《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁(yè) > 嵌入式技術(shù) > 業(yè)界動(dòng)態(tài) > 實(shí)現(xiàn)LED路燈網(wǎng)絡(luò)的智能監(jiān)控

實(shí)現(xiàn)LED路燈網(wǎng)絡(luò)的智能監(jiān)控

2015-03-26

       城市道路照明越來(lái)越多采用LED照明技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的照明技術(shù),,其目的是為了降低對(duì)電能的消耗,。由于LED使用低壓直流電源,便于附加檢測(cè)與控制電路,,這對(duì)路燈網(wǎng)絡(luò)的智能化管理,,進(jìn)一步節(jié)能降耗帶來(lái)了方便。對(duì)于路燈網(wǎng)絡(luò)的管理與控制,,既可以采用電力載波通信技術(shù),,也可技術(shù)的快速發(fā)展,使得短距離無(wú)線通信技術(shù)在應(yīng)用成本,、可靠性與通信速率等方面均已優(yōu)于電力載波通信技術(shù),,例如Zigbee短距離無(wú)線通信技術(shù)。本文提出一種解決方案,,采用短距離無(wú)線通信技術(shù)構(gòu)建LED路燈無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò),,能對(duì)LED路燈網(wǎng)絡(luò)任意單盞燈或多盞燈或全網(wǎng)絡(luò)所有燈進(jìn)行開關(guān)、調(diào)光等控制,,進(jìn)行發(fā)光亮度,、電流參數(shù)等檢測(cè),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)LED路燈網(wǎng)絡(luò)的智能化管理。作為無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò),,其體系結(jié)構(gòu)應(yīng)該包含四個(gè)基本層次:物理層和數(shù)據(jù)鏈路層,、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層。LED路燈無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)采用IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)作為其物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),,網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層集成在一起,,采用單跳、雙跳以及變跳3種接力通信模式作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ),。本文圍繞LED無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu),,以網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼巴ㄐ殴?jié)點(diǎn)的組成為基礎(chǔ),論述了網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議包格式,、路由工作原理,,以及節(jié)點(diǎn)通信的設(shè)計(jì)流程。

       1 網(wǎng)絡(luò)體系

       LED無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)體系是網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)路由的基礎(chǔ),,包括節(jié)點(diǎn)組成及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),。

       1.1 LED路燈傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的組成

       LED路燈網(wǎng)絡(luò)由間隔均勻的若干盞路燈組成,每一盞LED路燈均為網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)通信節(jié)點(diǎn),,用來(lái)構(gòu)建無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò),。圖1所示,為構(gòu)建無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)LED路燈節(jié)點(diǎn)的組成,,除了照明部分的電路外,,還附加了對(duì)LED電流的采樣、LED發(fā)光亮度的檢測(cè),、以及對(duì)LED發(fā)光亮度的PWM控制等電路,。每一盞LED路燈既是傳感器節(jié)點(diǎn)也是網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn);每一個(gè)節(jié)點(diǎn)包含一個(gè)微控制器(MCU,,如cc2530),,都具有射頻通信功能,既能發(fā)送信號(hào)也能接收信號(hào),;每一個(gè)節(jié)點(diǎn)具有32bit(位)的唯一ID號(hào),。通過(guò)在物理層和MAC層采用IEEE 802.15.4協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層的協(xié)議,,所有這些節(jié)點(diǎn)有機(jī)地組合在一起,,便構(gòu)成了LED路燈無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)。由于現(xiàn)有的一些網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層協(xié)議如Zigbee,、RF4CE等并不是很適合LED路燈傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,,因此,需要重新設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層協(xié)議,。


wsnLEDstreetlamp01.jpg

       圖1 LED路燈節(jié)點(diǎn)的組成

       1.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

       根據(jù)LED路燈的分布規(guī)律,,每盞LED路燈作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò),,其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示,(a)是信號(hào)逐點(diǎn)(單跳)接力傳送拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖,,(b)是信號(hào)隔點(diǎn)(雙跳)接力傳送拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。為便于下文網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用協(xié)議的設(shè)計(jì)與討論,,作出如下定義:

       (1)所有節(jié)點(diǎn)可分為2類,,即LED路燈節(jié)點(diǎn)(簡(jiǎn)稱LED節(jié)點(diǎn),如a1 a2 … an , b1 b2 … bn)和路燈控制器節(jié)點(diǎn)(簡(jiǎn)稱控制節(jié)點(diǎn),如a,b),;

       (2)相鄰節(jié)點(diǎn)之間的距離均為L(zhǎng),,每個(gè)節(jié)點(diǎn)的無(wú)線信號(hào)覆蓋半徑大于等于2L;

       (3)根據(jù)節(jié)點(diǎn)的相對(duì)位置,,節(jié)點(diǎn)可分為前驅(qū)節(jié)點(diǎn)與后繼節(jié)點(diǎn),,離控制器近的是前趨節(jié)點(diǎn),離控制器遠(yuǎn)的是后繼節(jié)點(diǎn),。例如a1是a2前驅(qū)節(jié)點(diǎn),,a3是a2后繼節(jié)點(diǎn);同理b2是b4前驅(qū)節(jié)點(diǎn),,b6是b4后繼節(jié)點(diǎn),,以此類推。


wsnLEDstreetlamp02.jpg

       圖2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖

       (4)控制節(jié)點(diǎn)與LED節(jié)點(diǎn)之間,,LED節(jié)點(diǎn)相互之間,,只要無(wú)線信號(hào)可以覆蓋到,都可以相互通信,不需要設(shè)基站或?qū)iT的路由協(xié)調(diào)裝置,。

       (5)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的32bit唯一ID號(hào)由兩部分組成,,分別為網(wǎng)絡(luò)ID和節(jié)點(diǎn)地址(編號(hào)),均為16bit,。同一路燈網(wǎng)絡(luò)所有節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)ID相同,;從控制節(jié)點(diǎn)開始,節(jié)點(diǎn)地址由小到大順序編排,。


本站內(nèi)容除特別聲明的原創(chuàng)文章之外,,轉(zhuǎn)載內(nèi)容只為傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)站贊同其觀點(diǎn),。轉(zhuǎn)載的所有的文章,、圖片、音/視頻文件等資料的版權(quán)歸版權(quán)所有權(quán)人所有,。本站采用的非本站原創(chuàng)文章及圖片等內(nèi)容無(wú)法一一聯(lián)系確認(rèn)版權(quán)者,。如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問(wèn)題,,請(qǐng)及時(shí)通過(guò)電子郵件或電話通知我們,,以便迅速采取適當(dāng)措施,,避免給雙方造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。聯(lián)系電話:010-82306118,;郵箱:[email protected],。