陳 新

（福州工商學院信息工程系 福建 福州 350715）

1 引言

近年來，我國部分地區(qū)，特別是北方，高速公路事故發(fā)生率較高，究其原因，就是高速公路在大霧等惡劣天氣環(huán)境下，能見度很低，司機實現受阻導致的。本文采用物聯網技術和路燈控制技術，使得在極端天氣下，智能控制路燈開啟和調亮，從而避免交通事故的發(fā)生。該路燈控制系統采用ZigBee 技術，ZigBee 是一組基于IEEE 批準通過的802.15.4 無線標準，是一個有關組網、安全和應用軟件方面的技術標準。ZigBee 是一種短距離、低復雜度、低耗能、低速率、低成本的無線短距離雙向網絡通信技術。因此非常適合在照明系統中應用[1]。

ZigBee 技術可構建由數萬個無線數據傳輸模塊組成的無線數據傳輸網平臺，類似CDMA 網或GSM 網。網絡節(jié)點間距可從75 米到幾百米不等，最長可達到幾公里。另外，ZigBee 網絡可實現與現有各種網絡平臺互聯互通，這就使得它與物聯網云平臺連接一起協同工作成為可能。目前，基于ZigBee 無線網絡的應用已滲入到醫(yī)療、家居、交通、室內定位等各種領域[2-6]。

ZigBee 是可以支持大量節(jié)點的無線通信技術，在無線傳感器組網方面已經得到廣泛的研究和應用，因此也正適合高速公路路燈場景的應用[7]。

2 系統設計

2.1 設計原理

高速公路上無市電，可以設計每隔固定距離（比如50 米）安裝一臺LED 照明燈，每臺照明燈配備一個安裝有傳感器的ZigBee 節(jié)點模塊。這樣，總共安裝了多個ZigBee 節(jié)點模塊，通過無線傳感網絡與ZigBee 無線通信模塊通信，并將傳感器實時獲得的溫濕度等數據發(fā)送給無線通信模塊，無線通信模塊則通過串口與上位機連接，并把接收到的溫濕度等數據發(fā)往上位機，系統管理員根據上位機接收到的溫濕度數據發(fā)出控制路燈開滅和亮暗指令，控制指令被發(fā)送到無線通信模塊，再由無線通信模塊轉發(fā)到各個節(jié)點模塊，節(jié)點模塊的微控制器則通過電源模塊和LED 驅動模塊實現對路燈的控制。本系統架構圖見圖1 所示。

圖1 系統架構圖

2.2 系統硬件設計

本系統主要分為三大組成部分：上位機、ZigBee 無線通信模塊、若干ZigBee 節(jié)點模塊。上位機主要由PC 機構成；ZigBee 無線通信模塊主要由通信模塊、LED 燈組成；ZigBee 節(jié)點模塊主要由通信模塊、溫濕度傳感器和LED 路燈模塊組成。

每個ZigBee 節(jié)點模塊既可以向ZigBee 無線通信模塊發(fā)送自己收集到的溫濕度數據，還可以廣播方式轉發(fā)其他節(jié)點模塊的溫濕度數據，這樣，ZigBee 無線通信模塊可以獲得最遠距離的ZigBee節(jié)點模塊搜集到的溫濕度數據，最后打包發(fā)給上位機。

2.3 系統軟件設計

控制系統從下而上分為數據采集、數據處理和數據展現三個層次。數據采集就是通過若干ZigBee 節(jié)點模塊分別采集現場的溫濕度數據，并把這些溫濕度數據通過ZigBee 無線通信模塊傳給上位機；數據處理就是上位機把這些溫濕度數據存儲到MySQL 數據庫中保存，并把超過限度的數據重點找出來；數據展現就是把超過限度的溫濕度數據及其對應的位置號碼顯示在上位機屏幕上，供管理員參考并報警。

3 系統測試

實驗過程中，筆者注意到每個ZigBee 節(jié)點模塊都會自動采集現場的溫濕度數據，并實時發(fā)給ZigBee 無線通信模塊，再發(fā)給上位機，顯示在上位機調試助手軟件上，相關數據可以存儲在MySQL 數據庫中，超過限度的溫濕度數據和位置號會顯示在相關軟件的界面上，并發(fā)出警報提醒管理員注意。

4 結語

本人在實驗室中模擬了高速公路在大霧等極端天氣環(huán)境中，路燈控制系統可以根據實時監(jiān)測的溫濕度數據來控制路燈開滅和亮暗。因而，它可以滿足高速公路防大霧的照明需求。在無市電環(huán)境下，本系統還需要配備太陽能電池板和蓄電池作為供電電源。