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1、大连理工大学硕士学位论文基于GPRS的路灯远程监控系统的设计姓名：卢挺申请学位级别：硕士专业：电子与通信工程指导教师：马灵芝20090627大连理工大学专业学位硕士学位论文摘要随着路灯照明工程的发展，路灯安装工程项目已扩展到城郊、城乡等地区，离现行路灯监控系统中继站的距离较远，无线模拟控制系统的信号不能很好的对此类地区进行覆盖，不能够对这些地区的路灯进行很好的监控，极大的影响了事故维修及时率。因此，开发一种不受地域限制和无线电干扰的路灯监控系统具有一定的实际意义。本文在认真分析了国内外路灯监控系统现状基础上，针对旅顺南路、旅顺北路、大连湾、土革路等一些较远地区路灯安装的监控问题，根据G P R
2、 S(G e n e r a lP a c k e tR a d i oS e r v i c e)特点，分析研究了G P R S I n t e r n e t 网络应用于城市路灯远程监控系统中的可行性，设计了利用G P R S 分组交换技术的路灯监控系统。系统总体构成包括监控中心计算机、G P R S 网络、远程监控终端；监控中心计算机应用软件主要功能包括远程控制功能、远程检测功能、信息管理功能、人机交互功能等。该系统硬件部分以1 6 3 2 位微控制器为核心，利用A D 7 7 5 8 芯片对现场电压、电流等数据进行采集，利用G P R S 通信模块对数据进行传输，实现对现场数据的处理。
3、软件部分进行了模块化的设计，设计了终端通讯模块、故障管理模块、地图模块、数据查询模块、数据维护模块、地图日志管理模块。并对监控终端进行了现场安装和调试，取得了较好的结果。关键词：G P R S；G P R S-I n t e r n e t 网络；路灯监控系统；监控终端基于G P R S 的路灯远程监控系统的设计D e s i g no fR e m o t eM o n i t o r i n ga n dC o n t r o l i n gS y s t e mi nS t r e e t l a m pB a s e do nG P R SA b s t r a c tA l o n
4、g、)r i t l lt h es t r e e tl i g h tl i g h t i n ge n g i n e e r i n gd e v e l o p m e n t，i nr e c e n ty e a r s，t h es t r e e tl i g h tw h i c ho u rp l a c ec o n t r a c t st h ei n s t a l l m i o nw o r kp r o j e c tv e r ym u c ha l li si nt h es u b u r b，t h ec i t ya n dc o u n t r
5、 y s i d eu n i o nd e p a r t m e n t，t ot h eo r i g i n a ls t r e e tl i g h ts u p e r v i s o r ys y s t e mr e l a ys t a t i o nd i s t a n c ef a r t h e r，t h er a d i or e c e i v i n ga n dd i s p a t c h i n gs i g n a li sw e a k e r，t h eo r i g i n a ls t r e e tl i g h tw i r e l e
6、s ss i m u l a t i o nc o n t r o ls y s t e ms i g n a lc a n n o tt h ev e r yg o o dk i n do fa r e ac a r r yo nt h ec o v e rr e g a r d i n gt h i s，i no t h e rw o r d s，t h eo r i g i n a ls u p e r v i s o r ys y s t e mc a n n o tc a r r yo nt h ev e r yg o o dm o n i t o r i n gt ot h e s
7、 el o c a ls t r e e tl i g h t s B e c a u s es i g n a lr e c e i v i n ga n dd i s p a t c h i n gh a sc o m eu n d e rt h ee n o r m o u si n f l u e n c e，t h e r e f o r ef r e q u e n t l ya p p e a r st h ec o r r e s p o n d e n c ed e f e a tt h eb r e a k d o w n，c a n n o td ot ot h es c
8、 e n es i t u a t i o np r o m p t l yf e e d sb a c k，t h eo r i g i n a ls t r e e tl i g h tw i r e l e s ss i m u l a t i o nc o n t r o ls y s t e mh a sl o s tt h ef u n c t i o n T h i sr e q u e s t su st oh a v et od e v e l o po n ek i n dt ob en e w,t h er e g i o nl i m i t，n o tt or e p
9、 l a c et h er a d i oja m m i n gs t r e e tl i g h tw i r e l e s ss u p e r v i s o r ys y s t e mt h eo r i g i n a ls u p e r v i s o r ys y s t e m，t ol e a v e sar e l a ys t a t i o nf a r t h e ra r e at h es t r e e t l i g h tt oc a r r yo nt h em o n i t o r i n g，a l s oi st h eG P R Sw
10、 i r e l e s ss u p e r v i s o r ys y s t e mw h i c hi nt h ea r t i c l em e n t i o n e d T h r o u g hc a r r i e so nt h es u m m a r yt ot h ep r e s e n ts t r e e tl i g h ts u p e r v i s o r ys y s t e mf l a w，p r o p o s e dt h en e ws t r e e tl i g h ts u p e r v i s o r ys y s t e md
11、 e s i g np r o p o s a li nv i e wo ft h eq u e s t i o n T h ep r e s e n ts t r e e tl i g h ts u p e r v i s o r ys y s t e mm a i ne x i s t e n c ef l a wi sm o n i t o r st h et e r m i n a lt oc o m eu n d e rt h es e r i o u si n f l u e n c et ot h er e l a ys t a t i o ne x c e s s i v e
12、l yf a rr e c e i v i n ga n dd i s p a t c h i n gi n f o r m a t i o n，v e r yd i f f i c u l t l yi m p l e m e n t st h ec o m p r e h e n s i v em o n i t o r i n gt ot h es c e n ee q u i p m e n tm o v e m e n tc o n d i t i o n，e a c ht i m ei n s p e c t sa f t e rt h em o n i t o ra r e am
13、 o n i t o r i n gt e r m i n a ln e e d st h ea b o u t3 0 m i n u t e st ob ea b l et oc a r r yo ns e c o n dt i m ei n s p e c t s，t h i sp e r i o ds c e n ee q u i p m e n tm o v e m e n tc o n d i t i o nc a n n o tf r o mt h em o n i t o r i n gc e n t e rv e r yg o o da s s B l a n c e，a f
14、t e rf r e q u e n t l yb ei nt h ei n s t i t u t ep a t r o l st h ep e r s o n n e lt op a t r o li nt h ep r o c e s st of i n dt h ep r o b l e mr e p o r t e dt ot h em o n i t o r i n gc e n t e r a f t e rt h em o n i t o r i n gc e n t e rm a n u a le x a m i n a t i o nC a nf i n dt h ep r
15、 o b l e m，t h i sc a u s e st h es t r e e tl i g h tm a i n t e n a n c ew o r kt ob ee x t r e m e l yp a s s i v e，t h ee n o r m o u si n f l u e n c ea c c i d e n th a ss e r v i c e dp r o m p t l yr a t e A b o v ei no r d e rt ov e r yg o o ds o l v e st h ef l a w，i nt h ed e s i g np r o
16、 p o s a lh a sm a i n l yi n t r o d u c e dt h eG P R Sn e t w o r kt e c h n o l o g y，u s e st h eG P R Sg r o u p i n ge x c h a n g et e c h n o l o g y，h a s”r e a l-t i m eo n l i n e”，c o s t si np r o p e ra m o u n t”，”q u i c k l yr e g i s t e r s”，”t h eh i g hs p e e dt r a n s m i s
17、s i o n”，”f r e e l yc u t s”，c o v e r st h er e g i o nb r o a d”，t h en e t w o r kr e l i a b i l i t yh i g h”，t h eI I 大连理工大学专业学位硕士学位论文s t a b i l i t yi sg o o d”t h em e r i t，d e s i g n st h en e ws t r e e tl i g h ts u p e r v i s o r ys y s t e mt h em o d e l I nt h ep l a nh a sa l s
18、oi n t r o d u c e dC M N E Ta c c e s sp o i n t，t h eA D E 7 55 8c h i pa sw e l la st h eP H I L I P Sm o n o l i t h i c16 3 2m i c r oc o n t r o l l e r L P C 21 14 212 4 U s i n gt h eA D 7 7 5 8c h i pt od a t aa n dS Oo b s c e n ev o l t a g e，e l e c t r i cc u r r e n tc a r r i e do ng
19、a t h e r i n g t h eP H I L I P Sm o n o l i t h i c16 3 2m i c r oc o n t r o l l e r L P C 2114 212 4c a r r i e so np r o c e s s i n gt ot h ef i e l dd a t a，t h eC M N E Ta c c e s sp o i n tv e r yg o o ds o l u t i o nd a t ap a s s e dt ot h eI n t e m e tq u e s t i o nb yt h eG P R Sn e
20、t w o r k H o wd e s i g n sp u t si nt h ed a t ai sw i t he m p h a s i sp a s s e so nf r o mt h eG S Mm o d u l et h r o u g ht h eG P R Sn e t w o r kt ot h em o t i o nc o m p a n yn e t w o r k a g a i np a s s e so nt h r o u g ht h eI n t e m e tt ot h em o n i t o r i n gc e n t e r，f i n
21、a l l yp r e s s e st h eo l dr o u t et or e t u r n，a sw e l la n e ws t r e e t1 i g h ts u p e r v i s o r ys y s t e mm o d e l I nt h ea r t i c l ee l a b o r a t e dG P R S t h eG P R Sa g r e e m e n tr e l a t e dk n o w l e d g e，t h en e ws t r e e tl i g h ts u p e r v i s o r ys y s t
22、e ms c e n ed e b u g g i n gp r o c e s sa sw e l la st h es u p e r v i s o r ys y s t e mo f t e na p p e a rt h ea c c i d e n tr e p o r t st ot h ep o l i c ew i t ht h es o l u t i o n K e yW o r d s：G P R S；G P R SN e t w o r kR e f e r e n c eM o d e l；C M N E T；S t r e e tL i g h tS u p e
23、r v i s o r yS y s t e m大连理工大学专业学位硕士学位论文大连理工大学学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学位论文题目：鏊重鱼竺!皇呈塾塑至堡垒至垦垒堕尘皇三竺过作者签名：互塾日期：埠年上月二L 日导师签名：骂益丝日期：埠年L 月L 日大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文
24、，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：蔓亟皇匹!皇塑j：量丝!鱼塑筮盈逊皇主墼士作者签名：二皂瑶L 一日期：j 翌雩一年L 月乒日大连理工大学专业学位硕士学位论文1绪论1 1 课题的提出一直以来，城市路灯照明系统都是城市建设不可缺少的公用设备。城市路灯照明系统由电力变压器将高压供电电源降至三相3 8 0 V 或单相2
25、2 0 V 照明用电、经低压架空线或地下电缆送至各路灯供电，路灯开关控制则可由变压器一次侧或二次侧的开关设备实现。开关设在变压器一次侧可避免白天变压器空载损耗，但高压开关价格昂贵且使用维护不便，故多采用在变压器二次侧设开关柜，由自动控制装置实现路灯的开关控制。国内大多数城市都采用时钟、光电控制的方式对路灯进行低压侧开关控制，通过人工巡视的办法对路灯工作状况进行监控【l】。传统路灯照明的控制方式主要存在以下的问题：(1)传统的路灯照明控制方式由于没有远程数据采集和通讯功能，无法实现集中监控，所以运行、操作结果不能集中监视、记录和统计，设备是否正确动作、工作是否正常等无法及时知道，只有靠大量工作人
26、员巡视、市民报修电话等手段了解工作异常的设备 2 1。(2)设备的运行状况主要靠人工巡视，工作量太大。由于城市近年来路灯、景观灯总数的快速扩展，所以设备巡视的工作量非常大，在节假日及特殊情况需要保证全市亮化率的时刻，路灯处全处人员上线巡视尚满足不了要求，工作相当被动。(3)处理故障效率低。人工巡视存在巡视周期问题，因此处理故障的效率很低，体现不了现代化城市路灯照明管理的科技水平。(4)管理、统计功能较弱。没有实时、准确的数据采集与记录，只能做简单的模糊统计工作，达不到量化管理的要求。为了改变目前这种情况，本文研究了一种新的路灯监测控制设备，G P R S 路灯远程监控系统。1 2 国内外路灯监
27、控系统的现状和发展路灯监控系统是一个典型的分布式监督控制和数据采集系统(S u p e r v i s o r yC o n t r o la n dD a t aA c q u i s i t i o n，S C A D A)，集计算机技术、现代通信技术和自动控制技术于一体的高科技系统，利用计算机借助一定的通信通道，可以对全市路灯、景观灯箱式变电站、变电柜、控制柜等从站测控系统，集中实现遥测、遥控、遥信“三遥”智能数据采集和监控。基于G P R S 的路灯远程监控系统的设计随着城市建设的不断发展，对路灯系统从数量到质量上的要求都在提高，常规的监控方式既耗费大量的人力、物力又不能达到准确和全面
28、，己落后于城市发展的需要。采用先进技术提高路灯自动化控制与管理水平，己成为城市路灯照明系统建设的当务之急。现代化的路灯远程测控系统就是在这样的背景之下产生的，它具有自动化程度高、运行可靠、高效节电、使用维护方便的特点。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【3 1，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
29、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。相比于各种有线通讯方式，无线通讯有其特有的适用于远程测控领域的优点【4 J。(1)成本廉价：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
30、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了。(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查，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
31、运行。大连理工大学专业学位硕士学位论文在远程测控系统中主要采用数传电台通讯、微波扩频通讯、G S M 短消息通讯等无线通讯方式，下面就分别介绍一下。(1)数传电台通讯数传电台通讯简单的来说就是利用普通的无线数传电台，建立专用通信网，来进行监控信号的实时、可靠的传输。它的优点为【5】，传输距离较远，建网成本和运营成本较低，系统使用及站点扩展很方便，尤其适用于大容量的分散式S C A D A(S U P E R-v I S O R YC O N T R O LA N DD A T AA C Q U I S I TI O N)系统【6 J o具有极好的实时性。目前常用的V H F 无线数据通信网的传
32、输速率为1 2 0 0 b p s 传输时间较短。另外，与公用通信网相比，其最显著的优点是接续时间短，一般小于0 5秒，可以很好地满足监控系统的实时性要求。但频率资源、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仍然是其应用中的最大难题。(2)微波扩频通讯微波扩频通信技术也是一种无线数传技术。扩展频谱通信(S p r e a dS p e c t r u mC o m m u n i c a t i o n)简称扩频通信，它的基本特征是使用比发送的信息数据速率高许多倍的伪随机码，把载有信息数据的基带信号的频谱进行扩展，形成宽带的低功率谱密度的信号来发射。这种
33、通信方式具有速率快、可靠性高、抗干扰性能好、保密性高，安全性好、灵活性、移动性、可扩展性、可伸缩性、兼容性好等特点【7 1。但微波扩频通信在实际的工程应用中也存在自身的一些缺陷，由于微波扩频通信是一种在视距范围内进行直线传播的通信方式，所以对于通信距离，现场周围的环境等因素存在一些限制，故而不是很适合运用在城市中的大范围远程测控系统中。(3)G S M 短消息通讯G S M(G l o b a lS y s t e mf o r M o b i l eC o m m u n i c a t i o n)技术最早是由欧洲四国提出并在欧洲境内组网的数字蜂窝通信系统【羽。G S M 技术的出现使得蜂
34、窝通信容量得到很大扩充，数据通信变得容易、可靠。个人手机正是利用G S M 蜂窝网实现收发传真、语音通信、收发短消息(S M S)以及I n t e r n e t 接入的一个G S M 手持移动终端设备。G S M 技术的出现使得传统无线控制技术发生了迅速而深刻的变化，基于G S M 通信技术的无线测控系统具有通用性好、地理覆盖面广、免调试维护、运营费用低和控制方式灵活等特点。基于G S M 通信技术的无线测控系统有着使用传统无线通信手段完成测控任务的应用系统所不可比拟的优势，非常适合在数据流量不大、大范围、多测点的工程领域应用。作为G S M 通信网络的一部分，G S M 模块是提供给用户
35、使用的G S M 移动终端。终端可以基于G P E S 的路灯远程监控系统的设计完成传真、通话、短信息、I n t e r n e 无线接入等业务。理论上来说，基于G S M 技术的无线测控系统可采用G S M 模块提供的四种通信方式中的任何一个S e r v i c e，短消息服务)方式传送的。短消息通过无线控制信道进行传输，经短消息业务中心完成存储和前转功能。它的传递是可靠的。每条短消息的信息量限制为1 4 0 个八位组(7 比特编码，1 6 0 个字符)，大约与1 s 的语音呼叫所占用的空间相当，故而其通讯费用十分低廉。通常测控系统使用字符串来完成测控任务，一条S M S 包含1 6 0
36、 个字符的容量己经能够满足数据流量不大的测控场合【9 J。在系统维护调试时可启用语音通道完成通信联络【l o】。利用短消息技术来传输数据具有传输快捷、出错率低、价格低廉等优点。但同时它也有不足之处，它的传输存在不同程度的延迟，特别是在节假日等短信高峰时期。而且在频繁传输大量数据的情况下，它的价格优势就不复存在了【1。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、扩频通讯、短消息通讯等无线通讯技术又都有一些不足之处。在国外，已经普遍利用计算机控制道路照明，如新加坡、法国、西德和瑞士等国，通过电脑来制定一个自动化程序，使道路照明的启闭与日出、日落密切配合，节省
37、能源。而我国的路灯监控系统的发展还处于发展阶段，多数城市路灯的开、关灯控制由每台变压器(配电箱)分散控制，统一性差、故障率高。由于没有远程数据采集和通讯功能，无法实现集中监控，所以运行、操作结果不能集中监测、记录和统计。而路灯管理部门多数采用“人工巡视 的形式，设备的运行状况主要靠白天巡线、夜间巡灯来获得，不仅耗费大量的人力和物力，而且实时性很差，处理故障的效率非常低，很难满足现在高亮灯率的要求。还可以发现现在大部分监控系统只能以台变为单位进行远程监测控制和管理，对于每个灯柱下的灯的状态无法监控。而单灯才是最需要监控的部分，而且基数很大，对于每个灯亮与不亮无法检测。为了克服这一缺点，我国从上个
38、世纪九十年代开始将监控技术应用于城市道路照明领域。经过十几年的发展，国内已有多种路灯远程监控系统软件投入使用，使得国内几十个城市的路灯管理走向科技化，真正实现路灯“三遥”控制。表1 1【l2】是国内应用最多的几种路灯监控系统软件的对比统计。从上表1 1 可以看出，目前我国的路灯监控系统均采用单一通信方式，或采用无线数传电台专网通信，或采用G S M G P R S(G e n e r a lP a c k e tR a d i oS e r v i c e 通用分组无线业务)通信，或采用C D P D 技术进行通信，或采用有线方案进行通信。大连理工大学专业学位硕士学位论文虽然各种通信技术已经很
39、成熟，系统也已经应用到多个城市的路灯管理中，但由于各通信技术的特性，在运行过程中存在着很多问题。比如采用无线电台通信方案，虽然无需运营费用，站点扩展也比较方便，但是覆盖范围比较小，需要建造发射塔，投资成本高，不仅实时性不好，且可靠性不高。表1 1 统计表T a b 1 1S t a t i s t i c st a b l ef o rs a l e当前国内外电力、交通、医疗、勘探等领域，已经有将G P R S 应用于远程监控系统的成功案例，例如：(1)意大利P i r e l l i&C A m b i e n t eT e c n o l o g i eS p A 公司开发的基于G P R
40、 S 的空气质量监控系统，对国土环境进行大范围监控，实时获取空气质量等级数据，及时发布空气质量信息。(2)荷兰2 0 0 4 年完成的移动健康工程，通过在患者身上放置一个移动传感部件，实时采集患者健康状况数据，并通过G P R S 网络发送到医疗监控中心，医务人员可以及时了解患者健康状况信息，预防突发疾病和及早施以治疗。基于G P R S 的路灯远程监控系统的设计(3)北京移动与北京夜景照明管理部门合作，建设基于G P R S 的夜景照明管理系统(L M A S)，实现对夜景照明系统及设备实施远程实时监控和集中管理，节约了新建夜景照明系统的网络建设投资、缩短了建设工期，取得良好效果。(4)胜利
41、油田厂子2 0 0 2 年利用G P R S 对配电网进行自动化技术改造，对线路运行实时监测，做到线路故障快速排查，实现电网运行高效、安全、可靠，降低了运行费用，提高了经济效益。(5)江苏省公安厅交巡警总队启用G P R S G I S G P S 高速公路巡警指挥调度系统，实现全省路面交巡警勤务实时指挥调度和管理，建立巡逻民警和指挥中心的信息交互通道，施行高速路恶劣天气(路况)分级处置，总队能够及时掌握全省各项实时路况信息并实施科学管理和协调，全省交巡警指挥调度、勤务管理水平迈上一个新台阶。总之，基于G P R S 网络技术实现远程监控系统，是计算机测控领域的一个发展趋势。随着G P R S
42、 通信技术和I n t e m e t 网络技术的迅猛发展与广泛普及，基于G P R S 网络的远程监控系统将会更多更好的应用于计算机测控领域之中。1 3 论文的主要工作随着大连市政府“光明工程”的启动，近几年大连市路灯管理处很好地解决了老百姓夜间出行难的问题。不仅在小街、小巷安装了路灯，而且在一些偏远地区的主次干道上也安装了路灯。为了对路灯控制实行自动化，更好地对路灯设备进行控制、监测，大连市路灯管理处于2 0 0 0 年引进了路灯无线模拟监控系统，本系统很好地对市区内路灯设备进行控制及监测。路灯无线模拟控制系统由监控中心通过数传电台统一发布指令，经中继站周转，由安装在每个路灯台区的监控终端
43、进行具体操作，例如开、关灯。终端系统在正常工作时处于受控状态，无线网会以2 分钟一次的速度维持这种状态。监控中心系统会对所有的终端进行巡检，这种巡检会每隔一定时间进行一次。同时在这其中系统会穿插的进行呼叫检测和主动上报检测。巡检期间如有电流、电压等数据的变化则上报，值班人员到现场进行处理、维护。终端系统是由天线、箱体、外部检测、控制部分组成，安装于每个路灯台区。当无线网被干扰时，并且这种干扰维持了一定时间，系统会进入自控。随着旅顺南路、旅顺北路、大连湾、土革路等一些较远地区路灯的安装，现行的路灯控制系统已经不能很好的对这些地区的路灯进行监控。这些地区离中继站较远，无线电收发信号较弱，电台接收、
44、发送的信号也较弱，甚至有些地区收不到信号。为了解决以上问题，这就需要我们使用一种新的、不受地域限制、不受无线电干扰的路灯无线监控系统，为此提出采用G P R S 路灯远程监控系统。6 一大连理工大学专业学位硕士学位论文本文通过分析研究G P R S 网络和分布式测控技术，设计并实现了城市路灯远程监控终端。此终端采用多微控制器、双总线的拓扑结构。论文的主要工作如下：(1)阐述课题提出的背景及意义。分析研究G P R S h t e m e t 网络应用于城市路灯远程监控系统中的可行性。分析研究国内外将G P R S 1 1 1 t e m e t 网络技术应用于计算机测控领域的动态。(2)分析研
45、究G P R S 网络系统和计算机测控技术。包括G P R S 连接原理及G P R S技术的特点、网络结构以及安全性能等，G P R S 网络系统主要应用领域，计算机测控技术，现有通信规约等。(3)介绍基于G P R S 网络的大连市城市路灯远程监控系统总体结构和自行设计的基于T C P I P 协议的通信规约等内容。系统总体构成包括监控中心计算机、G P R S 网络、远程监控终端；监控中心计算机应用软件主要功能包括远程控制功能、远程检测功能、信息管理功能、人机交互功能等；开发基于W i n d o w s2 0 0 0S e n，e r 操作系统，以M i c r o s o f lV
46、i s u a lC+6 0 为开发平台，采用S Q LS e r v e r2 0 0 0 关系数据库和M a p 8 0G I S 软件，运用跨平台集成地图开发技术，实现用户与M a p l n f o 后台服务器程序的实时交互。(4)设计实现基于G P R S 网络的大连市城市路灯远程监控系统的应用软件系统。通过用户需求调研和系统工作过程分析，监控中心计算机应用软件系统规划成6 个功能模块：终端通讯模块、故障管理模块、地图模块、数据查询模块、数据维护模块、地图日志管理模块。(5)系统测试，将监控终端现场安装并调试，总结取得最终的成果。基于G P R S 的路灯远程监控系统的设计2G P
47、R S 通信与路灯监控系统2 1G P R S 系统综述2 1 1G P R S 技术特点G P R S 是通用分组无线业务(G e n e r a lP a c k e tR a d i oS e r v i c e)的简称，是建立在G S M基础上的无线网络技术，它在现有的G S M 网络上叠加了一个基于分组交换的无线接口，引入三种新的逻辑网络实体：服务G P R S 支持节点(S G S N)、网关G P R S 支持节点(G G s N)和分组控制单元(P C U)，同时配合软件升级，目标是提供高速分组数据业务。用分组交换来补充电路交换是对G S M 技术的一个重要升级。分组交换的一大
48、优点是可以灵活分配网络资源，仅在数据传送时才使用无线信道，这样多个用户可以共享一条无线信道，大大提高资源利用率。G P R S 的数据传送使用业务信道，速率为9 k b p s-一2 1 4 k b p s，如果一个用户独占8 个信道，总速率将超过1 7 0 k b p s，在实际中单个用户可以同时使用l 至3 条信道，速率为几十k b p s 1 3】。G P R S 的主要特点是：(1)覆盖范围广、可以移动、接入地点无限制、能满足跨地区的接入需求。(2)G P R S 采用分组交换技术，高效传输高速或低速数据和信令，优化了对网络资源和无线资源的利用。数据传输速率高，理论传输速率1 7 1
49、K b p s，实际传输速率4 0 K b p s。(3)系统的传输容量大，扩容无限制。(4)通信费用低。进行连接的方法是租用专线或电话线，基于数据流量、业务类型及服务质量等级(Q O S)计费。计费方式更加合理，用户使用更加方便。(5)实时性好。与短消息服务比较，系统无时延，可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。(6)G P R S 网络接入速度快，提供了与现有数据网的无缝连接。G P R S 网本身就是一个分组型数据网，支持T C P I P 和X 2 5 协议，无需经过P S T N 等网络的转接，直接与分组数据网(I P 网或x 2 5 网)互通，接入时间仅几秒，快于电路型数据
50、业务。2 1 2G P R S 工作原理G P R S 采用与G S M 相同的频段、相同的频带宽度、相同的突发结构、相同的无线调制标准、相同的调频规则以及相同的T D M A 帧结构。因此，在G S M 系统上构建G P R S系统时，G S M 系统的绝大部分部件都不需要作硬件改动，只需作软件升级。大连理工大学专业学位硕士学位论文构成G P R S 系统的方法是：(1)在G S M 系统中引入三个主要组件，这三个主要组件是S G S N(G P R S 业务支持节点)、G G S N(G P R S 网关支持节点)和P C U(分组控制单元)，S G S N、G G S N 有时有合称为G