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第一篇：基于無線傳感網絡的道路照明系統

基于無線傳感網絡的道路照明系統

楊兵

（徐州建筑職業技術學院，江蘇徐州 221116）

摘要：為了實現道路科學照明、綠色照明的關鍵問題是能夠測量和控制到每一盞路燈，無線傳感網絡是解決這一問題最好的技術之一。選擇Freescale公司MC13213芯片，設計了一種嵌入式無線通信模塊，使整條道路的每一盞路燈自主聯網，接受控制中心的指令，反饋路燈的各種狀態，根據環境光強度和時段自動調節照明亮度，在保證道路照明質量和視覺舒適的情況下，節約電能。

關鍵詞：無線傳感網絡；道路照明；MC13213；ZigBee技術

中圖分類號：TPXXX 文獻標識碼：A 文章編號：1234-567X(2010)一89—00XX—05

Road Lighting System Based on W ireless 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 issue to realize road scientific lighting and green lighting．W ireless sensor network is one of the best technologies to solve this problem．MC13213 chip is used to design an embedded wireless 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：wireless sensor network；road lighting；MC13213；ZigBee technology

0 引言

隨著城市經濟和規模的發展，各種類型的道路越來越長，機動車數量迅速增加，夜間交通流量也越來越大，道路照明質量直接影響交通安全和城市發展[1-2]。如何提高道路照明質量、降低能耗、實現綠色照明已成為城市照明的關鍵問題。道路照明的首要任務是在節約公共能源的基礎上，提供安全和舒適的照明亮度，達到減少交通事故、提升交通運輸效率的目的。由于基礎設施的條件有限，目前普遍缺少路燈級的通信鏈路，路燈控制方式一般只能對整條道路統一控制，無法控制到每一盞燈[3]。本文基于無線傳感網絡，設計了一種嵌入式無線通信模塊，實現了每盞路燈的無線自主組網，使每一盞路燈都能遙測和遙控，并達到路燈的亮度(或照度)在 30％～100％無級可調，可根據環境光強度和時段，在保證道路照明質量、辨認可靠且視覺舒適的情況下，節約電能 20％～30％。系統結構

基于無線傳感網絡道路照明系統的結構如圖 1所示，通過在每盞路燈嵌入一個無線通信模塊，使它們自組網絡，接受控制中心的命令并將路燈的狀態反饋給控制中心；HG-2控制箱采用ZigBee技術與所管轄道路的所有路燈通信，采用GPRS與控制中心通信，根據控制中心的指令或時間和照亮度對每盞路燈發出控制命令[路燈開啟、關閉、照明度(功率大小)等]，自動調節整條道路的功率平衡；控制中心由服務器、大屏顯示、Center View中央控制系統軟件平臺等組成，Center View中央控制系統軟件平臺采用3D設計，通過縮放變換以俯視的角度觀察和控制整個城市、一個街道、一條道路甚至一盞路燈的照明情況；移動計算工具(筆記本電腦、PDA、手機)和路燈維護車也能通過控制中心進行遠程遙測和遙控。無線通信模塊

無線通信模塊的MCU為Freesclae公司MC13213，MC13213采用SiP技術在9mm×9ram的LGA封裝內集成了MC9S08GT主控MCU和MC1320x射頻收發器。MC13213擁有4kB的RAM、60kB的FLASH，具有1個串行外設接口SPI(Serial Peripheral Interface)、2個異步串行通信接口SCI(Serial Communications Interface)、1個鍵盤中斷模KBI(Keyboard Interrupt)、2個定時器／脈寬調制模塊TPM(Timer／PWM)、1個8通道10位的模數轉換器ADC(Analog／Digital Converter)以及多達32個的GPIO口等，如圖2所示。

無線通信模塊采用ZigBee技術、IEEE 802．15．4協議，通信覆蓋半徑可達150m，能與在其覆蓋范圍內的任何路燈節點自組網絡及進行通信。除了實現路燈的物物相聯以外，還可調節電子鎮流器的功率輸出(30％～100％)，實現節能和綠色照明，檢測供電線路的電流、電壓、功率因數以及每一盞燈的工作狀態，當發生故障(如燈具損壞、燈桿撞擊、人為破壞)時實時向監控中心和相關部門報警等。無線通信模塊還進行了防雨、防潮、防雷電、防電磁干擾設計，并充分考慮了安裝方便、維護簡單和可恢復性(接入兩根線就實現了路燈級的無線控制，拆除兩根線又恢復到原來的狀態)，可以嵌入在路燈的不同位置(燈桿底部、燈桿內、燈罩內)。控制中心軟件設計

控制中心的軟件設計平臺為Windows 2003，開發工具是微軟Visual Studio6．0，數據庫使用SQL Server 2005，與地理信息系統相結合，在獲取了街道、建筑物以及路燈的位置、形狀等特征信息后，設計以路燈為主體的3維虛擬城市，在控制中心大屏幕上動態顯示道路的照明效果，并可以通過平移、放大、縮小等幾何變換，觀察整個城市、街道甚至每一盞路燈的照明情況。該軟件主要有5個功能模塊：系統設置、智能控制、電量核算、故障處理和緊急預案。系統設置中的區域設置有市、區、街道和電控箱4種；路燈設置有路燈的位置、型號、生產單位、施工單位、維護責任人、安裝日期、清洗維護日期等；亮燈方式設置有全開、全關、單號路燈開、單號路燈關、雙號路燈開、雙號路燈關、1／3路燈開、1／3路燈關、1／4路燈開、1／4路燈關、智能控制等11種控制方式；時段設置可根據不同的城市不同的季節設置不同時段的亮燈方式。智能控制有兩方面內容：①針對安裝了電子型路燈的路段，根據季節變化和天氣狀況，通過實時采樣環境光強度，對路燈的照明亮度進行智能調節；② 在夜間，特別是深夜當檢測到汽車和行人的流量十分稀少時，在不影響辨認可靠的情況下，適當降低道路的照明亮度，節約電耗。電量核算能對市、區、街道、電控箱甚至每盞路燈進行用電量的統計和核算。故障處理是對燈具損壞、斷電、斷相、過流、過壓、三相不平衡以及人為破壞等情況，在第一時間向監控中心報警后迅速生成故障報告；故障處理的另一個功能是按路段和時段(年、季度、月)統計亮燈率、故障率、每次故障處理的效率

(平均修理時間)。緊急預案是對一些突發事件制定緊急預案，在特殊情況下，盡可能提供合適的道路照明，保證人民生命財產的安全。圖3是控制中心軟件的運行界面之一。實際應用

無線傳感網絡的道路照明系統自2009年5月以來在某國家級工業園區進行了安裝和測試，安裝環境為同一條道路兩邊的各100盞路燈，道路左邊的100盞路燈采用無線傳感智能控制，共增加成本8250．00元人民幣，道路右邊的100盞路燈采用常規的控制方式(半夜后單雙號間隔開燈)，測試結果如附表所示。

從附表中可以看出，采用無線傳感網絡的智能控制，100盞路燈在9l天中節約電能4506度，在產品投人的半年內就可以收回全部投資。使電耗降低的因素有以下幾個方面：① 開啟關閉時間的調整，道路右邊的路燈控制方式是根據季節設定開閉時問(定時控制)并且是全功率開全功率閉(深夜半功率)；道路左邊的路燈控制方式是環境光強度和季節自動控制開閉時間，開啟時，由于路面上尚有較強的環境光，路燈以補光的方式工作，逐漸增加照明強度，路燈關閉控制類似。② 由于深夜時居民用電負荷減少，低壓電網電壓升高，常規控制方式

下的路燈(道路右邊)異常明亮、眩目，往往造成過度照明，不僅大大增加耗電，同時也導致燈具、電器實際使用壽命迅速下降，大量增加維護量和維護費用；深夜控制模式(道路左邊)，采用降功率照明，不但降低耗電，還能改善道路照明質量和視覺舒適度，延長燈具、電器的實際使用壽命。③ 道路照明的智能控制，對學校、居民密集的小區、道路轉彎處、事故多發地帶等特殊路段，適當提高照明亮度，其余路段則適當降低照明亮度。結論

先進的道路照明不但可以提升城市的形象、提高交通運輸效率、減少交通事故，還能節約大量的公共電能消耗。但對于大多數城市來說，由于缺少必需的基礎設施(路燈級的通信鏈路)，無法實現先進控制方法。無線傳感網絡(物聯網)的出現和應用，有效地解決了以上問題。本文基于無線傳感網絡，選擇Freescale公司的MC13213芯片，設計了一種嵌入式無線通信模塊，使整條道路的每一盞路燈自主聯網，實現了路燈的遙測、遙控，對節約公共資源，建設數字化和節約型城市有較高的實際應用價值。

參考文獻

[1]楊春宇，胡英奎，陳仲林．用中間視覺理論研究道路照明節能[J]．照明工程學報，2008，19(4)：44—47． [2]張惠玲，王曉雯．城市道路照明設置與節能探討[J]．重慶交通大學學報(自然科學版)，2007，26(10)：lO6—109 [3]盧秀和，王琪，陳軍，等．城市照明智能調光方法的研究[J]．電力電子技術，2007，41(10)：34—36．

第二篇：無線傳感網絡課程設計

無線傳感網絡課程設計報告

姓名：胡韶輝胡衎

2017

學號：139074377 139074376 班級：物131班指導教師：衛琳娜

年1月1日

無線傳感網絡課程設計

實驗

一、無線傳感網絡點對點通信實驗

1.實驗內容

此實驗為驗證實驗，根據實驗步驟進行實驗，觀察結果是否與預期相符

2．實驗步驟

用IAR8.1打開路徑：C:UsersxsDesktop無線傳感器網絡課程設計無線傳感網實驗資料201604感知RF2-2530WSNV1.2代碼和例子程序Light_SwitchIDELight_Switchsrf05_cc2530IarLight_Switch.eww分別編譯并下載至兩個節點上，打開節點，左右鍵選擇/,選擇完成后按中間鍵確認，觀察LED燈顯示情況。3.實驗代碼及分析

/* 功能：查找字符在索引中的哪一個位置 */ /**************************************************************************************************/ static u16 lookforChar(u8 ch){ uint16 i;for(i = 0;i < FONTLISTCOUNT;i ++){

if(fontList[i] == ch)

return i;} return i;}

//查中文

static u16 lookforChar16(u16 ch){ uint16 i,j;u16 temp16;for(i = 0;i < fontChar16ListCount;i ++){

j = i*2;

temp16 = fontChar16List[j + 1];

temp16 <<= 8;

temp16 |= fontChar16List[j];

if(temp16 == ch)

return i;} return i;}

/**************************************************************************************************/ /* 功能：在指定位置輸出8*8 */ /**************************************************************************************************/ static void LcdPutChar8(u8 x,u8 y,u8 ch){ LcdBuf[y][x] = ch;} /**************************************************************************************************/ /* 功能：在指定位置輸出16*16 */ /**************************************************************************************************/

/*static void LcdPutChar16(u8 x,u8 y,u16 ch){ LcdBuf[y][x] =(u8)ch;

//低前高后

LcdBuf[y+1][x] =(u8)(ch>>8);}

void LcdPutString8(u8 x,u8 y,u8 *ptr u8 len,u8 op){

u8 i,*tptr = ptr,xx = x,yy = y;u16 m;if(x > 95)

return;if(y > 1)

return;for(i = 0;i < len;i ++){

m = lookforChar(*tptr ++);

if(m!= FONTLISTCOUNT)

{

m = m * 8;

}

else

return;

xx += 8;

if(xx > 88)

return;} } */

void LcdClearRam(void){ u8 i;for(i = 0;i < 96;i ++){

LcdBuf[0][i] = 0;} for(i = 0;i < 96;i ++){

LcdBuf[1][i] = 0;} } void LcdClearScrean(void){ LcdClearRam();PutPic((void *)LcdBuf);}

void LcdPutString16_8(u8 x,u8 y,u8 *ptr,u8 len,u8 op){ u8 i,j,*tptr = ptr,xx = x,yy = y;u16 m;if(xx > 95)

return;if(yy)

return;

for(i = 0;i < len;i ++){

m = lookforChar(*tptr ++);

if(m!= FONTLISTCOUNT)

{

m = m * 16;

for(j = 0;j < 8;j ++)

{

if(op)

{

LcdPutChar8((xx + j),yy,font[m+j]);

LcdPutChar8((xx + j),yy+1,font[m+j+8]);

}

else

{

LcdPutChar8((xx + j),yy,~font[m+j]);

LcdPutChar8((xx + j),yy+1,~font[m+j+8]);

}

else

break;

xx += 8;

if(xx > 96)

return;} PutPic((void *)LcdBuf);} //顯示16*16字符

void LcdPutString16_16(u8 x,u8 y,u8 *ptr,u8 len,u8 op){ u8 i,j,*tptr = ptr,xx = x,yy = y;u16 m;if(xx > 95)

return;if(yy)

return;

for(i = 0;i < len;i ++){

m = lookforChar(*tptr ++);

if(m!= FONTLISTCOUNT)

{

m = m * 32;

for(j = 0;j < 16;j ++)

{

if(op)

{

LcdPutChar8((xx + j),yy,font[m+j]);

LcdPutChar8((xx + j),yy+1,font[m+j+16]);

}

else

{

LcdPutChar8((xx + j),yy,~font[m+j]);

LcdPutChar8((xx + j),yy+1,~font[m+j+16]);

}

else

break;

xx += 16;

if(xx > 80)

return;} PutPic((void *)LcdBuf);}

static void LcdPrint8(u8 x,u8 y,u8 vl,u8 op){ u8 j;u16 m;m = lookforChar(vl);if(m!= FONTLISTCOUNT){

m = m * 16;

for(j = 0;j < 8;j ++)

{

if(op)

{

LcdPutChar8((x + j),y,font[m+j]);

LcdPutChar8((x + j),y+1,font[m+j+8]);

}

else

{

LcdPutChar8((x + j),y,~font[m+j]);

LcdPutChar8((x + j),y+1,~font[m+j+8]);

}

} } } static void LcdPrint16(u8 x, u8 y, u16 val, u8 op){ u8 j;u16 m;m = lookforChar16(val);if(m!= fontChar16ListCount)

{

m = m * 32;

for(j = 0;j < 16;j ++)

{

if(op)

{

LcdPutChar8((x + j),y,fontChar16[m+j]);

LcdPutChar8((x + j),y+1,fontChar16[m+j+16]);

}

else

{

LcdPutChar8((x + j),y,~fontChar16[m+j]);

LcdPutChar8((x + j),y+1,~fontChar16[m+j+16]);

}

} }

void LcdPutDispBuf(u8 x,u8 y,OledCodeDataType *ptr,u8 op){ u8 tcount = x;OledCodeDataType *tptr = ptr;u16 temp16;if(x > 88)

return;if(y > 1)

return;while((*tptr!= '

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基于無線傳感網絡的道路照明系統

第一篇：基于無線傳感網絡的道路照明系統

第二篇：無線傳感網絡課程設計