路燈無線控制系統

摘    要：本文提出了一種基于CDMA的路燈無線控制系統設計原理和實現方案，簡要介紹了CDMA 技術的基本知識，描述了CDMA 無線傳輸應用于路燈控制實現方法。通過實際應用，獲得了理想的效果。

關鍵詞：CDMA；VPDN；電力；路燈；無線；遠程；控制系統；

一、背景介紹

在我國，大部分城市特別是中小城市的路燈系統自動化管理水平還不很高，特別是當季節、氣候天氣變化時不能及時改變開關狀態，不能對路燈充分利用，從而也給市民帶來一定的困擾。近年來由于城市基礎設施建設的飛速發展，城市的市容市貌得到了極大改觀，城市燈光工程是現代化城市建設的重要標志，在城市建設與發展中具有舉足輕重的地位。同時隨著燈光工程的重視程度提高，路燈照明的管理、監測控制和維護的工作量增大與有限的人力物力資源矛盾日益突出。并且現實中通常設備陳舊，可靠性差，線路故障多，管理維護不便；與此同在的電力網不穩定，配電房所處環境惡劣，平時缺少人員值守等問題，使得對路燈運行進行無線遠程監控成為市政管理迫在眉睫的首要任務。

隨著CDMA無線網絡的成熟，CDMA無線網絡已經在城市路燈無線控制系統中已經成功應用。該系統運用先進的通訊技術和計算機網絡技術，借助現有的配電設備、控制設備、環境監測設備等，實現了路燈管理的實用性、可靠性、技術先進性、經濟性。

二、本系統優勢

1、良好的實時響應與處理能力。與短消息服務比較，由于CDMA具有實時在線特性，系統無時延，系統能夠同時實時收取，處理多個監測點的各種數據，無需輪巡就可以同步監測點的時鐘可很好的滿足系統對數據采集和傳輸實時性的要求。

2、遠程儀器設備控制：由于采用CDMA雙向傳輸系統，監控中心可以反向實現對儀器設備的時間校正，狀態報告，開關以及其他監測，控制等功能。

3、建設成本低：可充分利用現有CDMA網絡，設備安裝即接通，而采用超短波通信時需要充分考慮現場環境，還需要配備天線鐵架等附屬設備。

4、安裝調試簡單，建設周期短：利用現有成熟CDMA網絡，系統投入運行時基本不需要調試，安裝簡捷。采用超短波通信時安裝調試工作量大，要先進行現場信號測試，天線鐵架架設，天線方向角度調試等工作。

5、覆蓋范圍廣：構建無線路燈控制系統要求數據通信覆蓋范圍廣，擴容無限制，接入地點無限制，能滿足山區，鄉鎮和跨地區的接入需求。由于監控點數量眾多，分布在全市范圍內，部分監控點位于偏僻地區，而且地理位置分散。采用超短波通訊方式，覆蓋范圍只有30多公里；而采用CDMA方式，理論上在無線CDMA網絡的覆蓋范圍之內，都可以實現控。

6、數據傳輸速率高：CDMA網絡傳送速率理論上可達372Kbp，實際應用時數據傳輸速率在80Kbps左右，而目前一般的超短波數傳電臺傳送速率多為2.4kbit/s或更低。

7、傳輸容量大：監控中心站要和每一個監控點實現實時連接。由于監控點數量眾多，系統要求能滿足突發性數據傳輸的需要，而CDMA技術能很好地滿足傳輸突發性數據的需要。

8、通信費用低，可按時間和流量進行收費.

三、系統組成

(圖） 路燈無線控制系統示意圖

1、遠程測控終端

采用符合工業產品標準，能夠滿足照明監控需要、適用于戶外環境或室內長期運行的控制終端，組成小的控制系統，實現數據檢測中心對各個節點路燈的控制。單個控制終端由光控電路、時鐘電路、檢測電路，開關電路和存儲器電路(掉電保護電路)組成。具有RS232等標準通信接口與CDMA DTU連接，主要完成數據的采集和處理、控制輸出和進行數據通信、報警、接收遠程命令、開關等等功能。

2、無線通訊部分
無線通訊應用CDMA DTU（Data Terminal unit)，可以理解為下位CDMA發射終端，在進行通信時，在它的作用下對所傳信息進行格式轉換和數據整理校驗，全稱CDMA數據傳輸單元，在國內目前實際上對CDMA DTU具有更加明確的約定：CDMA DTU是專門用于將串口數據通過CDMA 網絡進行傳送的無線設備。

3、數據檢測中心

監控中心由監控主機，人機接口，相關外設及與無線數據通信網接口等部分組成。對遠端監控點采用輪訓或并行詢問方式，完成進側，控制，采集等多重任務。

監控系統軟件是集路燈，景觀燈，飾燈等的監控，數據采集，數據處理與一體，并通過群控或組控實現對不同燈型的監控終端進行控制的系統軟件。具有數據存儲，數據采集，報警處理，報表打印，圖形人機界面，系統安全性控制，自動巡測終端，自動開關燈，終端分組控制，GIS系統接入線路防盜報警及多種時間表等眾多功能。
 
四、 可靠性

本系統需要較高的系統安全保障和穩定性。安全保障主要是防止來自系統內外的有意和無意的破環，網絡安全防護措施包括信道加密，信源加密，登錄防護，訪問防護，接入防護，防火墻等。穩定是指系統能夠7×24小時不間斷運行，即使出現硬件和軟件故障，系統也不能中斷運行。 

數據中心可通過公網使用VPN接入到CDMA網，采用VPN方式成本比較低，企業不用租用專線，還可以使用原有的VPN設備，移動終端需要安裝具有VPN二次虛擬撥號的功能的軟件。通過VPN方式，客戶端在連接應用服務器前，要經過Ｒａｄｉｕｓ服務器的認證整個數據傳送過程得到了加密保護，安全性比較高，可充分保障速度和網絡服務質量。另外，數據中心也可以采用APN接入方式，租用專線接入到移動公司的GGSN設備上，這種成本高，安全性高，穩定可靠。

對于安全性要求非常高的系統，可考慮在專用APN接入的基礎上再加上VPN接入方式的混合接入方式，進一步提高系統的安全性。

1、VPN虛擬專網模式：企業內部網絡中配置VPN服務器，移動終端加載具有VPN二次虛擬撥號的功能的客戶端軟件。采用VPN安全技術，用戶通過接入企業內部虛擬專網的方式與Internet進行隔離，可對整個數據傳送過程進行加密保護，有效避免非法入侵。

2、利用SIM卡的號碼，對用戶SIM卡手機號碼進行鑒別授權，在網絡側對SIM卡號和APN進行綁定，劃定用戶可接入某系統的范圍,只有屬于指定行業的SIM卡手機號才能訪問專用APN，移動終端與數據中心采用中國移動分配的專門的APN進行無線網絡接入，普通手機的SIM卡號無法呼叫專門的APN。 

3、對于特定用戶，可通過數據中心分配特定的用戶ID和密碼，其他沒有數據中心分配的用戶ID和密碼的用戶將無法登錄進入系統，系統的安全性進一步增強。

五、 總結

隨著時代的發展，城市現代化建設步伐不斷加快，對城市道路照明及城市亮化工程需求也更大，而能源的供需矛盾也越來越突出，節電節能，綠色照明的要求越來越迫切，越來越高?，F在再采用那些傳統的手控，時鐘控城市照明系統的方法已不能滿足要求。如何充分利用高科技手段解決上述矛盾也就成為當前照明控制領域一個新的和緊要的課題。城市道路照明自動化控制和智能化管理作為城市現代化的標志之一，它所帶來的經濟和社會效益是十分顯著的，它的推廣和實施也將是市政工程建設中的一項重要內容。