摘  要： 以路燈的節(jié)能需求為出發(fā)點(diǎn),，將ZigBee技術(shù)和傳統(tǒng)的路燈照明行業(yè)相結(jié)合,，在ZigBee技術(shù)的基礎(chǔ)上組建了遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)，并從硬件設(shè)計(jì),、軟件設(shè)計(jì)和控制策略等方面研究了ZigBee無線網(wǎng)絡(luò),，然后在CC2530平臺(tái)上進(jìn)行測(cè)試。該監(jiān)控系統(tǒng)為路燈控制管理提供了先進(jìn)的解決方案,，對(duì)提高節(jié)能控制成效有著重要意義,。
關(guān)鍵詞： 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；ZigBee技術(shù),；路燈控制系統(tǒng),；CC2530；遠(yuǎn)程監(jiān)控

　隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,，路燈使用數(shù)量在逐漸增多,，單純地依靠手動(dòng)控制方式和自動(dòng)控制方式來控制路燈會(huì)造成電能的大量浪費(fèi)[1-2]，如何高效地使用路燈能源已成為迫在眉睫的重大問題,。為此，本文提出了在ZigBee技術(shù)的基礎(chǔ)上構(gòu)建智能化的路燈監(jiān)控系統(tǒng),。本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的功能如下：
?。?）對(duì)單盞路燈進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控并根據(jù)需要調(diào)節(jié)燈的亮度；
?。?）可以根據(jù)路面上的車流和人流的情況來調(diào)節(jié)路燈的亮度,；
　（3）可以對(duì)路燈進(jìn)行故障檢測(cè),，當(dāng)有路燈損壞時(shí)可以進(jìn)行報(bào)警并指出故障路燈的具體位置,，以及時(shí)維修；
?。?）對(duì)用電量,、亮燈率和功耗等數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示并可查詢歷史記錄；
?。?）為了降低功耗,，設(shè)計(jì)了休眠狀態(tài)。
1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和工作原理
　本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要由安裝在燈桿上的路燈節(jié)點(diǎn),、無線傳感網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控界面3部分組成,。路燈節(jié)點(diǎn)通過無線通信網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控中心取得聯(lián)系。整體的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.1 路燈節(jié)點(diǎn)
　路燈節(jié)點(diǎn)的主要工作包括處理控制命令,、采集周圍環(huán)境信息,、控制燈的開關(guān)時(shí)間和調(diào)節(jié)燈的亮度。路燈節(jié)點(diǎn)的體系結(jié)構(gòu)圖如圖2所示,。路燈控制器,、電源模塊和ZigBee模塊是路燈節(jié)點(diǎn)的主要組成部分。本文選擇了ATmega16作為路燈控制器的核心部件,，其性能較高,、功耗較低、驅(qū)動(dòng)能力較強(qiáng),，并集成了多種器件和功能,，這無疑減少了外圍器件的使用量減少了，簡化了電路,，而且I/O口可以根據(jù)需要自由設(shè)定[3],。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
2.1 通信程序設(shè)計(jì)
　通信程序包括路燈節(jié)點(diǎn)與監(jiān)控中心的通信以及路燈節(jié)點(diǎn)之間的通信兩部分。
?。?）路燈節(jié)點(diǎn)與監(jiān)控中心之間的通信
　路燈節(jié)點(diǎn)和監(jiān)控中心之間的通信主要是為了完成兩個(gè)方面的任務(wù)：一是為路燈節(jié)點(diǎn)配備相關(guān)信息和傳達(dá)控制命令,，這是通過上位機(jī)實(shí)現(xiàn)的；二是可以接收路燈節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行信息,，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控,，工作人員在監(jiān)控室就可以對(duì)路燈進(jìn)行系統(tǒng)操作、故障查詢和報(bào)警等功能,。系統(tǒng)的組網(wǎng)流程圖如圖4所示,。
　（2）路燈節(jié)點(diǎn)之間的通信實(shí)現(xiàn)
　路燈節(jié)點(diǎn)之間的通信,，其目的一是為了節(jié)能,，當(dāng)路燈在深夜路上車輛和行人少的時(shí)候處于微亮的節(jié)能狀態(tài)；二是為了保證正常的照明,，為行人提供方便,，當(dāng)檢測(cè)到路上有行人或車輛經(jīng)過時(shí)，該盞路燈由微亮轉(zhuǎn)為全亮,，并通知前面的路燈也作出這樣的操作,。
2.2 監(jiān)控軟件功能設(shè)計(jì)
　系統(tǒng)監(jiān)控中心程序包括顯示監(jiān)控程序、系統(tǒng)參數(shù)配置程序,、調(diào)試配備程序和存儲(chǔ)工作運(yùn)行數(shù)據(jù)程序,。
　（1）顯示監(jiān)控程序
顯示監(jiān)控程序包括對(duì)路燈工作狀態(tài)的監(jiān)控,、路面狀態(tài)的監(jiān)控和故障報(bào)警,。其監(jiān)控界面可以實(shí)現(xiàn)許多的功能,，主要包括選擇最優(yōu)路徑；監(jiān)控路燈當(dāng)前的亮度,、功耗,、工作時(shí)長及是否出現(xiàn)故障；自動(dòng)統(tǒng)計(jì)該街道所有路燈的總用電量和亮燈率,；系統(tǒng)自動(dòng)動(dòng)作的時(shí)間段,；顯示故障路燈的具體位置及發(fā)生故障的時(shí)間[4-5]。
?。?）系統(tǒng)參數(shù)配置程序
系統(tǒng)參數(shù)配置程序包括對(duì)路燈節(jié)點(diǎn)和系統(tǒng)工作時(shí)間的校正以及設(shè)置街道的地址,。系統(tǒng)在運(yùn)行一段時(shí)間后，系統(tǒng)時(shí)間和當(dāng)前的時(shí)間會(huì)有一個(gè)差值,。通過系統(tǒng)時(shí)間校正就可以消除這個(gè)差值,，使系統(tǒng)時(shí)間與PC時(shí)間同步?？梢愿鶕?jù)實(shí)際情況和需要設(shè)置系統(tǒng)正常工作的開關(guān)機(jī)時(shí)間與街道地址,。
　（3）調(diào)試配備程序
　配置程序主要包括串口配置,、ZigBee讀取和配置以及路燈調(diào)試,。串口參數(shù)的配置就是通過串口配置界面來設(shè)置的；ZigBee的配置程序主要完成對(duì)ZigBee模塊的網(wǎng)絡(luò)ID號(hào)和波特率的讀取與設(shè)置,，還包括對(duì)網(wǎng)絡(luò)地址,、MAC地址的讀取,；通過路燈調(diào)試界面可以清楚地知道路燈周圍的環(huán)境光的強(qiáng)度,、路燈的照明情況、功耗及故障情況的信息,；也可以對(duì)路燈的光照強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試和設(shè)置路燈的開關(guān)時(shí)間。
?。?）存儲(chǔ)工作運(yùn)行數(shù)據(jù)
　系統(tǒng)在工作的時(shí)候,，數(shù)據(jù)庫中儲(chǔ)存了由下位機(jī)傳來的路燈信息和報(bào)警信息，同時(shí),，保存在數(shù)據(jù)庫中的信息還有街道及路燈的配置信息,，這樣可以方便用戶導(dǎo)出和打印這些信息。
3 系統(tǒng)功能測(cè)試
　利用ZigBee網(wǎng)絡(luò)具有自組網(wǎng)的能力,，在測(cè)試的時(shí)候做了一個(gè)最小系統(tǒng),。該最小系統(tǒng)由一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和3個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)組成，系統(tǒng)在一般情況下是處于休眠狀態(tài)的,，只有中斷發(fā)生時(shí)才激活節(jié)點(diǎn)進(jìn)行工作,，本系統(tǒng)采用了主從的工作方式。將路燈高度和路燈之間的距離分別設(shè)置為0.7 m和0.8 m，情況如圖5,、圖6所示,。
圖5顯示的是當(dāng)小車運(yùn)行到路燈2位置時(shí)的狀態(tài)。此時(shí),，路燈2由微亮轉(zhuǎn)為全亮,，并告知行駛過的路燈1由全亮轉(zhuǎn)為微亮。當(dāng)小車?yán)^續(xù)前行進(jìn)入3號(hào)節(jié)點(diǎn)的熱釋電紅外傳感范圍時(shí),，3號(hào)燈就會(huì)由微亮轉(zhuǎn)為全亮,，此時(shí)如果2號(hào)節(jié)點(diǎn)沒有檢測(cè)到車流或人流信息就會(huì)由全亮轉(zhuǎn)為微亮，情況如圖6所示,。若1號(hào)節(jié)點(diǎn)熱釋電紅外傳感器檢測(cè)不到人流或車流信號(hào)又接收到了前方路燈發(fā)來的信號(hào),，該路燈就會(huì)由全亮轉(zhuǎn)為微亮。

　本設(shè)計(jì)利用了ZigBee技術(shù)實(shí)現(xiàn)了路燈控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化管理,。該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)具有許多優(yōu)點(diǎn),，包括擴(kuò)展靈活、易于安裝,、操作界面友好以及管理方便等,。該系統(tǒng)不僅節(jié)約電能，減少了浪費(fèi),，而且也實(shí)現(xiàn)了照明系統(tǒng)的信息化和智能化管理,，具有很好的發(fā)展前景。
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