q7-Q10连接到DCSSR继电器DC1-DC4内部线圈的一端，通过保护二极管D2-D5连接到DCSSR继电器DC1-DC4内部线圈的另一端，该端连接到+12Vcc上。电源模块的标号、称值和元器件名称参见表l。表l电源模块标号称值^元器件名称PWR接口Cl470uf/25V电解电容C2104电容C3100uF/16V电解电容C4224电容C510uF/16V电解电容C6掘电^*Dl1N4148二极管FlFUSE保险丝Rl240R电阻R2750R电阻UlLM317T稳压芯片<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>主CPU模块的标号、称值和元器件名称参见表2。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>按键输入和显示模块的标号、称值和元器件名称参见表3。表3按键输入和显示模块<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>通讯模块的标号、称值和元器件名称参见表4。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>电参量采集的标号、称值和元器件名称参见表5。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>开关量检测的标号、称值和元器件名称参见表6。表6<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>开关量控制的标号、称值和元器件名称参见表7。表7<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>主CPU、电源模块的标号、称值和元器件名称参见表8。表8<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>时钟、按键和显示模块及开关量控制模块的标号、称值和元器件名称参见表9。表9<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>权利要求1.路灯景观灯远程监控装置，其特征在于设有主控模块、开关量控制检测模块和GPRS模块，主控模块设有微处理器、电源模块和时钟模块，时钟模块通信端连接到微处理器的I/O端口；开关量控制检测模块控制端外接交流接触器电磁线圈端，开关量控制检测模块检测端端外接交流接触器常开常闭触点，开关量控制检测模块通信端连接到微处理器的I/O端口，GPRS模块通信端通过RS232接口接微处理器的异步串行接口。2.如权利要求1所述的路灯景观灯远程监控装置，其特征在于在开关量控制检测模块控制端设钟控模块，钟控模块输出端连接到开关量控制检测模块控制端。3.如权利要求1所述的路灯景观灯远程监控装置，其特征在于在主控模块的电参量检测端口设电参量检测模块，电参量检测模块输入端外接现场配电柜中的电流互感器，电参量检测模块输出端连接到主控模块的电参量检测端口。4.如权利要求1所述的路灯景观灯远程监控装置，其特征在于在主控模块的异步串行接口设有电缆防盗模块，电缆防盗模块检测端外接到220V电源接口，电缆防盗模块通信端连接到主控模块的异步串行接口。5.如权利要求1所述的路灯景观灯远程监控装置，其特征在于在微处理器的I/0端口设有温度采集模块，温度采集模块通信端连接到微处理器的I/O端口。6.如权利要求l所述的路灯景观灯远程监控装置，其特征在于在微处理器的1/0口设有液晶显示及按键输入模块，液晶显示及按键输入模块连接到微处理器的1/0口。7.如权利要求1所述的路灯景观灯远程监控装置，其特征在于所述的时钟模块、温度采集模块和液晶显示及按键输入模块安装在主控模块的正面，开关量控制检测模块、电参量检测模块、电缆防盗模块、GPRS模块安装在主控模块的侧面。全文摘要路灯景观灯远程监控装置，涉及一种信号控制装置。提供一种路灯景观灯远程监控装置，通过基于GPRS技术的路灯景观灯远程监控终端的实时监控，实时巡检各路灯站点的工作情况；当路灯站点出现故障时，信息能够很快反映到监控中心进行报警处理，故障得到处理；当电缆被盗割时，能向监控中心报警。设主控模块、开关量控制检测模块和GPRS模块，主控模块设微处理器、电源模块和时钟模块，时钟模块通信端接微处理器I/O端口。开关量控制检测模块控制端外接交流接触器电磁线圈端，开关量控制检测模块检测端端外接交流接触器常开常闭触点，开关量控制检测模块通信端接微处理器的I/O端口，GPRS模块通信端接微处理器的异步串行接口。文档编号G08C17/00GK101159088SQ20071000974公开日2008年4月9日申请日期2007年11月1日优先权日2007年11月1日发明者刘暾东,吕洪达,周文博,彬赵,郑中杰申请人:厦门元谷信息科技有限公司