專利名稱：路燈無(wú)線微網(wǎng)遠(yuǎn)程數(shù)傳監(jiān)控管理擴(kuò)展系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及路燈工作狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制管理系統(tǒng)，并擴(kuò)展到其周邊500米 內(nèi)(可接力延伸)的移動(dòng)和固定目標(biāo)的遠(yuǎn)程數(shù)傳監(jiān)控管理系統(tǒng)。屬應(yīng)用無(wú)線和 網(wǎng)絡(luò)數(shù)字通信手段進(jìn)行遠(yuǎn)程自動(dòng)控制領(lǐng)域。
技術(shù)背景1、路燈節(jié)電和減少維護(hù)成本的主要手段是光敏開(kāi)關(guān)控制、夜間間隔關(guān)燈； 掌握節(jié)能燈的使用時(shí)數(shù)，防止燈燒毀時(shí)使鎮(zhèn)流器循環(huán)操作從而縮短其使用壽命， 發(fā)現(xiàn)異常工作情況并加以控制。但在實(shí)際工作中，控制燈的光探頭常被塵埃和 雪花覆蓋使其不能準(zhǔn)確開(kāi)關(guān)。夜間不須要照明或應(yīng)減少照明的地方，不能及時(shí) 關(guān)燈。照明燈的主要工作參數(shù)和使用壽命指標(biāo)不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和反饋，異常 工作情況及人為破壞，不能遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和采取控制手段。2、 目前，解決上述問(wèn)題采取的技術(shù)手段有代表性的是 一是用手機(jī)無(wú)線楱 塊直傳入控制系統(tǒng)；二是用電力線載波的手段進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。第一種辦法有 如下缺點(diǎn)a、 一次性投資大，后續(xù)通信費(fèi)用昂貴，與節(jié)約的電能相比得不償失; b、手機(jī)模塊難以適應(yīng)常在室外的惡劣工作環(huán)境，故障率高維護(hù)成本大；C、功 耗大，對(duì)電源要求高；d、受移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)性能制約。第二種辦法有如下缺點(diǎn) a、載波技術(shù)抗電力線干擾能力差；b、數(shù)字誤碼率較高；C、 一臺(tái)集中器的范圍 僅限于一個(gè)變壓器的供電范圍，集中點(diǎn)多投資維護(hù)費(fèi)用大；d、雖然是載波通信， 但不能離開(kāi)有線網(wǎng)絡(luò)的限制。3、 上述兩種辦法還有如下問(wèn)題不能解決a、手機(jī)信號(hào)不好使因特網(wǎng)出現(xiàn) 故障時(shí)遠(yuǎn)程控制不能實(shí)現(xiàn)；b、遇突發(fā)事件和自然災(zāi)害不能采取多渠道或就近的控制手段，應(yīng)變能力差；c、路燈網(wǎng)絡(luò)周邊的裝置和設(shè)施的數(shù)傳和遠(yuǎn)程控制不能 和路燈網(wǎng)對(duì)接；d、可靠性問(wèn)題沒(méi)有解決，因此推廣難度大。4、另一方面，路燈網(wǎng)絡(luò)廣范地分部在城市各個(gè)街道，點(diǎn)多線長(zhǎng)密度大。路 燈網(wǎng)絡(luò)即可成為城市GIS系統(tǒng)的定位參照網(wǎng)，又可以成為城市其它設(shè)施和裝置 數(shù)字化監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)程控制的數(shù)字通信網(wǎng)橋。路燈網(wǎng)絡(luò)可以在各種數(shù)字控制領(lǐng)域發(fā) 揮骨干作用，可一網(wǎng)多用，減少投資，提高城市現(xiàn)代科技管理水平。 發(fā)明內(nèi)容1、 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù) 手段，在路燈網(wǎng)絡(luò)上安裝微網(wǎng)模組即微功無(wú)線數(shù)字收發(fā)模組，附加監(jiān)測(cè)和控^U 功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈各項(xiàng)參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)并進(jìn)行控制。并以路燈無(wú)線微^為基礎(chǔ) 擴(kuò)展到對(duì)其它固定和移動(dòng)目標(biāo)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。2、 微網(wǎng)的定義微網(wǎng)是相對(duì)因特網(wǎng)和以太網(wǎng)而出現(xiàn)的一種具有獨(dú)立IP的 無(wú)線數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)。其功能是采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和往復(fù)傳達(dá)數(shù)字指令。每個(gè)結(jié)點(diǎn)都 能收發(fā)數(shù)字指令。特點(diǎn)是低功耗、短距離、路徑多樣、抗干擾性強(qiáng)、可靠性強(qiáng)、 綠色環(huán)保。上位機(jī)經(jīng)因特網(wǎng)或以太網(wǎng)與微網(wǎng)通信，可使因特網(wǎng)或以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)傳互動(dòng)。同樣，微網(wǎng)以因特網(wǎng)或以太網(wǎng)為通信橋梁，可使其特有的功能 在無(wú)地域限制的條件下發(fā)揮出來(lái)。因此，可以說(shuō)微網(wǎng)無(wú)處不在，微網(wǎng)無(wú)所不能。3、系統(tǒng)包括安裝在路燈上的微網(wǎng)模組，安裝在路燈周邊移動(dòng)或固定裝 置上的微網(wǎng)模組，微網(wǎng)模組與internet網(wǎng)通信的有線網(wǎng)關(guān)或無(wú)線網(wǎng)關(guān)設(shè)備，微 網(wǎng)模組與監(jiān)控計(jì)算機(jī)(手持PDA)直接通信的控制器，網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器，客戶端 監(jiān)控計(jì)算機(jī)。所述的微網(wǎng)模組是微功耗無(wú)線數(shù)字收發(fā)模組。具有數(shù)字透?jìng)骱徒恿鬏敼?能，可進(jìn)行多路徑傳輸；傳輸?shù)臄?shù)字來(lái)源于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集，也可以是控制指令;各模組具有獨(dú)立固定的IP地址，可組成無(wú)線局域網(wǎng)。所述的有線網(wǎng)關(guān)設(shè)備是指微網(wǎng)模組與internet網(wǎng)進(jìn)行有線數(shù)字交換的設(shè)備。所述的無(wú)線網(wǎng)關(guān)設(shè)備是指微 網(wǎng)模組與internet:網(wǎng)進(jìn)行無(wú)線數(shù)字交換的設(shè)備，無(wú)線通信采用GPRS、 CDMA、 3G 等技術(shù)手段。所述的控制器是指微網(wǎng)模組直接與監(jiān)控計(jì)算機(jī)(手持PDA)進(jìn)行數(shù) 字交換的轉(zhuǎn)換設(shè)備。所述的通信服務(wù)器是無(wú)線微網(wǎng)與監(jiān)控客戶端數(shù)字通信的網(wǎng) 絡(luò)中繼設(shè)備，可采用B/S和C/S結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)控，安裝有通信軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)，它 通過(guò)internet網(wǎng)與客戶端聯(lián)接。所述的客戶端監(jiān)控計(jì)算機(jī)安裝有遠(yuǎn)程管理軟件、 地理信息系統(tǒng)(GIS)，管理數(shù)據(jù)庫(kù)和輸出設(shè)備；客戶端可通過(guò)訪問(wèn)通信服務(wù)器 獲得路燈網(wǎng)絡(luò)及周邊網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)數(shù)字信息，下達(dá)各種控制指令。


圖1為本發(fā)明路燈無(wú)線微網(wǎng)遠(yuǎn)程數(shù)傳監(jiān)控管理用擴(kuò)展系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
1、 組網(wǎng)的微網(wǎng)模組是由具有獨(dú)立IP微功通信部分，自動(dòng)控制部分，數(shù)據(jù)采集 部分組成；配有充電電池、微網(wǎng)天線、繼電器開(kāi)關(guān)等；兩個(gè)微網(wǎng)模組間最大 通信距離500米，通信路徑如圖l所示，路燈上的微網(wǎng)模組可以同其周邊其 它設(shè)施上的微網(wǎng)模組形成無(wú)線微網(wǎng)，跟據(jù)實(shí)際情況可將500—5000個(gè)節(jié)點(diǎn)通 過(guò)一個(gè)控制器或網(wǎng)關(guān)設(shè)備與監(jiān)控計(jì)算機(jī)通信。與網(wǎng)關(guān)或控制器連接的微網(wǎng)模 組節(jié)點(diǎn)可任意選擇。2、 有客戶端控制的無(wú)線微網(wǎng)可對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)、各種數(shù)據(jù)透?jìng)骱?發(fā)布控制指令。微網(wǎng)模組間可根據(jù)發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)度值由單片機(jī)解算出二個(gè)模 組間距離。三個(gè)模組即可確定某一模組位置。在已知路燈節(jié)點(diǎn)GIS數(shù)據(jù)的 前提下可對(duì)任意移動(dòng)和固定節(jié)點(diǎn)定位。3、 可以根據(jù)實(shí)際用燈的情況按精確的時(shí)段遙控開(kāi)關(guān)燈，可以停止任何一節(jié)點(diǎn)不必要的照明。可以適應(yīng)任何復(fù)雜開(kāi)關(guān)燈方.案，從而達(dá)到節(jié)約能源延長(zhǎng)燈具 使用壽命的目的。4、 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)，可以發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)、掌握燈具使用壽命和警情，及時(shí)采取處理 措施節(jié)約維護(hù)費(fèi)用，提高城市照明質(zhì)量。5、 路燈網(wǎng)周邊的如圖l所示的各種移動(dòng)和固定目標(biāo)與路燈節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)從技術(shù)上和 路燈無(wú)線微網(wǎng)是一樣的，并沒(méi)有區(qū)分和界線。因此這些節(jié)點(diǎn)也一樣可以實(shí)現(xiàn) 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。6、 微網(wǎng)模組具有功耗低、供電容易、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)；16通道、低數(shù)率2500 波特率、帶 寬255kbps、 2. 4GHz高頻，使數(shù)傳可靠性和抗干擾能力極強(qiáng)。7、 微網(wǎng)模組功耗低，用灌封膠灌封后，可適應(yīng)露天惡劣的自然環(huán)境。8、 突發(fā)事件時(shí)，如internet網(wǎng)不能使用，移動(dòng)通信故障等，可攜帶筆記本電 腦或手持PDA配有控制器在任何一節(jié)點(diǎn)附近對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。9、 控制器是由幾個(gè)微網(wǎng)模組、串口或轉(zhuǎn)成的其它接口、控制單片機(jī)、數(shù)據(jù)線組 成?？煞奖愕厥箍刂朴?jì)算機(jī)經(jīng)無(wú)線微網(wǎng)的某一節(jié)點(diǎn)與任何節(jié)點(diǎn)進(jìn)行往復(fù)數(shù)字 通信。10、 有線網(wǎng)關(guān)設(shè)備由幾個(gè)微網(wǎng)模組、工控機(jī)、網(wǎng)絡(luò)路由器組成，可使節(jié)點(diǎn)方便 地與internet網(wǎng)進(jìn)行往復(fù)數(shù)字通信。11、 無(wú)線網(wǎng)關(guān)設(shè)備由幾個(gè)微網(wǎng)模組、控制單片機(jī)、手機(jī)移動(dòng)通信模塊組成，可 借用移動(dòng)網(wǎng)關(guān)使微網(wǎng)模組節(jié)點(diǎn)與internet網(wǎng)進(jìn)行往復(fù)數(shù)字通信。12、 網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器具有固定IP地址，它可以將節(jié)點(diǎn)經(jīng)internet網(wǎng)上傳的數(shù) 據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和傳遞給internet網(wǎng)上的客戶端計(jì)算機(jī)，也可將客戶端指令下 傳給網(wǎng)關(guān)設(shè)備，再傳給任意節(jié)點(diǎn)。13、 從技術(shù)構(gòu)成上看，系統(tǒng)不僅可以對(duì)路燈進(jìn)行監(jiān)控，也可以對(duì)周邊目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控。從城市投資角度講，可一投多用。系統(tǒng)的主要投資是三合一的微網(wǎng)模 組，其成本僅幾十元。系統(tǒng)的使用僅在路燈管理上就可以用節(jié)電的費(fèi)用和節(jié) 省的維護(hù)費(fèi)用在一年內(nèi)收回投資。周邊設(shè)施管理納入該系統(tǒng)后同樣也可以在 投資極少的情況下獲得可觀的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
權(quán)利要求
1、微網(wǎng)模組具有獨(dú)立IP，可多通道收發(fā)和透?jìng)鲾?shù)字信息，可組成無(wú)線局域網(wǎng)，即無(wú)線微網(wǎng)。微網(wǎng)模組具有數(shù)字采集和接受指令進(jìn)行控制的功能。微網(wǎng)模組可根據(jù)發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度三組以上可確定相互間距離。
2、 一種監(jiān)控路燈的系統(tǒng)，其組成是無(wú)線局域網(wǎng)安裝微網(wǎng)模組的各個(gè)路燈節(jié)點(diǎn)經(jīng) 控制器與監(jiān)控計(jì)算機(jī)通信。也可經(jīng)有線或無(wú)線網(wǎng)關(guān)設(shè)備通過(guò)internet網(wǎng)經(jīng)通信服 務(wù)器與監(jiān)控客戶端計(jì)算機(jī)通信。監(jiān)控計(jì)算機(jī)或客戶端計(jì)算機(jī)裝有遠(yuǎn)程控制軟件 系統(tǒng)，和必要的數(shù)據(jù)庫(kù)及GIS系統(tǒng)?？啥〞r(shí)定點(diǎn)地對(duì)任意路燈進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和 控制。
3、 路燈網(wǎng)絡(luò)周邊的移動(dòng)和固定設(shè)施也可加裝微網(wǎng)模組，使其監(jiān)控加入到路燈無(wú) 線局域網(wǎng)中，將這些設(shè)施的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)經(jīng)路燈無(wú)線微網(wǎng)由系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制 和管理。這些項(xiàng)目可包括手持設(shè)備獲得數(shù)字信息和進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，抄表和傳 感器數(shù)據(jù)，安防監(jiān)控，探測(cè)器數(shù)據(jù)收集，定位監(jiān)控調(diào)度，城市設(shè)施監(jiān)控，人員 車輛實(shí)時(shí)監(jiān)控調(diào)配。
4、 利用路燈及周邊固定設(shè)施做參照點(diǎn)結(jié)合GIS系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)字化城市建設(shè)，可 擴(kuò)展成多種定位用途。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種路燈無(wú)線微網(wǎng)遠(yuǎn)程數(shù)傳監(jiān)控管理擴(kuò)展系統(tǒng)，在路燈網(wǎng)絡(luò)上安裝微功無(wú)線數(shù)字收發(fā)模組，附加監(jiān)測(cè)和控制功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈各項(xiàng)參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)并進(jìn)行控制。并以路燈無(wú)線微網(wǎng)為基礎(chǔ)擴(kuò)展到對(duì)其它固定和移動(dòng)目標(biāo)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。系統(tǒng)由下面主要部分組成安裝在路燈上的微網(wǎng)模組，安裝在路燈周邊移動(dòng)或固定裝置上的微網(wǎng)模組，微網(wǎng)模組與internet網(wǎng)通信的有線網(wǎng)關(guān)或無(wú)線網(wǎng)關(guān)設(shè)備，微網(wǎng)模組與監(jiān)控計(jì)算機(jī)(手持PDA)直接通信的控制器，網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器，客戶端監(jiān)控計(jì)算機(jī)。
文檔編號(hào)H05B37/02GK101636020SQ20081013223
公開(kāi)日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2008年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月21日
發(fā)明者單云峰, 瑜 莊, 張偉良, 張項(xiàng)博籍, 李遠(yuǎn)鑫, 錚 陳 申請(qǐng)人:張偉良