基于ZigBee的城市路灯智能监控系统的设计
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随着国家城市化进程的发展，城市规模不断变大，人们对城市照明的需求也不断提高，方便高效的路灯监控系统对于一个城市现代化发展具有重要意义。很多发达国家已普遍采用计算机技术来实现对路灯的监控，大大节约了人力资源。与发达国家相比，我国的城市路灯控制系统还处于计时器/光感控制阶段，智能化的研究还处于初期阶段，表现为：通过人工巡查及群众反映等方式实现路灯的开关控制以及故障排查;城市夜晚没有行人时，路灯也照常工作，浪费了能源;路灯工作状态没有存档，不方便日后的查询。以上缺点不但消耗了大量的人力、物力和财力，而且实时性差，故障的上报率较低，故障处理率也低。最重要的是路灯控制手段不灵活，无法实现单点控制和按需照明，导致照明能耗的浪费，因此实现路灯的智能监控刻不容缓。 ZigBee技术是一门新兴通信技术，利用该技术可以实现终端节点的联网，并通过互联网对终端进行跟踪和管理，ZigBee技术的发展使路灯的网络化和智能化管理成为可能。 在本路灯智能监控系统中，使用ZigBee节点将路灯与传感器组成一个无线传感网络，传感器对路灯工作状态，如有无行人、路灯是否出现故障和光强等信息进行采集，通过无线传感网络将状态信息通过网关上传至网络服务器中，实现用户远程监测与控制。 1 系统整体方案设计 本系统设计了基于ZigBee/GSM和WEB服务器的智能路灯监控系统。该系统通过多种传感器采集工作环境参数(如光强)并通过ZigBee终端节点将参数传输至ZigBee协调器。Zi gBee协调器将数据通过串口传输至计算机服务器，本系统在计算机上搭建了WEB服务器，最终可由互联网终端利用浏览器访问服务器网站实现实时监测和远程控制。为了实现对路灯的本地控制功能，本系统在单片机网关中对实时采集到的数据加以分析，并反馈调节路灯亮度，同时启用故障检测功能，若出现故障，利用GSM模块将报警短信发送至路灯维修人员处。综上，本系统在路灯信息监测、路灯故障报警、路灯远程控制三方面对城市路灯进行高效、智能化、网络化的管理。系统结构如图1所示。 2 系统硬件设计 硬件部分主要包括：ZigBee模块、传感器模块、UART接口、GTM900C、计算机等。本系统中，传感器单元中包含霍尔电流传感器、红外传感器和光敏传感器，分别用于采集路灯故障信息、行人信息和光强信息。ZigBee模块选用TI公司生产的C2530芯片，该芯片集成了Z—Stack协议栈，可以方便的实现自组网，建立无线传感网络。为实现故障报警功能，系统通过串口将GSM模块与ZigBee协调器相连，当出现路灯故障时，GSM模块以短信的形式将故障信息发送至相关负责人。本系统硬件结构如图2所示。 ZigBee的无线传输网络为树形拓扑结构，结点按层次进行连接，主要在上、下结点之间进行信息交换，即终端与路由器交换信息、路由器与协调器交换信息，适用于汇集信息的应用要求。ZigBee无线传输网络图如图3所示。 |
