基于GPRS 方式的路燈監控系統應用實例分析

馬 超，藍 倩

（1.重慶機場集團有限公司，重慶 401120；2.重慶日報報業集團，重慶 401120）

0 引言

某機場道路路燈一直由人員巡檢維護，在以往年份一直存在路燈電纜被盜情況，說明以人力巡檢為主的傳統路燈管理模式仍存在漏洞，需進行改進。同時，該機場進行了擴建，擴建后其路燈規模擴大，道路路燈回路增多，且回路之間距離增大，管理難度增加。為應對這一局面，提高路燈管理效率，降低路燈電纜被盜風險，綜合考慮后，該機場引進了基于GPRS 的路燈監控系統對全場路燈進行實時監控。

1 路燈監控系統設計

1.1 路燈監控系統架構

路燈監控系統采用GPRS 通信傳輸方式。GPRS 具有穩定性高、實時性強的特點，通過在移動通信公司GPRS 業務平臺構建數據采集系統，路燈監控系統可充分利用現有無線通信網絡，無需進行網絡建設及后期網絡維護，可節約成本。同時，GPRS 無線通信終端設備安裝簡單，有利于終端設備現場后期維護保養。

路燈監控系統采用TCP/IP 網絡架構，其工作方式為由路燈監控終端采集數據，通過GPRS 與互聯網進行數據傳輸，實現與路燈監控中心實時通信。在這個過程中，因GPRS通信依賴于IP地址進行數據分組通信，監測中心計算機需一個固定的IP 地址。在路燈監控終端部分，路燈監控器則通過RS232 與GPRS DTU 終端連接，路燈監控器采集的信息通過GPRS DTU 發送至GPRS 無線網絡，并上傳至于監控中心。監控中心則通過GPRS DTU 終端實現對路燈監控器的遠程控制[1]。

1.2 路燈監控系統功能實現

根據機場路燈回路實際情況，路燈監控系統采用1 個監控中心、多監控終端的方式實現。

系統基礎功能：通過對不同回路的路燈分段管理，結合時控與光控方式，實現全夜燈、半夜燈定時開關燈控制；通過采集數據，系統可實時監測路燈配電系統的電壓、電流、有功功率、無功功率及功率因數狀態。

系統擴展功能：根據實際管理需要，通過功能組劃分，實現點控、組控、群控；具備停電報警功能、電纜被盜報警功能，并可通過短信等方式向值守人員及時報警；系統具備GIS 地理信息功能，能實時在地圖上反映出實際路燈的運行情況[2]。

系統安全功能：機場內網配置APU 專用服務器，實現了內網與公網隔離，有效防止非法入侵；系統采用SIM 卡手機號碼鑒別授權，只有指定的特定卡號才能呼叫SIM 卡，阻止垃圾短信；系統可在應用層層面為每個GPRS 數據傳設備單獨配置DTU ID 號和密碼，防止非授權登入。

2 路燈監控系統安裝及運行

2.1 路燈監控系統安裝情況

表1 為某機場擴建道路路燈概況。

表1 某機場擴建道路路燈概況

根據擴建道路路燈情況可知，全場路燈數量約兩千盞，占據30 個照明供電回路，總功率約500 kW，每個照明回路需設置一個路燈監控終端。按照功能需求及照明回路數量設計，路燈監控系統設備安裝清單如表2 所示。

表2 路燈監控系統設備安裝清單

其中，路燈監控系統中心為路燈監控系統的信息收集及處理中心，其設備包括工控機、服務器、機柜、UPS、投影儀、路由器、光敏開關、短消息報警模塊及GPS 校準系統等；現場設備為路燈監控系統的照明監控終端，作用是實時收集回路電氣數據和執行監控中心相關指令。

采用GPRS 無線通信較傳統布線方式節省了光纖埋設、網絡調試費用。根據清單費用估算，路燈監控系統采購及安裝費用占比僅為全場道路路燈采購費用的4.3%，初期投資成本較低。

2.2 路燈監控系統運行情況

路燈監控系統安裝調試完畢后，對其進行了運行場景測試。

（1）日常自動運行場景

設置06:00-18:00 為關燈時間，18:00-00:00 為全夜燈時間，00:00-06:00 為半夜燈時間，在06:00-18:00時間段，當光照不足時自動開啟照明。

測試中，路燈監控系統表現良好，可根據設置自動實現照明回路的關斷控制，但在測試中也發現個別路燈監控器動作不及時的情況。據分析，這是由于路燈控制器GPRS 信號強度不高所致，此問題在運營商基站設置完善后得到解決。同時，經過一段時間運行，發現光控傳感器靈敏度下降。經調查，發現光控傳感器極易吸附灰塵，長時間運行不清理將會導致其靈敏度下降，后經清潔光控傳感器探頭，其靈敏度恢復正常。

在測試中，路燈回路的電流、電壓的實時監控信息，均可以通過路燈監控中心工控機進行查詢，若有異常情況，系統會自動報警提醒值守人員。根據使用場景的需要，可以在工控機上將不同的路燈回路進行編組查詢，也可將組內的路燈回路拆開為單個回路查詢，使用場景較為靈活。由于通過APU 專用服務器實現了內網與外網的網絡隔離，因此外部網絡無法訪問路燈監控系統內部網絡。同時，管理人員登入均需輸入用戶名和密碼，系統安全性有較好的保證。

（2）故障場景

設置道路照明回路發生短路、斷線等故障，并監測系統告警情況。

測試中控制器會將故障主動報到監控中心，監控中心工控機上發出語音、文字告警等提示，同時系統還會將告警信息以手機短信的形式發送至監控中心值守人員、巡檢人員手機上，有效提高了告警的信息傳達效率。

在此場景中，故障產生時檢修人員就能通過系統知悉故障地點等信息，節約了以往檢修人員尋找故障點的時間，檢修人員可快速趕赴故障點，從而根本上杜絕了電纜線路被盜的可能性。

（3）遠程控制場景

在路燈監控中心通過工控機遠程對某路燈回路實行開關操作，并在現場安排人員監視路燈情況。

經測試，除個別回路遠程開、關操作略有延遲外，其余回路均能正常響應監控中心發出指令，通過排除法分析延遲原因應為GPRS 信號較弱所致。同時，由于軟件管理優化不足，系統每次僅能對其中某個回路實現遠程操作，但不能同時遠程操作多個回路，這是今后路燈監控系統需要改進的地方[3]。

3 路燈監控系統運行效益分析

在擴建以前，該機場一直有一支人數穩定在約30人的路燈維保隊伍，而擴建后，道路路燈數量規模數倍于擴建前規模。經過一段時間的運行檢驗，全場道路路燈在維保隊伍人員數量基本不變、維保人員平均工作量不增加的情況下依然運行良好，證明以現有維保隊伍人數在路燈監控系統輔助作用下，其平均維保效率從約2.5 盞/（人·小時）提高至約10.8 盞/（人·小時），運維效率得到了提高。表3 為機場擴建前后維保人員數量及工作量情況。

4 結論

本文通過列舉一例路燈監控系統工程應用情況，探討了路燈監控系統較傳統路燈管理方式的優勢，以及其在經濟成本上的可行性。因此，建議在機場道路路燈管理中推廣使用路燈管理監控系統。

表3 機場擴建前后維保人員數量及工作量情況