基于无线传感网络的道路照明系统_基于无线传感器网络的
基于无线传感网络的道路照明系统由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“基于无线传感器网络的”。
基于无线传感网络的道路照明系统
杨兵
（徐州建筑职业技术学院，江苏 徐州 221116）
摘 要 ：为了实现道路科学照明、绿色照明的关键问题是能够测量和控制到每一盏路灯，无线传感网络是解决这一问题最好的技术之一。选择Freescale公司MC13213芯片，设计了一种嵌入式无线通信模块，使整条道路的每一盏路灯自主联网，接受控制中心的指令，反馈路灯的各种状态，根据环境光强度和时段自动调节照明亮度，在保证道路照明质量和视觉舒适的情况下，节约电能。
关键词 ：无线传感网络 ；道路照明；MC13213；ZigBee技术
中图分类号：TPXXX 文献标识码：A 文章编号：1234-567X(2010)一89—00XX—05
Road Lighting System Based on W irele Sensor Networks
Yang Bing(Xuzhou Institute of Architectural Technology, Xuzhou, Jiangsu 221116)Abstract：The ability to measure and control each street—lamp is the key iue to realize road scientific lighting and green lighting．W irele sensor network is one of the best technologies to solve this problem．MC13213 chip is used to design an embedded wirele communication module in this paper．Each street lamp on the whole road could independent network，receive instruction from control center，send various states feedback of street lamps and automatically adjust lighting levels according to the ambient light intensity．This technology could ensure the quality of road lighting．visual comfort and save energy 20％～30％ ．
Key words：wirele sensor network；road lighting；MC13213；ZigBee technology
0 引言
随着城市经济和规模的发展，各种类型的道路越来越长，机动车数量迅速增加，夜间交通流量也越来越大，道路照明质量直接影响交通安全和城市发展[1-2]。如何提高道路照明质量、降低能耗、实现绿色照明已成为城市照明的关键问题。道路照明的首要任务是在节约公共能源的基础上，提供安全和舒适的照明亮度，达到减少交通事故、提升交通运输效率的目的。由于基础设施的条件有限，目前普遍缺少路灯级的通信链路，路灯控制方式一般只能对整条道路统一控制，无法控制到每一盏灯[3]。本文基于无线传感网络，设计了一种嵌入式无线通信模块，实现了每盏路灯的无线自主组网，使每一盏路灯都能遥测和遥控，并达到路灯的亮度(或照度)在 30％～100％无级可调，可根据环境光强度和时段，在保证道路照明质量、辨认可靠且视觉舒适的情况下，节约电能 20％～30％。系统结构
基于无线传感网络道路照明系统的结构如图 1所示，通过在每盏路灯嵌入一个无线通信模块，使它们自组网络，接受控制中心的命令并将路灯的状态反馈给控制中心；HG-2控制箱采用ZigBee技术与所管辖道路的所有路灯通信，采用GPRS与控制中心通信，根据控制中心的指令或时间和照亮度对每盏路灯发出控制命令[路灯开启、关闭、照明度(功率大小)等]，自动调节整条道路的功率平衡；控制中心由服务器、大屏显示、Center View中央控制系统软件平台等组成，Center View中央控制系统软件平台采用3D设计，通过缩放变换以俯视的角度观察和控制整个城市、一个街道、一条道路甚至一盏路灯的照明情况；移动计算工具(笔记本电脑、PDA、手机)和路灯维护车也能通过控制中心进行远程遥测和遥控。无线通信模块
无线通信模块的MCU为Freesclae公司MC13213，MC13213采用SiP技术在9mm×9ram的LGA封装内集成了MC9S08GT主控MCU和MC1320x射频收发器。MC13213拥有4kB的RAM、60kB的FLASH，具有1个串行外设接口SPI(Serial Peripheral Interface)、2个异步串行通信接口SCI(Serial Communications Interface)、1个键盘中断模KBI(Keyboard Interrupt)、2个定时器／脉宽调制模块TPM(Timer／PWM)、1个8通道10位的模数转换器ADC(Analog／Digital Converter)以及多达32个的GPIO口等，如图2所示。
无线通信模块采用ZigBee技术、IEEE 802．15．4协议，通信覆盖半径可达150m，能与在其覆盖范围内的任何路灯节点自组网络及进行通信。除了实现路灯的物物相联以外，还可调节电子镇流器的功率输出(30％～100％)，实现节能和绿色照明，检测供电线路的电流、电压、功率因数以及每一盏灯的工作状态，当发生故障(如灯具损坏、灯杆撞击、人为破坏)时实时向监控中心和相关部门报警等。无线通信模块还进行了防雨、防潮、防雷电、防电磁干扰设计，并充分考虑了安装方便、维护简单和可恢复性(接入两根线就实现了路灯级的无线控制，拆除两根线又恢复到原来的状态)，可以嵌入在路灯的不同位置(灯杆底部、灯杆内、灯罩内)。控制中心软件设计
控制中心的软件设计平台为Windows 2003，开发工具是微软Visual Studio6．0，数据库使用SQL Server 2005，与地理信息系统相结合，在获取了街道、建筑物以及路灯的位置、形状等特征信息后，设计以路灯为主体的3维虚拟城市，在控制中心大屏幕上动态显示道路的照明效果，并可以通过平移、放大、缩小等几何变换，观察整个城市、街道甚至每一盏路灯的照明情况。该软件主要有5个功能模块：系统设置、智能控制、电量核算、故障处理和紧急预案。系统设置中的区域设置有市、区、街道和电控箱4种；路灯设置有路灯的位置、型号、生产单位、施工单位、维护责任人、安装日期、清洗维护日期等；亮灯方式设置有全开、全关、单号路灯开、单号路灯关、双号路灯开、双号路灯关、1／3路灯开、1／3路灯关、1／4路灯开、1／4路灯关、智能控制等11种控制方式；时段设置可根据不同的城市不同的季节设置不同时段的亮灯方式。智能控制有两方面内容：①针对安装了电 子型路灯的路段，根据季节变化和天气状况，通过实时采样环境光强度，对路灯的照明亮度进行智能调节 ；② 在夜间，特别是深夜当检测到汽车和行人的流量十分稀少时，在不影响辨认可靠的情况下，适当降低道路的照明亮度，节约电耗。电量核算能对市、区、街道、电控箱甚至每盏路灯进行用电量的统计和核算。故障处理是对灯具损坏、断电、断相、过流、过压、三相不平衡以及人为破坏等情况，在第一时间向监控中心报警后迅速生成故障报告；故障处理的另一个功能是按路段和时段(年、季度、月)统计亮灯率、故障率、每次故障处理的效率
(平均修理时间)。紧急预案是对一些突发事件制定紧急预案，在特殊情况下，尽可能提供合适的道路照明，保证人民生命财产的安全。图3是控制中心软件的运行界面之一。实际应用
无线传感网络的道路照明系统自2009年5月以来在某国家级工业园区进行了安装和测试，安装环境为同一条道路两边的各100盏路灯，道路左边的100盏路灯采用无线传感智能控制，共增加成本8250．00元人民币，道路右边的100盏路灯采用常规的控制方式(半夜后单双号间隔开灯)，测试结果如附表所示。
从附表中可以看出，采用无线传感网络的智能控制，100盏路灯在9l天中节约电能4506度，在产品投人的半年内就可以收回全部投资。使电耗降低的因素有以下几个方面：① 开启关闭时间的调整，道路右边的路灯控制方式是根据季节设定开闭时问(定时控制)并且是全功率开全功率闭(深夜半功率)；道路左边的路灯控制方式是环境光强度和季节自动控制开闭时间，开启时，由于路面上尚有较强的环境光，路灯以补光的方式工作，逐渐增加照明强度，路灯关闭控制类似。② 由于深夜时居民用电负荷减少，低压电网电压升高，常规控制方式
下的路灯(道路右边)异常明亮、眩目，往往造成过度照明，不仅大大增加耗电，同时也导致灯具、电器实际使用寿命迅速下降，大量增加维护量和维护费用；深夜控制模式(道路左边)，采用降功率照明，不但降低耗电，还能改善道路照明质量和视觉舒适度，延长灯具、电器的实际使用寿命。③ 道路照明的智能控制，对学校、居民密集的小区、道路转弯处、事故多发地带等特殊路段，适当提高照明亮度，其余路段则适当降低照明亮度。结 论
先进的道路照明不但可以提升城市的形象、提高交通运输效率、减少交通事故，还能节约大量的公共电能消耗。但对于大多数城市来说，由于缺少必需的基础设施(路灯级的通信链路)，无法实现先进控制方法。无线传感网络(物联网)的出现和应用，有效地解决了以上问题。本文基于无线传感网络，选择Freescale公司的MC13213芯片，设计了一种嵌入式无线通信模块，使整条道路的每一盏路灯自主联网，实现了路灯的遥测、遥控，对节约公共资源，建设数字化和节约型城市有较高的实际应用价值。
参 考 文 献
[1]杨春宇，胡英奎，陈仲林．用中间视觉理论研究道路照明节能[J]．照明工程学报，2008，19(4)：44—47． [2]张惠玲，王晓雯．城市道路照明设置与节能探讨[J]．重庆交通大学学报(自然科学版)，2007，26(10)：lO6—109 [3]卢秀和，王 琪，陈 军，等．城市照明智能调光方法的研究[J]．电力电子技术，2007，41(10)：34—36．
无线传感网络 课程设计报告姓名：胡韶辉 胡衎2017学号：139074377 139074376 班级：物131班 指导教师：卫琳娜年1月1日无线传感网络课程设计实验一、无线传感网络点对点通信实验1.......
无线传感器网络学习心得初次接触这个课程时，我无意地在课本中看到了对于无线传感器网络的基本概述：无线传感器网络是一种全新的信息获取平台，能够实时监测和采集网络分布区域......
无线传感网络研究应用应用前景无线传感网络是面向应用的，贴近客观物理世界的网络系统，其产生和发展一直都与应用相联系。多年来经过不同领域研究人员的演绎，无线传感网络技术在......
物联网之未来的智能家居系统——House Stage不知不觉中时光在悄悄的流逝，转眼之间，我选择这个专业已经两年了。从一开始的不知物联网为何物的懵懂少年，成长为了一名热爱物联网......
Central South University无线传感器网络 实验报告学院:班级: 学号: 姓名:时间: 指导老师：第一章 基础实验1 了解环境1.1 实验目的安装 IAR 开发环境。 CC2530 工程文件创建......
