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一种采用ZigBee的智能路灯控制系统的设计方案

2013-12-24 11:19
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作者:高云红,梁小廷,张庆新

  本文提出了一套采用无线通信协议ZigBee的智能路灯控制系统的设计方案。该方案的系统利用ZigBee无线通信技术实现主控系统对终端路灯的实时控制,具有微波雷达移动物体检测、环境光检测及时间设定等路灯控制方式,能实现路灯远程控制、自动调光、故障检测及定位等功能。模拟试验表明,本方案中所设计的系统操作简单,智能化程度高,节能效果好。

  0 引言

  随着中国城市和经济的迅速发展,城市路灯照明已经成为展示城市魅力的名片和窗口,但是照明在带来绚丽和方便的同时,也遇到了诸多问题。据调查,我国小型城市在夜晚9点后,大中城市在午夜12点后,道路上行人非常稀少,即便是北京、上海、广州这样的繁华都市,凌晨2点以后,道路上也罕见行人、车辆。这时如果保持“恒照度”会造成资源的大量浪费;另外后半夜是用电的低谷期,电力系统的电压升高,路灯反而会更亮,而我国现行70%的道路照明使用的高压钠灯,此类电网电压的波动致使灯泡的实际使用寿命不超过1年,带来了高额的维修费和材料费,并且系统难以及时反馈路灯运行的故障信息,无法进行远程控制和处理,只能采取人工巡查方式。

  路灯控制系统从最初的开关控制功能,逐渐演化到监控节能控制功能,各种新技术被用于路灯监控系统中。路灯控制方法有PLC控制,电力载波控制和无线网络控制等。从路灯控制系统的成本、可靠性、信息化、应用前景等方面考虑,本方案采用ZigBee无线自组网网络技术实现LED路灯节能控制的目的。

  1方案系统设计

  按照系统要求,本设计主要完成支路控制器和路灯及二者之间的通信网络设计,其中支路控制器完成时间、光照信息的测量,路灯终端完成故障诊断和移动物体的检测,利用ZigBee无线网络技术实现支路控制器和路灯终端之间的通信。因此系统主要包括以下分系统:

  电源稳压系统、支路控制系统、ZigBee协调器系统、Zig-Bee 路由和终端系统。其中电源稳压包括5 V 稳压和3.3 V稳压;支路控制系统包括时间模块、键盘模块、显示模块和光照采集模块;ZigBee协调器包括显示模块和键盘模块;ZigBee路由和终端包括微波雷达检测模块、故障检测模块和路灯控制模块。系统结构框图如图1所示。

一种采用ZigBee的智能路灯控制系统的设计方案

  ZigBee技术是一种新兴的短距离无线通信技术,在近距离无线网络领域得到广泛应用。ZigBee技术采用自组网络,其网络拓扑机构可以随意变动,这一特点对实现路灯智能监控系统的智能化、高可靠性、低成本起到很好的作用。ZigBee的网络拓扑结构可分为:网状结构、星型结构和树状结构,考虑到树状结构能够提高通信网络的可靠性,因此本设计中无线系统的网络拓扑采用树状结构,使用路由功能传输。无线系统由一个ZigBee协调器、若干个路由控制器和若干个路灯终端所组成,网络示意图如图2所示。

一种采用ZigBee的智能路灯控制系统的设计方案

  根据ZigBee通信组网技术的特点,将ZigBee 技术与传统的路灯控制模式相结合,根据不同路段及时间,对协调器设置不同的检测与控制方式,能及时对路灯进行相应的控制并发现路灯损坏情况和它的具体位置,方便维修管理,实现按需节能、智能化管理,达到城市照明系统节能减排的目标。

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