開(kāi)關(guān)量轉(zhuǎn)485采集模塊應(yīng)用于城市路燈信號(hào)控制系統(tǒng)

基于城市對(duì)于路燈的各種需要，城市路燈管理系統(tǒng)需要遵循“分散控制，集中管理”的原則實(shí)施管控，即路燈控制器分散配置在各個(gè)路燈箱里面，控制器再通過(guò)通信線路與監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)連接，監(jiān)控中心的服務(wù)器對(duì)路燈控制器實(shí)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。 但是由于路燈的數(shù)量眾多且分布在城市的各條道路以及各個(gè)角落里面，完全采用有線方式連接工程量浩大且實(shí)現(xiàn)基本上不可能，只能采用無(wú)線傳輸方式通信，但是由于路燈數(shù)量眾多，每個(gè)路燈配置一個(gè)無(wú)線通信節(jié)點(diǎn)也不現(xiàn)實(shí)，成本高昂以及后期費(fèi)用巨大，只能采取無(wú)線+有線相結(jié)合的傳輸方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

某城市路燈監(jiān)控系統(tǒng)，最開(kāi)始采用定時(shí)自動(dòng)開(kāi)關(guān)以及聲控光控方式對(duì)路燈進(jìn)行控制，但是在實(shí)際使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，定時(shí)自動(dòng)開(kāi)關(guān)控制方式不能適應(yīng)冬夏季節(jié)的光照時(shí)間變化，在夏天出現(xiàn)光照情況良好的時(shí)候路燈就自行打開(kāi)，而冬天在夜幕降臨的時(shí)候，路燈則沒(méi)有及時(shí)打開(kāi)。還有就是陰天情況下，光照不足但是路燈按照時(shí)間設(shè)定依然處于關(guān)閉狀況。而采用光控方式，由于道路灰塵大，經(jīng)常會(huì)將光敏元器件給損壞，導(dǎo)致路燈控制不正常。還有就是路燈出現(xiàn)損壞的情況，只能依靠工人巡查或者出現(xiàn)投訴才能發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)的維護(hù)非常麻煩。管理者決定采用在線式路燈監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)整個(gè)城市的路燈實(shí)施監(jiān)管。

在線式路燈監(jiān)控系統(tǒng)就是監(jiān)控中心能夠?qū)崟r(shí)在線的對(duì)全城的路燈進(jìn)行監(jiān)控管理，由于路燈是遍及全城的所有道路以及各個(gè)角落，采用光纖或者銅線作為傳輸線路基本上不可行。3G網(wǎng)絡(luò)具有全覆蓋無(wú)死角，通信穩(wěn)定的特點(diǎn)，隨著手機(jī)3G網(wǎng)絡(luò)的普及，利用GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)越來(lái)越方便，流量費(fèi)用也越來(lái)越低，利用GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)成為趨勢(shì)。管理者決定采用GPRS網(wǎng)絡(luò)作為傳輸線路，但是單純采用GPRS網(wǎng)絡(luò)則由于路燈數(shù)量眾多，全部用GPRS DTU模塊實(shí)施控制的話，不但前期成本高昂（每個(gè)路燈要配置一臺(tái)GPRS DTU模塊，所需數(shù)量巨大），后期的維護(hù)成本（主要是由SIM卡產(chǎn)生的月租費(fèi)用以及流量費(fèi)用）也是個(gè)不小的負(fù)擔(dān)。

通過(guò)多方面的綜合評(píng)估，施工方?jīng)Q定采用有線+無(wú)線相結(jié)合的傳輸方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，即在本地組建小型控制網(wǎng)絡(luò)控制多個(gè)路燈的開(kāi)關(guān)，再通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心連接通信。在此采用的是RS-485總線作為控制網(wǎng)絡(luò)通信線路。施工方采用深圳市國(guó)科偉業(yè)通信技術(shù)有限公司的NG-316 GPRS DTU模塊以及NS-1012-8DO型開(kāi)關(guān)量輸出模塊作為路燈監(jiān)控系統(tǒng)的主要設(shè)備。在此我們?cè)敿?xì)描述一下現(xiàn)場(chǎng)的小型控制網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成，關(guān)于GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸部分我們?cè)谄渌咐凶鲈敿?xì)闡述。

NS-1012-8DO模塊提供開(kāi)關(guān)量轉(zhuǎn)485功能，向下提供八路開(kāi)關(guān)輸出接口以及四路開(kāi)關(guān)量輸入接口，開(kāi)關(guān)量輸出接口用于控制路燈的開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)量輸入接口用于采集路燈以及相應(yīng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。向上提供一個(gè)RS-485接口，該模塊支持Modbus RTU協(xié)議，可以自行設(shè)置地址碼，可以多個(gè)模塊級(jí)聯(lián)在同一個(gè)RS-485總線網(wǎng)絡(luò)中通信。NG-316模塊則向下提供一個(gè)RS-485通信接口，其與多個(gè)NS-1012-8DO型模塊通過(guò)RS-485總線相連，向上與GPRS網(wǎng)絡(luò)連接，并通過(guò)其與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的主機(jī)相連。

相對(duì)于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制要求精確至毫秒級(jí)別的時(shí)效性，路燈控制只要在數(shù)分鐘之內(nèi)得到響應(yīng)就不會(huì)影響系統(tǒng)的運(yùn)行。由于本地的控制網(wǎng)絡(luò)采用RS-485總線通信，一般都是采用輪詢方式對(duì)各個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出模塊實(shí)施控制。即監(jiān)控中心服務(wù)器開(kāi)啟一個(gè)線程與某個(gè)GPRS DTU模塊進(jìn)行TCP連接，基于Modbus RTU協(xié)議向與該DTU模塊連接的某個(gè)地址碼的NS-1012-8DO模塊下發(fā)指令，控制其開(kāi)關(guān)使得與之連接的路燈開(kāi)關(guān)，當(dāng)確認(rèn)路燈按照指令動(dòng)作之后，再向下一個(gè)地址碼的模塊下發(fā)指令控制其做相應(yīng)的動(dòng)作。依次循環(huán)將該控制網(wǎng)絡(luò)中的路燈全部打開(kāi)，由于服務(wù)器計(jì)算能力強(qiáng)，可以同時(shí)開(kāi)啟多個(gè)線程同時(shí)與多個(gè)DTU模塊通信，基本上可以在幾分鐘之內(nèi)將所有路燈按照指令做相應(yīng)的動(dòng)作。

采用無(wú)線+有線相組合的方式，既方便了現(xiàn)場(chǎng)布線（只需要建設(shè)一定數(shù)量的小型RS-485總線網(wǎng)絡(luò)），又節(jié)省了后期費(fèi)用（GPRS DTU模塊數(shù)量減少了幾個(gè)數(shù)量級(jí)，由此需要的手機(jī)卡也少了幾個(gè)數(shù)量級(jí)，從而系統(tǒng)支付的流量費(fèi)以及月租費(fèi)也就成倍的降低）。