蔣雪琴

摘 要：隨著物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展，智能化城市建設成為發(fā)展必然趨勢，無線照明技術為解決城市照明系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)管、系統(tǒng)維護等問題，提出基于物聯(lián)網(wǎng)的城市照明無線監(jiān)控系統(tǒng)，以ZigBee作為主要技術，整個系統(tǒng)由監(jiān)控中心和數(shù)據(jù)采集點設備組成。

關鍵詞：ZigBee；智能化；照明

中圖分類號：G712 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2016）15-337-01

物聯(lián)網(wǎng)的城市照明無線監(jiān)控系統(tǒng)設計技術路線，依賴于電力載波通訊組網(wǎng)， GSM短信控制，ZigBee技術，Z-STACK協(xié)議等物聯(lián)網(wǎng)技術。能有效降低成本，克服載波通信不可換相缺點，保障無線通訊的可靠性。該系統(tǒng)能實現(xiàn)實時采集數(shù)據(jù)，故障分析，發(fā)送短信到管理員手機上?？筛鶕?jù)不同類型的燈光控制要求，把城市路燈、景觀燈和裝飾燈分成多個監(jiān)控區(qū)，設置不同的節(jié)能監(jiān)控方案，實現(xiàn)公共照明的智能化運行。本系統(tǒng)的研究重點是整體解決方案，在提出有效的整體解決方案的基礎上，基于校內(nèi)樓宇照明系統(tǒng)搭建試驗原型，驗證系統(tǒng)的性能。

一、系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)用于采集城市特定區(qū)域的光信號，并按指定策略控制相應照明設施動作。系統(tǒng)由監(jiān)控中心和數(shù)據(jù)采集點組成，通過三層交媾智慧系統(tǒng)實現(xiàn)。其硬件組成包括燈組、光強采集節(jié)點、燈控制節(jié)點、ZiggBee-Wifi網(wǎng)關等硬件系統(tǒng)實現(xiàn)，將硬件系統(tǒng)編寫相應的程序?qū)崿F(xiàn)控制，需要網(wǎng)絡傳輸平臺作為傳輸保障，運行數(shù)據(jù)庫服務器上的采集服務軟件，運行PC上的Web軟件。系統(tǒng)結(jié)構框架如圖1所示，將路燈節(jié)點設置路由器，各街頭設置協(xié)調(diào)器節(jié)點，將協(xié)議植入各節(jié)點，各個節(jié)點信息傳送到路由器，路由器通過Zigbee網(wǎng)絡再繼續(xù)上傳信號到PC機，再到監(jiān)控中心，從而實現(xiàn)路燈智能控制。

二、系統(tǒng)功能

（1）節(jié)點添加、編輯、刪除功能；節(jié)點可以隨時增加和減少，并不能影響系統(tǒng)的正常運行。

（2）節(jié)點的管理通過GIS電子地圖，直觀顯示和查找，某區(qū)域可以任意放大和縮小，終端設備可以查詢、標識、記錄等。

（3）節(jié)點的分級管理，管理中心可以對所有設備進行分區(qū)域管理。

（4）節(jié)點的狀態(tài)監(jiān)控功能，管理中心可以查詢設備的工作情況，了解設備的運行情況，能遠程維護和升級設備。

（5）數(shù)據(jù)分析功能：能提供有效的專家數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，對設備運行狀態(tài)進行統(tǒng)計、分析，實時預警和報警。

三、可行性分析

關鍵技術：

數(shù)據(jù)采集技術：基于Cortex M3、TI CC2431的數(shù)據(jù)采集點設備應滿足多任務處理需求及低功耗設計，以便實現(xiàn)組網(wǎng)、控制等多種功能、保證有效降低成本。

節(jié)點組網(wǎng)技術：采用Mesh組網(wǎng)技術，基于ARM11構建WSN網(wǎng)關系統(tǒng)，利用自主開發(fā)的通訊協(xié)議實現(xiàn)動態(tài)組網(wǎng)，保證高可靠性、高穩(wěn)定性需求。

數(shù)據(jù)傳輸技術：整個系統(tǒng)需提供多種工作模式，如Internet、WiFi、3G或GPRS等，保證各數(shù)據(jù)采集點設備能實時、有效、可靠接入監(jiān)控網(wǎng)絡，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集點設備、WSN網(wǎng)關、數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)快速、準確同步。

數(shù)據(jù)采集點設備供電技術：為達到節(jié)能、降耗的目的，數(shù)據(jù)采集點最好能保證不增加城市照明的額外功耗，采用太陽能供電+市電供電是保證在節(jié)能的同時提高可靠性的有效方式，因此應采用MPPT算法開發(fā)高性能、長壽命太陽能電池組件，滿足數(shù)據(jù)采集點供電需求。

數(shù)據(jù)處理技術：應開發(fā)基于GIS及大型數(shù)據(jù)庫的監(jiān)控中心軟件，提供智能分析及人性化交互功能，保證能對整個照明系統(tǒng)進行實時監(jiān)控。此處的關鍵技術包括GIS技術、專家數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

可行性分析：作為物聯(lián)網(wǎng)的載體之一，本項目涉及了無限傳感器網(wǎng)絡、移動通信與計算機網(wǎng)絡、軟件技術等多門學科，需要多領域技術人才才能完成。項目組通過與電子科技大學、重慶四聯(lián)光電技術有限公司、成都道惟爾科技有限公司的緊密合作，在物聯(lián)網(wǎng)的多項應用技術上取得了一定成果，已具備開發(fā)基于ARM9系統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡網(wǎng)關系統(tǒng)、基于TI公司ZIGBEE技術方案的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點、無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)接入通訊基干網(wǎng)的通訊協(xié)議等技術水平，并推出了一定的實用型產(chǎn)品，在業(yè)界具有領先技術水平。

學院已建有嵌入式實訓室，具備了網(wǎng)關系統(tǒng)開發(fā)條件。新建的智能電子實驗室則以面向物聯(lián)網(wǎng)的實驗、實訓和科研為目標，在投入使用后，能為本系統(tǒng)提供足夠的實驗條件保障。該系統(tǒng)全面培養(yǎng)學生物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃設計、部署調(diào)試、運行管理、應用開發(fā)等方面的關鍵技能和職業(yè)素養(yǎng)。

參考文獻

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