1、厦门桑荣科技发展有限公司Xiamen Saro Technology Co,.Ltd.南平市路灯自动化监控系统技术方案书厦门桑荣科技发展有限公司目 录.前 言3.1.1设计依据4.1.1.1说明4.1.1.2设计依据及参考资料4.1.2系统设计原则5.1.3路灯监控系统概述及设计考虑5.2监控系统组成8.2.1监控系统结构8.2.1.1GPRS组网模式图8.2.1.2GPRS IP MODEM（DTU）简介9.2.2监控中心SC组成及功能11.2.2.1.1监控中心基本组成及功能11.2.2.1.2光敏控制系统11.2.2.1.3不间断供电系统12.2.2.1.4监控中心机房简要设计方案12.
2、2.3路灯监控系统的接地系统12.2.3.1接地系统概述12.2.3.2监控中心机房接地系统13.2.3.3路灯分控点接地系统13.3监控系统组成14.3.1路灯监控系统功能14.3.2告警管理14.3.2.1告警等级14.3.2.2告警功能要求15.3.3配置管理15.3.4安全管理15.3.5分控点功能15.3.6监控中心功能16.3.6.1开关灯控制功能16.3.6.2信息查询、统计及打印功能17.3.6.3告警查询、上报功能17.4系统主要设备介绍18.4.1监控中心设备参数18. 前 言考虑到我国大部分城市的冬天高寒天气和夏天高温天气，路灯监控系统中关键器件一律采用军用级的产品。并在
3、出厂前对产品统一进行低温和高温老化。我们可选取GPRS作为系统的通信方式，目前，我国大部分城市将陆续开通GPRS业务，这是今后路灯监控系统所采用的主流传输资源，是路灯监控系统通信方式的必然趋势。以往，路灯巡查对于市政部门来讲是一项需要耗费大量人力的工作，现在GPRS网络在这一领域的应用使巡查工作实现了自动化。厦门桑荣科技有限公司与系统集成商共同为第五届城市运动会市政部门专项开发的夜景照明监控管理系统，采用先进的GPRS网络，集计算机、通信、机电、自动控制等多种先进技术于一体，成功实现了对夜景照明系统和路灯的实时监控和管理，确保高效稳定，全天候运行。与其它城市的夜景照明系统相比，它的优势很明显。
4、该方案采用的中国移动GPRS网络，是向第三代移动通信发展的主流技术和必由之路。具有永远在线、快速登录、高速传输、按量收费和自由切换等优点，克服了有线通信、无线集群、CDMA等通信方式所存在的建设周期长、投资规模大、网络覆盖差、技术不成熟、终端支持少等缺点，提高了系统的科技含量，保证了系统的稳定性，大大减少了系统的建设投资和运营费用，并为将来系统升级打下良好的基础，是目前最为理想的夜景照明监控管理系统。无论从功能还是从可靠性来说，没有一个无线网可以与移动通信网相比拟，总体来说，有以下优点：一、覆盖地域广，目前移动通信网在全国的覆盖率95%以上，非边远地区覆盖率几乎100%。GPRS用户可随意分布
5、和移动自己的网络点，无须担心线路的维护或有线在移机时导致的通讯中断。建设新的监控点无需进行拉线，埋线等工作。较光纤，或专线系统投资较少，设备安装方便。通信距离远，在任何场合都可以设中心站。覆盖较好，比较很多无线数据网络（集群，双向传呼，CDPD，CDMA）而言，其网络覆盖是最好的。二、GPRS网络接入速度快，提供了与现有数据网的无缝连接。由于GPRS网本身就是一个分组型数据网, 支持TCP/IP、X.25协议，因此无需经过PSTN等网络的转接，直接与分组数据网（IP网或X.25网）互通，接入速度仅几秒钟，快于电路型数据业务。采用TCP/IP协议，较以前的无线数据网络（集群，双向传呼，GSM短信
6、息）而言，网络接入更加直接方便。三、网络可靠性高。首先网络有较大的冗余设备及信道；其次设备复用；再次，一旦基站在特殊情况下损坏，移动公司抢修非常及时。四、稳定性好，一方面抗自然干扰的能力强；另一方面频段专用，不会受到人为干扰。GPRS能最好地支持频繁的、少量突发型数据业务。通信质量稳定可靠，永不掉线。五、GPRS资费便宜，计费合理。GPRS 资费包月比有线电话网络资费还便宜。路灯监控数据采集业务没有大数据量的信息传输，不必要采用资费很高的专线（DDN、帧中继）。GPRS还可根据通信的数据量和提供的服务质量进行计费。在GPRS网中，用户只需与网络建立一次连接，就可长时间的保持这种连接，并只在传输
7、数据时才占用信道并被计费，保持时不占用信道不计费。这样，营业点即不用频繁建立连接，也不必支付传输间隙时的费用。GPRS是移动通信网中的一种新技术，完成了无线Internet接入，这种技术在数据传输时，将数据进行分组（TCP/IP）传送，并提供透明通道。网络容量仅在需要时才分配，一旦分组完成发送任务，信道容量立即释放，所以提供了即时连接和高效传输，实现了实时在线的功能。因此，它是一种经济高效的分组数据技术。组网方面主站和从站设备均可使用动态IP和固定IP两种工作方式，当组成小规模监测网时，主站和从站均采用动态IP方式，用动态域名解析使用公网，可节省费用（不用专门租用DDN等专线）；组成大网时，主
8、机可采用固定IP，并用专网，以提高系统的效率，但在条件不具备时仍可使用动态IP和公网，此时效率仅比固定IP低0.2%。 技术方案概述.1.1 设计依据.1.1.1 说明我们的设计主要特点如下：（1） 网络版软件设计，可以方便地在任何联网的一台电脑上进行操作，非常易于实现远程联网。可以利用电话线在外地拨通监控中心，浏览监控中心的数据信息。（2） 为保证在公共网络上系统能够安全的运行，监控中心采用了多级操作口令，监控中心和分控点之间采用了自动动态密码保护，白天开灯时监控中心对分控点发双重命令才能执行控制命令，保证对分控点遥控操作的绝对安全性。（3） 完全自行开发研制的高度智能化数据采集器，拥有自主
9、的知识产权，并且在电信系统已全面普及应用，我们可以根据用户的需要自由更改设计而不会受到非自行设计产品带来的约束。（4） 分控点可以自行独立控制路灯设备并记录历史数据，即使监控中心发生故障，也不会影响正常开关灯。（5） 智能型电量变送设备，可精确计算电压、电流等真有效值，可测量复杂波形的功率因数等参量。（6） 除利用ADSL专线（主路由）工作外，同时支持备份路由工作（建议提供一条拨号线路或电话专线），这样即使主路由发生故障，备份路由可自动接替工作，保证了对监控系统的不间断工作。（7） 除了主传输资源外，我们还可以提供备用传输资源，一旦主传输资源产生故障，备用传输资源可以立刻接替工作，保证监控系统
10、不间断工作。（8） 监控中心和分控点全部采用不间断供电设计。（9） 在分控点上，为了防止MODEM脱网，增加了WATCH DOG（看门狗）功能，当MODEM发生脱网时可自动使其复位连上网络。WATCH DOG可以有效地防止他人误连和MODEM脱网现象。（10） 支持远程语音查询、远程语音告警和手机短消息告警，短消息可以以英文或中文方式显示在维护人的手机上。.1.1.2 设计依据及参考资料设计主要依据为：北京市路灯管理处关于路灯监控系统的几点说明深圳市路灯管理处深圳市路灯集中监控系统招标需求哈尔滨市路灯管理处路灯监控系统技术要求电信传输手册信息产业部电信总局邮电局房动力设备及环境集中监控系统同时
11、，系统的设计还参照如下技术规范和标准：GB8566 计算机软件开发规范GB/T12504 计算机软件质量保证计划规范GBJ93-86 工业电气自动化仪表工程施工及验收规范GBJ232-82 电气装置安装工程施工及验收规范GB11920-89 电站电器部分集中控制装置通用技术条件GB4720-84 低压电器电控设备JECC144 低压开关和控制设备的外壳防护等级ANS1488 可编程仪器的数字接口.1.2 系统设计原则 本着以可靠性、实用性为前提，兼顾先进性的原则制订本系统设计方案。1)先进性：整个系统在五年内保持先进，系统所采用的设备与技术能适应以后发展。2)可扩展性：能够适应不断增加的业务需
12、求，当增设新的分控点时，只需简单地增加少量部件。3)开放性：整个网络是一个开放系统，能容入不同厂商的产品，而不是由个别供应商提供的系统。4)灵活性：系统组网方式灵活，系统功能配置灵活，利用现有资源灵活，将各类型资源的利用，都溶入组网方案之中。能满足不同分控点的业务需要，软件功能全面，配置方便；5) 可靠性：组网设备可靠，组网方案可靠，可根据路灯管理处需要采用备份路由。6) 可操作性和可维护性：系统操作简单易学，操作人员可快速掌握使用方法。监控器本身和现场设备之间具有明晰的接口，出现问题时可迅速找出故障原因，便于使用维护。7) 实用性：从用户角度出发，系统能使路灯控制箱少人值守或无人值守成为可能
13、。充分利用现有资源，尽量降低选购设备成本，使系统具有较高的性能价格比。8) 实时性：系统具有很快的响应性能。.1.3 路灯监控系统概述及设计考虑1. 监控对象目前我国各城市的路灯配电设备大体不外乎以下几种：1、 箱式变压器（1） 低压系统：（2） A、12-24个出线回路低压出线测点的电流量，电流值10-100AB、低压线线电压值，0-450V(a、b、c三相，按三个电压值设计)C、有1-4个100A交流接触器的“开”“关”控制量（按四个交流接触器设计、计算）2、 台架变压器（无高压系统）（1） 低压系统：同箱式变压器。A、12-24个出线回路低压出线监测点的电流量，电流值10-100A（按2
14、4个出线设计、计算）B、低压母线电压值，0-450V（a、b、c三相，按三个电压值设计）C、有1-4个100A交流接触器的“开”“关”控制量（按四个交流接触器投计、计算）3、 其它独立低压供电系统（无变压器配电箱）（1）3-12个低压供电回路的电流量，电流值10-100A（按12个电流量设计、计算）4、 高压供电系统（1） 高压控制中心1-4个电流进出线的配电柜的操作回路“开”“关”控量（按4个控制量计算）。（2） 3-12个进出线高压电流值（按12个电流值设计、计算）。（3） 3个高压母线的电压值（按3个电压值）（4） 高压系统的功率因数值。（5） 主进电流的功率值（按一个功率量计算）。（6
15、） 2-4个高压进出线的带电指示（按12个带电显示信号计算）。5、 配电房安全运行参量： 配电箱漏电电压 配电箱环境温度 配电箱门开告警其它可选参量： 烟雾告警（具有变压器的配电箱用） 水浸告警（落地式配电箱用） 红外告警（配电房用） ID卡式或密码键盘式开锁系统（配电房用） 变压器油温（当使用干变或油温测量不方便时，也可测量变压器表面温度） 电缆故障2. 监控系统规模 监控系统为二级结构： 1 个监控中心：设在路灯管理部门值班中心。N个分控点：每个控制箱设一分控点。系统最多支持2048个分控点同时运行，可满足任何一个城市的需求。3. 提供的通信资源系统支持GPRS为主要传输资源。它具有一次性
16、投入低，安装简便，使用费较低，抗干扰能力较强等诸多优点。推荐监控中心主传输资源可采用ADSL专线接入GPRS，备用传输资源可采用GPRS MODEM。4. 我司设计时的总体考虑设计的原则是：总体规划，分步实施。系统设计按全部工程来考虑，系统实施则可分期进行。通过GPRS等无线通信网络、计算机控制系统并结合地理信息系统，实现遥控、遥测、遥信和管理功能。5 城市灯光夜景监控系统设计规划除了完成总体方案中所规定的必要功能外，本公司对各个灯光夜景点可实现彩色动态图像监控，在监控中心可直接看到景点的现场图像，显示效果可与照片相比，此种图像监控方式具有十分优越的性能价格比。.2 监控系统组成.2.1 监控
17、系统结构.2.1.1 GPRS组网模式图A 终端设备与GPRS设备的连接SARO-1010P的特点是嵌入了TCP/IP协议，可以等与路灯控制器设备双向全透明连接，无需客户开发接口。35个路灯分别配套35套路灯控制器，通过RS232接口连接上35套SARO-1010P即可。B GPRS无线网络：采用中国移动公司提供的线路和接口SARO-1010P系列产品已经在全国各地移动公司成功应用于各行各业，完全符合移动标准。C GPRS无线网络与中心软件的连接监控中心先向Internet运营商申请ADSL等宽带业务。监控中心采用公网动态IP+DNS解析服务：客户先与DNS服务商联系开通动态域名，监控点先采用
18、域名寻址方式连接DNS服务器，再由DNS服务器找到中心公网动态IP，建立连接。此种方式可以大大节约公网固定IP的费用。建议采用旭锐达域名解析 本公司产品已经完成了成熟的软件接口开发。包括动态连接库的开发，完善的DEMO程序（包括VC、VB、DELPHI三种语言），简单快捷的虚拟串口程序。客户使用以上软件经过简单二次开发，即可与中心软件进行数据通讯。地址：厦门市思明区思明光电楼6楼 8 电话： 0592-5932711, 5931711,5931722 网址： 传真： 0592-5932722 .2.1.2 GPRS IP MODEM（DTU）简介GPRS IP MODEM是针对日益成熟的GPR
19、S技术而专门设计的，该MODEM支持标准的AT命令界面，大大方便了程序设计，具有标准的RS232接口，可方便的与我司路灯监控器相连。GPRS IP MODEM（DTU）目前在美国、法国、加拿大、台湾均有生产，国内在这方面技术也已经非常成熟，本项目使用厦门桑荣公司产品（Saro-1010P）性能非常不错，稳定性在同类产品中较好，值得推荐使用。GPRS IP MODEM（DTU）主要技术性能：1、Saro -1010P的RS232通讯输率有7种工作速率，分别是1200、2400、4800、9600、19200、28800和57600Bps，RS232速率可以通过电路板的跳线开关进行方便的设置。RS
20、232通讯的模式是8位数据位、1位停止位、无奇偶校验、无硬件流控。为了使用方便，SARO-1010P的控制模拟成有线数传终端的方式，参数设置、呼叫连接、释放链路的控制方法都采用AT命令形式；数据态时实现数据透明传输。通过透明传输模式，将透明传输设备和工业上应用的数据采集设备通过RS232将数据进行无线数据传输及控制。2、 远程/自动唤醒功能，实现远程模拟量、开关量采集、控制，可随时通过远程控制或自动启动通讯连接，保证了其工作的可靠性。3、 实现调度中心主副IP冗余功能。调度中心设一主一备两个GPRS模块（即有一主一备两个IP地址），平时终端GPRS模块只与调度中心主GPRS模块（主IP地址）联
21、系，当主IP地址联系不上时，终端的GPRS模块能自动与备用IP地址联系，切换到备用系统进行工作，当主IP地址系统恢复正常，关闭备用IP地址系统时，能恢复到主IP地址系统进行工作。为无专线用户节省专线费用.4、针对GPRS按流量计费的客户，要节约数据流量，实时自诊断在线数据包采用小心跳包：心跳包的格式是:xfe(一个字节）；并且可以设置发送心跳包的间隔。大大节省客户的流量费用.5、 Saro1010P实现了对主控电路实时监控传输信号，实现可靠的断线监测和掉线重连,实时自动检测,解决了在连接过程中所出现的假拨号现象。6、 实现下位机ID编号，点对点、点对多点的实时数据传输，结合相应的软件，便可灵活
22、实现点点、点多点的对等数据传输。下位机可不用申请固定IP,以节省固定IP租用费.7、 内嵌了完整的TCP/IP协议栈，包括 TCP、UDP、FTP、SOCKET、TELNET、HTTP等协议的开发，应用更全面、更广阔。8、 专用网络交换机和动态域名（DDNS）支持，无需申请专线和固定IP，即买即用。9、 带自主开发的主控电路和硬件看门狗，保证电路可靠工作，并可根据需要进行软件升级。10、支持RS232/485两种通讯接口，方便了用户选择使用。波特率从1200BPS-115200BPS可选。11、Saro1010P主要采用的是业内最稳定的西门子工业级模块mc35i，性能稳定可靠。12、可上电即自
23、动拨号上网，一直在线，掉线可自动重拨。非常适合无人职守.的应用。13、方便轻松的控制方式。用户可根据自身需求，对数据采集方式进行定制。14、Saro1010P不仅采用低功耗、低电压的专用电源管理芯片，更方便嵌入式用户,同时还针对外接用户所采用的外接产品。15、远程在线维护，修改参数简单、迅速、灵活,Saro1010P在不断线的情况下，利用UDP辅助通道进行在线修改所有参数。系统功能与特点A、该款数传终端的特点：1. 标准的AT 命令界面,方便程序设计2. TCP/IP Internet 内嵌的协议栈，轻松互连3. RS232接口方式，更加简便的通讯方式4. 工业级元器件，经过老化及48小时拷机
24、测试5. 可通过串口升级程序B、性能：1. 使用低功耗高性能的CPU 做处理器，16位内部数据总线，128KBSRAM，512KBFLASH，可高速处理协议和大量数据；2. 支持全透明及帧格式数据传输3. 支持TCP、IP、PPP、ICMP、UDP、TELNET、HTTP 协议栈；4. 一个符合ISO7816-3IC 卡标准的SIM 卡座，支持符合GSM11.11 和GSM11.10规范SIM 卡；5. 简化的接口设计，使用通用的232 接口和简单的AT 命令交互界面；6. 供了更方便的电源接口，即可使用外挂电源。又可从串口直接取电；7. 整机功耗小于3W；8. 完善了GPRS 网络中所出现的
25、假拨号，掉线自动重启，远程唤醒等功能；技术指标：A、音频/短消息支持通话或紧急呼支持全速率、增强全速率和半速支持双音频（DTME）支持中、英文短消息支持G3 传真支持完善的AT命令支持CSD电路交换B、GPRS 数据GPRS Class B编码方案：CS1 CS4符合SMO31bis 技术规范C、接口天线接口：50 SMA/阴头SIM 卡：3V/5V，自动检测接收灵敏度：-104dbm发射功率：CLASS4 (2W)/GSM(900) CLASS1(1W)/GSM(1800)频率误差：=0.1ppm用户数据接口 RS-232串口数据接口 接口端子：9Pin 波特率：1200-57,600 bi
26、ts/s D、电源电压：标准DC 9V可选范围：DC 5.5V35V功耗：通信时平均电流350mA，空闲时35Ma其他参数尺寸 Saro1010P：100*80*20mm重量：300g工作环境 模块工作温度：-20C55 C 元器件工作湿度：-40C85C 湿度范围：0-95%,非冷凝.2.2 监控中心SC组成及功能.2.2.1.1 监控中心基本组成及功能监控中心SC是整个路灯监控系统的操作、维护、处理、统计、分析和监管的中心，肩负着与其它管理网络互联任务。全网络化的设计使得任何一台联网的电脑都可以实现浏览（当然，必须具有监控中心赋予的操作权限），并且可以方便地实现远程联网。在试点工程，监控中
27、心由一个数据库服务器、前置监控工作站、后台监控工作站、一台打印机、HUB、门禁系统组成。监控中心要安装大屏幕模拟屏，在模拟屏地图上，可随时看到所有分控点的运行状况。模拟屏可用大屏幕背投式投影机，显示内容为城市路灯分布电子地图，并受监控中心监控电脑控制。数据库服务器采用专用服务器，前置监控工作站则采用工业控制计算机，后台监控工作站采用品牌微机，保证系统工作的高度可靠性。监控中心采用不间断供电设计。.2.2.1.2 光敏控制系统在实际运行中，经常出现天气恶劣，乌云笼罩需要提前开灯的现象，因此，监控系统应当能够采集室外自然光照度信号，当照度过低时提醒操作人员是否提前开灯。该光敏控制系统由光敏探测器（
28、含电源）、数据采集器构成，通过RS232接口连接在监控主机上。监控主机定时读取采集到的照度值，超限时工作站界面上会弹出提示信息“照度过低，必要时请开启路灯”。如果5分钟内没有操作员确认，此信息还可以短消息的方式发送给维护人员。维护人员可以利用短消息发回确认信息。为防止误报，可采用三个或四个光敏探头，按2：1或3：1决策原则发出提示信息。.2.2.1.3 不间断供电系统选用两台国际知名品牌不间断电源，其中一台为1KW 8小时长延时UPS，用于保证在停电后能够维持前置监控工作站（监控主机）正常工作。另一台选用1KW短延时UPS以保证服务器停电过程的正常关机。.2.2.1.4 监控中心机房简要设计方
29、案中心机房通常可分为设备房和操作房两部分，设备房内安装配电设备、UPS、蓄电池、大屏幕投影、网络设备、通信设备、语音服务平台、服务器、前置监控工作站等设备。操作房内安装操作台、后台监控工作站、管理工作站、打印机等设备。操作房要求既要方便操作人员工作，又便于领导现场指导，同时又留有值班人员必要的生活与设施空间。设备房必须使用抗静电地板，操作房可使用抗静电地板，也可铺设地毯等。走线槽道原则上使用铝合金线槽，强弱电走线分开。机柜，操作台、金属线槽均应有良好接地措施。.2.3 路灯监控系统的接地系统.2.3.1 接地系统概述接地系统的主要目的是为了：（1） 防止漏电、高压感应等引起的危害，保护设备及人
30、身安全（2） 保障微电子系统的无干扰正常工作（3） 防止遭受雷电袭击基于上述目的，人们有针对性地设计了多种接地系统。（1） 交流工作接地：其主要目的是为了确保人身安全和保障设备安全，由于交流供电线的中线接地，当其中一相对地漏电或短路时，该相就会产生很大的短路电流，该短路电流会引发保护装置动作，从而避免事故的发生。（2） 安全保护接地：安全保护接地通常存在于金属外壳和大地之间，例如：金属机箱、机柜接地。其目的是为了防止由于分布阻抗或电源漏电而导致的金属外壳带电对设备和人体造成危害。（3） 直流系统接地：直流系统通常给微电子系统供电，为了保障微电子系统不受干扰地正常工作，直流接地是必须要考虑的一项重要内容。通常直流接地系统分为两类：完全悬浮直流地系统和直流接
