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用zigbee技术实现智能路灯控制方案推荐

发布者:灯稳照明  文章来源:www.tjjldq.cn    发布时间:2019-04-15 23:06:55 点击量:

用zigbee技术实现智能路灯控制方案推荐

文章内容

采用时间控制、光照控制等方式控制的路灯照明系统存在着路灯使用寿命短、管理开销大、电能浪费、无法远程监控以及故障维修反应效率低等现象。随着人们生活质量的提高及科学技术的进步,对城市路灯的要求越来越高,不仅要求安全、节能、维护方便,还要求其能美化夜景,彰显城市魅力;例如上海市博园安装的无线景观路灯照明,为其夜晚增添了不少的色彩。

目前国内外路灯系统正朝着节能、单灯控制以及远程监控的方向发展。路灯本文基于无线网络技术,设计了一套采用Zigbee 技术实现的路灯控制实训系统; 该系统可实现路灯的远程实时监控及数据采集存储等功能。

2 系统硬件设计

系统由安装在路灯灯杆上的路灯节点、无线网络及监控中心组成,结构如图1 所示,路灯节点和监控中心需要配备无线通信模块。

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图2 串口调试界面

3. 3 监控软件功能设计

系统监控中心程序包括: 显示监控程序、调试配置程序、系统参数配置程序及存储工作运行数据程序。

(1) 显示监控程序。

显示监控程序包括路灯状态信息、街道状态信息、报警信息。通过显示监控界面可以实现街道选择; 观察路灯当前光通量、功耗、工作时长及是否故障; 自动统计该街道的总用电量、亮灯率;系统自动工作的时间段; 显示当前街道故障的路灯编号及该路灯在什么时间发生故障。

(2) 调试配置程序。

调试配置程序包括串口配置、Zigbee 读取及配置、路灯调试。通过串口配置界面设置相应的串口配置参数;通过Zigbee 的配置程序可读取Zigbee 模块的网络ID 号、波特率、网络地址、MAC 地址,可以方便的设置Zigbee 模块的网络ID 号、波特率;通过路灯调试界面可以读取该街道路灯的环境光强、路灯光强、功耗、是否故障等信息。可以对该路灯进行调光测试及设置该路灯开始工作时间。

(3) 系统参数配置程序。

系统参数配置程序包括校正路灯节点时间、设置系统工作时间、配置街道地址。在系统运行过程中,系统时间可能会与当前时间有差别,通过系统时间校正,可以使系统时间与PC 机时间同步; 可以设置系统正常工作的开关机时间与街道地址。

(4) 存储工作运行数据。

在系统运行的过程中,下位机发送的路灯信息及报警信息都会保存到数据库中。同时街道及路灯的配置信息也保存在数据库中,并可方便用户导出及打印信息。

4 系统功能测试

4. 1 系统测试

由于Zigbee 网络能自组网,因此在构造试验系统时我们配置了最小系统: 1 个网络协调器节点和3个路由器节点,系统采用主从方式,一般处于休眠状态,当有中断请求时激活节点进行工作。路灯高度为0. 7m,路灯间隔为0. 8m,现场路灯系统如图3、图4 所示。

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图4 路灯1,2 微亮,路灯3 全亮。

图3 为小车运行到路灯2 位置的状态。路灯2全亮,并通知路灯1 转为微亮、前方路灯3 转为全亮。若1 号节点热释电红外传感器检测不到信号并收到了前方路灯的信息,则状态转为微亮; 当小车向前运行进入3 号节点热释电红外传感范围时,3号灯通知2 号灯转为微量,如图4 所示,对应的监控界面如图5 所示。监控界面中淡黄色路灯表示路灯微亮、深黄色路灯表示路灯全亮。

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图6 系统工作时间设置。

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图7 系统校正时间。

4. 2 系统功能

路灯控制方式可分为手动控制方式和自动控制方式,均可在监控中心操作或进行参数设置。系统可实现以下功能:

1) 可进行单灯远程监控,并可调节灯具亮度。

2) 可根据环境光自动开关路灯,并可调整灯具亮度,保证使用需要。

3) 根据道路是否有行人/车辆通过实现亮度渐变。路灯夜间无行人/车辆通过,路灯微亮; 当检测到远方有行人/车辆接近时,路灯由微亮转为全亮,并通知前方路灯由微量转为全亮;车辆/行人通过后,路灯又转为微亮。

4) 具有路灯故障检测功能。当有路灯损坏,可以进行声光报警,并指示故障路灯的具体位置。

5) 具有数据统计和存储功能。可提供路灯用电量、亮灯率和功耗等数据,并可查询历史记录。

6) 系统具有休眠状态,降低系统功耗。

5 结束语

智能化和网络化控制路灯是未来路灯控制的发展方向和必然趋势。随着技术的进步和城市发展的需求,无线传感节点集成度会越来越高,价格会越来越低,路灯控制系统的功能会越来越多,路灯的自动化管理和无线通信技术的结合应用也必然会越来越广泛。

本系统采用Zigbee 协议实现了路灯控制模拟系统的实时监控和网络化管理。系统网络扩展灵活、现场易于安装,操作界面友好、管理方便。本系统已用于自动化类专业的大学生实验实训教学,有助于学生了解无线通信、传感技术、单片机技术及其在城市路灯控制系统中的应用。