基于GPRS和PLC的远程路灯监控系统设计

　　1 GPRS技术简介

　　GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线业务)是一种基于第二代移动通信系统GSM的无线分组交换技术，特别适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。GPRS的传输速率最高可达171.2 kbps，实际应用中的平均速率也高达53.6kbps。GPRS为移动用户和数据网络之间提供连接，为移动用户提供高速无线接口和X.25服务。GPRS采用数据分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以有多个用户共享，因而资源被有效利用。用户永远在线，按流量计费，降低了服务成本。

　　利用GPRS进行数据传输具有如下的优点：

　　①接入范围广。GPRS是在现有的GSM网上升级，可充分利用全国范围的电信网络，可以方便、快速、低成本地为用户数据终端提供远程接入网络的部署。

　　②传输速率高。理论值最高可达171.2 kbps，是当前GSM网络中电路数据交换业务速度的十几倍。下一代GPRS业务的速度甚至可以达到384 kbps，完全可以满足用户应用需求。

　　③登陆快捷。GPRS接入等待时间短，可快速建立连接，平均耗时为2 s。

　　④永远在线，提供实时在线功能。“实时在线”或“永远在线”即用户随时与网络保持联系。即使没有数据传送，终端也一直与网络保持联系，这将使访问服务变得非常简单、快速。

　　⑤按流量计费。用户只有在发送或接收数据期间才占用无线资源，按照用户接收和发送数据包的数量计费。没有数据流量时，用户即使挂在网上也不收费。

　　⑥切换自如。用户在进行数据传送时，不影响语音信号接收。数据业务和语音业务的切换有自动和手动2种方式，具体形式依据不同终端而定。

　　2 系统总体结构

　　按照路灯远程测控系统的设计要求和要实现的功能，将系统大体分为中央控制室、集中控制器和路灯控制器3层网络结构。系统的总体结构如图1所示。

　　第1层中央控制室是l台PC服务器，负责整个城市路灯的监控;第2层集中控制器负责一条街上全部路灯的控制;第3层路灯控制器负责同一灯杆上的所有灯具。其中，l层与2层之间使用了GPRS无线通信网，这两层之间距离远，虽然通信成本较高但通信成员少。2层与3层应用了窄带电力线载波通信技术，利用现有的电力线传输信号，不用另外铺设线缆，几乎没有运行成本，特别适合通信对象多的情况。

　　另外，本设计还具有电量计量等功能，由电压互感器和电流互感器对各路段路灯的电力参数进行实时采集，将采集到的数据进行分析和存储，或者通过监控中心的巡检把现场各路段工作参数(包括电压电流开关量等)传回监控中心。监测终端能自动检测到跳闸、断路、电压异常、供电故障、开关灯控制异常等突发事件，并及时将告警数据上传监控中心，以供监控中心值班人员及时了解情况做出处理。GPRS通信网络是监控中心与无线数据采集监测终端的数据传输通道，选用固定IP地址方式通过GPRS网络将所采集到的工作参数主动、及时地上传到监控中心。