随着城市建设的发展，城市照明已经从原来的简单道路照明发展到全方位的城市照明，同时城市建设作为体现城市形象的作用也越来越受到重视。目前城市照明的管理范围日益扩大，要求更高，这就使城市照明的管理难度，运营成本也越来越高。为此我们迫切需要一种更为现代化的管理平台，在提高管理效率的同时降低运营成本。基于３Ｇ网络的实时动态监控系统，正是在这种背景下提出的。
（1）是适应移动通信技术快速发展的需要；
（2）是提高城市照明监控系统运行效率的需要；
（3）是打击照明设施偷盗损坏案件的迫切需要；
（4）是适应数字化城市管理的需要；
该系统其主要技术特点是实现了监控数据和视频监控图像的３Ｇ通讯传输、照明设施的防盗报警、道路照明系统与景观照明系统组合控制、网络组态化软件设计以及监控与生产管理相结合的软件设计等。该系统以城市照明系统的智能监控与管理技术为目标，实现高可靠性、可实时远程监视的智能监控与管理。
1 ３Ｇ概述
“３Ｇ”（３ｒｄ－ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）是第三代移动通信技术的简称，是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。３Ｇ服务能够同时传送声音（通话）及数据信息（电子邮件、即时通信等）。代表特征是提供高速数据业务。１９９５年问世的第一代模拟制式手机（１Ｇ）只能进行语音通话；１９９６到１９９７年出现的第二代ＧＳＭ、ＴＤＭＡ等数字制式手机（２Ｇ）便增加了接收数据的功能，如接收电子邮件或网页；第三代与前两代的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升，它能够在全球范围内更好地实现无缝漫游，并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务，同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，即在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少２Ｍｂｐｓ、３８４ｋｂｐｓ以及１４４ｋｂｐｓ的传输速度。
３Ｇ标准：国际电信联盟（ＩＴＵ）目前一共确定了全球四大３Ｇ标准，它们分别是ＷＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ２０００和ＴＤ－ＳＣＤＭＡ和ＷｉＭＡＸ。
2 系统概述及主要组成
在基于３Ｇ通讯的实时动态照明监控系统中，采用的３Ｇ标准是ＴＤ－ＳＣＤＭＡ。目前ＴＤ－ＳＣＤＭＡ的传输速率为３８４ｋｂｐｓ，其如此高的传输速率较过去的２Ｇ或２．５Ｇ的公网通讯具有无可比拟的优势，其非常适合于大数据量且实时性要求高的系统，而具有图像视频传输的城市照明监控系统恰恰正是这样的系统，这也是选择ＴＤ－ＳＣＤＭＡ作为系统通讯平台的主要原因。
基于３Ｇ通讯的实时动态照明监控系统的组成主要分为三个部分，包括：监控系统主站、３Ｇ通讯网络和现场监控单元。其中３Ｇ通讯网络部分由移动公司负责建设和维护，监控系统主站可由单台电脑构成也可根据系统规模和要求自行增加配置。
现场监控单元可包括：监控终端ＲＴＵ、视频监控设备、电缆
防盗报警设备等。其中监控终端ＲＴＵ是现场监控单元的核心，其通过３Ｇ无线通讯网络同监控系统主站进行信息交互。同时其可通过功能接口负责完成模拟量、开关量的采集，实现远程抄表。ＲＴＵ还具有节能扩展通讯接口和防盗设备接口，可实现对集中节能设备的远程监控和路灯电缆的防盗报警功能。另外，ＲＴＵ可直接控制视频监控设备的启动和关闭，并能借助其内部的３Ｇ通讯模块将视频图像信息中转至监控系统主站，系统具体组成框图如图1所示。
3 系统主要功能
（1）实现系统３Ｇ无线公网通信。
（2）自动或手动遥控全夜灯、半夜灯和
景观灯的开灯和关灯。
（3）自动、手动巡测、选测控制箱电压、电流、有功功率、功率因数和接触器状态等参数。
（4）采用时控或时控和光控相结合的控制方案，满足各种控制要求。
（5）现场终端具有独立运行功能，通信系统出现故障时，可以根据预先设置的时间，自动定时开/关灯。
（6）系统根据需要可按照明的功能分为不同功能组（如路灯、
草坪灯、
投射灯等），以实现群控和组控等多样化控制。
（7）利用卫星定位系统（ＧＰＳ）自动对全系统校时。
（8）系统报警采用终端主动报警和调度端报警相结合的报警方案。
（9）系统具有计算、统计、查询等功能，可查询打印各照明控制箱在任意时间的定时数据与统计数据，同时实时计算路灯运行的亮灯率。
（10）可通过智能手机实现对系统的远程访问。
（11）系统具有短信报警功能，能够将报警信息通过短信的方式送给相关人员。
（12）系统具有防盗接口，并与３Ｇ视频监控联动实现对照明设施的防盗保护。
（13）系统具有现场３Ｇ实时图像传输功能，可以实现展现城市夜景、巡查亮灯情况等视频监控功能。
（14）系统可选配远程调压、单灯节能接口，实现与智能调压设备联合运行。
4 关键技术及技术措施
基于３Ｇ通讯网络的视频图像监控设计。在视频图像这部分设计中的关键技术主要包括：
（1）可靠且实时性高的图像
云台控制技术
平台控制技术对于图像监控是比较关键的，它对其能快速准确定的定位具有至关重要的作用，所以平台控制技术的实时性以及精确性要求都相对较高。
（2）基于３Ｇ通讯的大数据量传输应用
在这部分应用中主要包括：图像采样接口设计、图像数据的压缩技术和图像数据的传输等。
（3）可变速率的图像编码控制技术
可控的可变分辨率的图像编码技术，需采用数字处理技术，实现可控的高效图像编码方案。
基于以上在视频图像监控设计中的关键技术，现拟采用的技术措施如下：
该设计采用嵌入式处理器控制，从ＣＣＤ摄像机采集模拟视频信号，然后经过编码、ＤＭＡ传输到内存缓冲，接着由软件对内存中的数字视频数据进行压缩和打包，最后通过通信单元将图像以ＩＰ包的方式发送到监控中心的服务器。整个系统的硬件结构原理如图2所示。
（4）图像采样接口
主芯片的摄像头接口（ＣＡＭＩＦ）支持ＩＴＵ－Ｒ ＢＴ．６０１/６５６ ＹＣｂＣｒ ８比特标准的图像数据输入，最大可采样４０９６×４０９６像素的图像。摄像头接口可以有两种模式与ＤＭＡ控制器进行数据传输：一种是Ｐ端口模式，把从摄像头接口采样到的图像数据转为ＲＧＢ数据，并在ＤＭＡ控制下传输到ＳＤＲＡＭ（同步动态随机存储器）；另一种是Ｃ端口模式，把图像数据按照ＹＣｂＣｒ ４：２：０或４：２：２的格式传输到ＳＤＲＡＭ（这种模式主要为ＭＰＥＧ－４、Ｈ．２６４等
编码器提供图像数据的输入）。上述两种工作模式都允许设置一个剪辑
窗口，只有进入这个窗口的图像数据才能够传输到ＳＤＲＡＭ。上述过程如图3所示。
主芯片的摄像机接口接收ＩＴＵ标准的图像数据，不能直接接收ＣＣＤ摄像机输出的模拟视频信号，因此还需要１片视频解码芯片。一般视频解码芯片可以输入４路模拟视频信号，通过内部寄存器的不同配置可以对４路输入进行转换，输入可以为４路ＣＶＢＳ或２路Ｓ视频（Ｙ/Ｃ）信号，输出８位“ＶＰＯ”总线，为标准的ＩＴＵ ６５６、ＹＵＶ ４：２：２格式。对视频解码芯片初始化需要通过Ｉ２Ｃ总线进行，而主芯片内部集成的Ｉ２Ｃ控制器正好可以实现这个过程。主芯片的摄像机接口与视频解码芯片连接原理如图4所示。
解码芯片的ＣＥ引脚与主芯片的一个ＧＰＩＯ引脚相连，这样可以控制解码芯片的工作状态。当无须采集图像时，将该ＧＰＩＯ口输出低电平，使解码芯片处于低功耗状态，节省电能的消耗。
（5）图像数据的压缩
主芯片的ＣＡＭＩＦ接口处理得到的１帧图像数据比较大，还要经过进一步的压缩才能适合进行网络数据传输。主芯片处理器内部没有提供硬件的图像压缩编码器，但因为它的主频较高，可以使用软件来进行图像压缩。考虑到ＣＰＵ的处理能力和对单帧采样图像的清晰度有较高的要求，采用基于离散余弦变换算法（ＤＣＴ）的ＪＰＥＧ/ＭＪＰＥＧ方式对图像数据进行压缩编码。
（6）图像数据的传输
３Ｇ通信单元承担了图像的数据传输任务。在该设计中３Ｇ通信单元采用了ＴＤ－ＳＣＤＭＡ无线传输模块，它通过串口与主芯片处理器相连接，就目前ＴＤ ３８４Ｋｂｐｓ的传输速率已能满足分辩率相对较低的图像连续传输，若传输高清晰图像信号，可以适当降低传输图像的每秒的帧数。
（7）摄像机云台的控制
摄像机的云台控制接口采用ＲＳ４８５通信方式。因Ｓ３Ｃ２４４０内部只有ＲＳ２３２的控制器，为此使用ＭＡＸ４８５芯片设计了一个ＲＳ２３２到ＲＳ４８５的转换接口。
（8）电缆防盗报警检测技术
照明设施和线路都处在户外，特别是行人较少、路段偏僻的地方，往往容易发生电缆偷盗现象。为此我们专门安装了电缆防盗报警，只要在路灯配电箱中安装该模块，即可实现照明线缆防盗报警功能，即在发生电缆被偷盗时，该模块即刻发出报警信号，通过照明监控终端及时把报警信号传送给监控中心，由监控中心的微机发出指令给值班人员手机，可显示报警地点、报警线路、报警类别等，告知相关人员及时处理，实现照明线缆的防盗报警功能，保障照明线路的安全，具体连接如图5所示。
（9）研究城市照明监控的网络化和数字化管理
根据城市照明监控的实际情况编制的能够满足照明监控日常工作和生产管理的综合平台。以网络技术、计算机技术、地理信息技术等现代信息技术为支撑，实现照明设施管理、规划管理、工程管理、维护维修管理的规范化、自动化和科学化，达到提高管理效率、减轻劳动强度、降低能耗的目的，是实现城市照明管理现代化的必要条件。
5 结束语
目前国内城市照明主管部门使用的城市照明监控系统还较少使用３Ｇ作为通讯媒介，要成为真正意义上的功能完善的基于３Ｇ通讯的城市照明自动化监控系统，需要进一步创新和开发，整合、
集成监控系统、集中抄表系统、智能网络管理系统、节能控制系统、照明设施防盗报警系统等自动化系统，逐步开发、适应现代化照明监控特点的城市照明综合监控管理系统。大力研究开发市场需求的系统扩展技术模块，提高通讯数传速率，研发适用于照明监控的系列产品，并通过应用及改进完善，从而最终建成基于３Ｇ通讯的实时动态城市照明监控系统。
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只看楼主 我来说两句 抢板凳