開(kāi)關(guān)量轉485采集模塊應用于城市路燈信號控制系統

基于城市對于路燈的各種需要，城市路燈管理系統需要遵循“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(xiàn)路與監控中心的計算機連接，監控中心的服務(wù)器對路燈控制器實(shí)行遠程監控。 但是由于路燈的數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(xiàn)方式連接工程量浩大且實(shí)現基本上不可能，只能采用無(wú)線(xiàn)傳輸方式通信，但是由于路燈數量眾多，每個(gè)路燈配置一個(gè)無(wú)線(xiàn)通信節點(diǎn)也不現實(shí)，成本高昂以及后期費用巨大，只能采取無(wú)線(xiàn)+有線(xiàn)相結合的傳輸方式進(jìn)行數據通信。

某城市路燈監控系統，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路燈進(jìn)行控制，但是在實(shí)際使用過(guò)程中發(fā)現，定時(shí)自動(dòng)開(kāi)關(guān)控制方式不能適應冬夏季節的光照時(shí)間變化，在夏天出現光照情況良好的時(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，導致路燈控制不正常。還有就是路燈出現損壞的情況，只能依靠工人巡查或者出現投訴才能發(fā)現，系統的維護非常麻煩。管理者決定采用在線(xiàn)式路燈監控系統對整個(gè)城市的路燈實(shí)施監管。

在線(xiàn)式路燈監控系統就是監控中心能夠實(shí)時(shí)在線(xiàn)的對全城的路燈進(jìn)行監控管理，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(xiàn)作為傳輸線(xiàn)路基本上不可行。3G網(wǎng)絡(luò )具有全覆蓋無(wú)死角，通信穩定的特點(diǎn)，隨著(zhù)手機3G網(wǎng)絡(luò )的普及，利用GPRS網(wǎng)絡(luò )傳輸數據越來(lái)越方便，流量費用也越來(lái)越低，利用GPRS網(wǎng)絡(luò )傳輸數據成為趨勢。管理者決定采用GPRS網(wǎng)絡(luò )作為傳輸線(xiàn)路，但是單純采用GPRS網(wǎng)絡(luò )則由于路燈數量眾多，全部用GPRS DTU模塊實(shí)施控制的話(huà)，不但前期成本高昂（每個(gè)路燈要配置一臺GPRS DTU模塊，所需數量巨大），后期的維護成本（主要是由SIM卡產(chǎn)生的月租費用以及流量費用）也是個(gè)不小的負擔。

通過(guò)多方面的綜合評估，施工方?jīng)Q定采用有線(xiàn)+無(wú)線(xiàn)相結合的傳輸方式進(jìn)行數據通信，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 )與遠程監控中心連接通信。在此采用的是RS-485總線(xiàn)作為控制網(wǎng)絡(luò )通信線(xiàn)路。施工方采用深圳市國科偉業(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控系統的主要設備。在此我們詳細描述一下現場(chǎng)的小型控制網(wǎng)絡(luò )的構成，關(guān)于GPRS網(wǎng)絡(luò )傳輸部分我們在其他案例中做詳細闡述。

NS-1012-8DO模塊提供開(kāi)關(guān)量轉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設備的運行狀態(tài)。向上提供一個(gè)RS-485接口，該模塊支持Modbus RTU協(xié)議，可以自行設置地址碼，可以多個(gè)模塊級聯(lián)在同一個(gè)RS-485總線(xiàn)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(xiàn)相連，向上與GPRS網(wǎng)絡(luò )連接，并通過(guò)其與遠程監控中心的主機相連。

相對于工業(yè)現場(chǎng)控制要求精確至毫秒級別的時(shí)效性，路燈控制只要在數分鐘之內得到響應就不會(huì )影響系統的運行。由于本地的控制網(wǎng)絡(luò )采用RS-485總線(xiàn)通信，一般都是采用輪詢(xún)方式對各個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出模塊實(shí)施控制。即監控中心服務(wù)器開(kāi)啟一個(gè)線(xiàn)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)，當確認路燈按照指令動(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)器計算能力強，可以同時(shí)開(kāi)啟多個(gè)線(xiàn)程同時(shí)與多個(gè)DTU模塊通信，基本上可以在幾分鐘之內將所有路燈按照指令做相應的動(dòng)作。

采用無(wú)線(xiàn)+有線(xiàn)相組合的方式，既方便了現場(chǎng)布線(xiàn)（只需要建設一定數量的小型RS-485總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )），又節省了后期費用（GPRS DTU模塊數量減少了幾個(gè)數量級，由此需要的手機卡也少了幾個(gè)數量級，從而系統支付的流量費以及月租費也就成倍的降低）。