基于ZigBee的城市路燈無線監(jiān)控系統(tǒng)研究.pdf

1、路燈作為城市照明中必不可少的公共基礎(chǔ)設(shè)施，與人們的日常生活和城市交通安全有著密不可分的聯(lián)系，路燈控制和管理水平的高低則是檢驗一個城市現(xiàn)代文明的標(biāo)志。傳統(tǒng)的路燈開/關(guān)和巡檢方式已逐漸顯露出弊端，不但電能利用率低，且增添了不少人工巡檢和維護(hù)的麻煩，造成了能源和人力資源的過度浪費(fèi)。
　　本文針對目前大多數(shù)城市對路燈照明控制和管理水平的不足，在日益發(fā)展的無線通信技術(shù)趨勢下，設(shè)計了一套路燈無線監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要分為三層，分別是具有人機(jī)交互

2、界面功能的路燈管理中心、匯聚路燈節(jié)點信息和發(fā)送路燈控制命令的路燈監(jiān)控子站以及采集路燈節(jié)點信息的路燈控制終端。采用GPRS通信和ZigBee短距離無線通信相結(jié)合的技術(shù)手段，取代了傳統(tǒng)的有線傳輸。其中，路燈管理中心和路燈監(jiān)控子站之間的通信采用GPRS技術(shù)，具有覆蓋范圍廣、傳輸速率高的特點，且能實現(xiàn)遠(yuǎn)程異地操作;路燈監(jiān)控子站和路燈控制終端以及路燈控制終端之間的通信采用ZigBee技術(shù)。
　　本文將從ZigBee協(xié)議棧的體系結(jié)構(gòu)、ZigB

3、ee節(jié)點設(shè)備的基本類型和ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行整個系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計，重點對ZigBee媒介訪問控制層和網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行詳細(xì)研究，介紹了ZigBee路由協(xié)議和RS485通信協(xié)議。路由協(xié)議是各路燈節(jié)點之間通信傳輸?shù)目煽啃詸C(jī)制，路由是節(jié)點之間傳遞信息經(jīng)過的可靠路徑，本文針對常用ZigBee路由算法的不足，提出了一種改進(jìn)型路由算法——ZBR算法，使得整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和網(wǎng)絡(luò)可靠性都得到了提高。路燈控制終端MCU和LED驅(qū)動控制板之間的通信則采

4、用RS485通信技術(shù)，取代了傳統(tǒng)的RS232通信，具有傳輸距離遠(yuǎn)、傳輸速率高的優(yōu)點。
　　硬件設(shè)計介紹了各單元模塊的選型和原理圖分析，利用微控制器處理單元的三個串口，分別實現(xiàn)與GPRS模塊、射頻模塊和LED驅(qū)動控制模塊數(shù)據(jù)傳輸通信的功能。軟件設(shè)計移植了μCOS-Ⅱ操作系統(tǒng)，對系統(tǒng)的傳輸數(shù)據(jù)任務(wù)進(jìn)行優(yōu)先級排序，合理利用CPU資源，解決了信號傳輸沖突問題。照明燈具采用太陽能板LED路燈，利用蓄電池為整個系統(tǒng)供電，保證了為節(jié)點供電的可靠