基于ZigBee技術(shù)的智能信號(hào)燈清洗系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張靜++施麗莎++陳珊珊

摘要：目前交通信號(hào)燈的清洗基本依靠人為清洗，不僅耗時(shí)、費(fèi)力而且會(huì)阻斷正常交通。本文擬以MCU為核心，基于Zigbee技術(shù)，設(shè)計(jì)一種包括定時(shí)清洗、自診斷清洗功能在內(nèi)的自動(dòng)清洗系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)：利用定時(shí)模塊實(shí)現(xiàn)定時(shí)清洗；運(yùn)用光傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號(hào)燈亮度實(shí)時(shí)測(cè)量，當(dāng)光強(qiáng)數(shù)據(jù)低于設(shè)定值時(shí)自動(dòng)噴水進(jìn)行自動(dòng)清洗。

關(guān)鍵詞：信號(hào)燈 智能清洗 ZigBee

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）08-0158-02

1 引言

隨著城市交通管理手段、管理模式的多樣化，交通信號(hào)控制已成為城市道路交叉口控制的主要手段，然而由于空氣中大量灰塵顆粒導(dǎo)致交通信號(hào)燈表面不潔凈，亮度下降，圖案顯示不清，使得駕駛員及行人看不清楚信號(hào)燈色，影響駕駛行為，也影響交通安全，因此信號(hào)燈清洗具有重要意義。目前，交通信號(hào)燈清洗方法存在著諸多問題和局限性，主要問題有清洗周期長(zhǎng)、清洗成本高、清洗不及時(shí)，并且人工清洗時(shí)阻斷交通，影響正常交通秩序，導(dǎo)致通行能力下降。本文采用ZigBee無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能交通網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，設(shè)計(jì)了定時(shí)清洗和自診斷清洗模塊。

ZigBee技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術(shù)。主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。本文擬應(yīng)用ZigBee技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)信號(hào)燈清洗過程的遠(yuǎn)程控制及監(jiān)控。

2 智能信號(hào)燈清洗系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述

2.1 設(shè)計(jì)原理

以MCU單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)了三個(gè)主要模塊：①定時(shí)清洗模塊以萬年歷模塊VC++程序設(shè)計(jì)，可設(shè)置特定的信號(hào)燈清洗時(shí)間，保持靈活的清潔策略；②自診斷清洗模塊通過光照傳感器自動(dòng)檢測(cè)信號(hào)燈清潔程度，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清洗；③遠(yuǎn)程管理控制模塊以ZigBee無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)控。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由控制中心和交通信號(hào)燈兩個(gè)部分構(gòu)成?？刂浦行闹饕峭ㄟ^ZigBee無線模塊和交管部門管理控制中心網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，根據(jù)實(shí)時(shí)交通狀況及時(shí)發(fā)送控制信息到達(dá)交通信號(hào)燈清洗系統(tǒng)中的MCU處理中心，并接收系統(tǒng)外部光傳感器和故障報(bào)警傳感器傳來的信息，實(shí)現(xiàn)與控制中心的信息交換和清洗指令的發(fā)送。

2.2 系統(tǒng)軟件和系統(tǒng)硬件的具體設(shè)計(jì)

（1）系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)控制MCU采用了STM 32F103VET6，其基于CortexM3RISC內(nèi)核32位的單片機(jī)，工作頻率為72MHz，內(nèi)置高速存儲(chǔ)器豐富的增強(qiáng)I/O端口和聯(lián)接到兩條APB總線的外設(shè)，工作于-40°C至+105°C的溫度范圍，供電電壓2.0V至3.6V，一系列的省電模式保證低功耗應(yīng)用的要求，具有功能強(qiáng)大、開發(fā)環(huán)境友好、性價(jià)比高等特點(diǎn)。系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)框圖見圖1。

光強(qiáng)傳感器采用了TSL2561，其具有運(yùn)算速率高、功耗低、編程靈活等優(yōu)點(diǎn)，且具有直接I2C接口，可用于將光照強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出。為了實(shí)現(xiàn)時(shí)間的記錄，利用了STM32F103VET6內(nèi)部的RTC模塊實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘與萬年歷功能。本文采用了ZigBee DRF1605H模塊，其主要功能在于串口（UART）轉(zhuǎn)ZigBee無線數(shù)據(jù)透明傳輸，傳輸距離達(dá)1.6公里。通過信號(hào)燈聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)功能。清洗部件部分 有電源、水泵、容量10L的水箱、805-AL噴頭 和電磁繼電器。光強(qiáng)傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖見圖2。

（2）系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)軟件主要包含以下方面：MCU的控制軟件和上位機(jī)控制軟件。

MCU控制軟件主要功能是完成亮度傳感器信號(hào)的檢測(cè)、水泵的控制、ZigBee模塊的通信及故障診斷功能，自動(dòng)定期程序早當(dāng)達(dá)到設(shè)定時(shí)間時(shí)，MCU自動(dòng)控制機(jī)械裝置進(jìn)行清洗處理。當(dāng)檢測(cè)到信號(hào)燈的亮度低于設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)控制裝置進(jìn)行清洗；水位降低于1.12L時(shí)，會(huì)自動(dòng)檢測(cè)水位過低并報(bào)警，具體通過浮竿測(cè)試水面高度來完成。通過ZigBee進(jìn)行提醒，通知管理人員添加水；當(dāng)執(zhí)行噴水信號(hào)而清洗水不能順利噴出時(shí)，將對(duì)有關(guān)清洗系統(tǒng)硬件部分進(jìn)行逐個(gè)檢測(cè)。包括水泵，電機(jī)，水管，噴頭等設(shè)備檢測(cè)。檢測(cè)到硬件部分出現(xiàn)故障后，將對(duì)相應(yīng)設(shè)備故障進(jìn)行反饋，故障信息將直接傳送到交通管理部門。

上位機(jī)控制軟件主要負(fù)責(zé)光強(qiáng)度傳感器信號(hào)的實(shí)時(shí)傳輸、手動(dòng)清洗操作與自動(dòng)定期周期的設(shè)定。遠(yuǎn)程控制清洗設(shè)計(jì)：通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)交通控制中心與信號(hào)燈的信息交互；控制清洗功能的設(shè)定，當(dāng)控制中心按下噴水按鈕，則清洗裝置進(jìn)行噴水操作。此外，自診斷報(bào)警設(shè)計(jì)將利用相關(guān)傳感器監(jiān)測(cè)機(jī)械裝置運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，傳感器向MCU發(fā)出報(bào)警信號(hào)，則控制面板上的故障燈將會(huì)閃爍，通知工作人員進(jìn)行清理。由于實(shí)驗(yàn)條件所限，與智能交通網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)網(wǎng)功能需要以后再完成。

3 結(jié)語

本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)針對(duì)交通信號(hào)燈清洗不便的問題進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，該清洗裝置清洗信號(hào)燈時(shí)清洗速度快，效率高，從而到達(dá)徹底清洗干凈的目的。交通信號(hào)燈具采用國(guó)家統(tǒng)一的《道路交通信號(hào)燈》規(guī)范（GB14887-2003）中所規(guī)定的規(guī)格尺寸。系統(tǒng)對(duì)于所有符合規(guī)范的信號(hào)燈具有普遍的適用性，且信號(hào)燈清洗系統(tǒng)的實(shí)際占地面積較小，可安裝于信號(hào)燈旁的綠化帶內(nèi)。同時(shí)系統(tǒng)安裝較為便利，從而節(jié)省了人力成本，作業(yè)時(shí)無需阻斷正常交通，此系統(tǒng)具有一定的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]王汝林.物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)及應(yīng)用（第一版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011.

[2]瞿雷，劉盛德，胡咸斌.ZigBee技術(shù)與應(yīng)用（第一版）[M].北京：北京航空航天大學(xué)，2007.

[3]趙丙辰，劉彬.基于ZigBee的智能交通控制系統(tǒng)研究[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2008.10.

[4]黃勤，李楠.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.endprint

摘要：目前交通信號(hào)燈的清洗基本依靠人為清洗，不僅耗時(shí)、費(fèi)力而且會(huì)阻斷正常交通。本文擬以MCU為核心，基于Zigbee技術(shù)，設(shè)計(jì)一種包括定時(shí)清洗、自診斷清洗功能在內(nèi)的自動(dòng)清洗系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)：利用定時(shí)模塊實(shí)現(xiàn)定時(shí)清洗；運(yùn)用光傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號(hào)燈亮度實(shí)時(shí)測(cè)量，當(dāng)光強(qiáng)數(shù)據(jù)低于設(shè)定值時(shí)自動(dòng)噴水進(jìn)行自動(dòng)清洗。

關(guān)鍵詞：信號(hào)燈 智能清洗 ZigBee

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）08-0158-02

1 引言

隨著城市交通管理手段、管理模式的多樣化，交通信號(hào)控制已成為城市道路交叉口控制的主要手段，然而由于空氣中大量灰塵顆粒導(dǎo)致交通信號(hào)燈表面不潔凈，亮度下降，圖案顯示不清，使得駕駛員及行人看不清楚信號(hào)燈色，影響駕駛行為，也影響交通安全，因此信號(hào)燈清洗具有重要意義。目前，交通信號(hào)燈清洗方法存在著諸多問題和局限性，主要問題有清洗周期長(zhǎng)、清洗成本高、清洗不及時(shí)，并且人工清洗時(shí)阻斷交通，影響正常交通秩序，導(dǎo)致通行能力下降。本文采用ZigBee無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能交通網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，設(shè)計(jì)了定時(shí)清洗和自診斷清洗模塊。

ZigBee技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術(shù)。主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。本文擬應(yīng)用ZigBee技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)信號(hào)燈清洗過程的遠(yuǎn)程控制及監(jiān)控。

2 智能信號(hào)燈清洗系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述

2.1 設(shè)計(jì)原理

以MCU單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)了三個(gè)主要模塊：①定時(shí)清洗模塊以萬年歷模塊VC++程序設(shè)計(jì)，可設(shè)置特定的信號(hào)燈清洗時(shí)間，保持靈活的清潔策略；②自診斷清洗模塊通過光照傳感器自動(dòng)檢測(cè)信號(hào)燈清潔程度，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清洗；③遠(yuǎn)程管理控制模塊以ZigBee無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)控。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由控制中心和交通信號(hào)燈兩個(gè)部分構(gòu)成。控制中心主要是通過ZigBee無線模塊和交管部門管理控制中心網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，根據(jù)實(shí)時(shí)交通狀況及時(shí)發(fā)送控制信息到達(dá)交通信號(hào)燈清洗系統(tǒng)中的MCU處理中心，并接收系統(tǒng)外部光傳感器和故障報(bào)警傳感器傳來的信息，實(shí)現(xiàn)與控制中心的信息交換和清洗指令的發(fā)送。

2.2 系統(tǒng)軟件和系統(tǒng)硬件的具體設(shè)計(jì)

（1）系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)控制MCU采用了STM 32F103VET6，其基于CortexM3RISC內(nèi)核32位的單片機(jī)，工作頻率為72MHz，內(nèi)置高速存儲(chǔ)器豐富的增強(qiáng)I/O端口和聯(lián)接到兩條APB總線的外設(shè)，工作于-40°C至+105°C的溫度范圍，供電電壓2.0V至3.6V，一系列的省電模式保證低功耗應(yīng)用的要求，具有功能強(qiáng)大、開發(fā)環(huán)境友好、性價(jià)比高等特點(diǎn)。系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)框圖見圖1。

光強(qiáng)傳感器采用了TSL2561，其具有運(yùn)算速率高、功耗低、編程靈活等優(yōu)點(diǎn)，且具有直接I2C接口，可用于將光照強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出。為了實(shí)現(xiàn)時(shí)間的記錄，利用了STM32F103VET6內(nèi)部的RTC模塊實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘與萬年歷功能。本文采用了ZigBee DRF1605H模塊，其主要功能在于串口（UART）轉(zhuǎn)ZigBee無線數(shù)據(jù)透明傳輸，傳輸距離達(dá)1.6公里。通過信號(hào)燈聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)功能。清洗部件部分 有電源、水泵、容量10L的水箱、805-AL噴頭 和電磁繼電器。光強(qiáng)傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖見圖2。

（2）系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)軟件主要包含以下方面：MCU的控制軟件和上位機(jī)控制軟件。

MCU控制軟件主要功能是完成亮度傳感器信號(hào)的檢測(cè)、水泵的控制、ZigBee模塊的通信及故障診斷功能，自動(dòng)定期程序早當(dāng)達(dá)到設(shè)定時(shí)間時(shí)，MCU自動(dòng)控制機(jī)械裝置進(jìn)行清洗處理。當(dāng)檢測(cè)到信號(hào)燈的亮度低于設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)控制裝置進(jìn)行清洗；水位降低于1.12L時(shí)，會(huì)自動(dòng)檢測(cè)水位過低并報(bào)警，具體通過浮竿測(cè)試水面高度來完成。通過ZigBee進(jìn)行提醒，通知管理人員添加水；當(dāng)執(zhí)行噴水信號(hào)而清洗水不能順利噴出時(shí)，將對(duì)有關(guān)清洗系統(tǒng)硬件部分進(jìn)行逐個(gè)檢測(cè)。包括水泵，電機(jī)，水管，噴頭等設(shè)備檢測(cè)。檢測(cè)到硬件部分出現(xiàn)故障后，將對(duì)相應(yīng)設(shè)備故障進(jìn)行反饋，故障信息將直接傳送到交通管理部門。

上位機(jī)控制軟件主要負(fù)責(zé)光強(qiáng)度傳感器信號(hào)的實(shí)時(shí)傳輸、手動(dòng)清洗操作與自動(dòng)定期周期的設(shè)定。遠(yuǎn)程控制清洗設(shè)計(jì)：通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)交通控制中心與信號(hào)燈的信息交互；控制清洗功能的設(shè)定，當(dāng)控制中心按下噴水按鈕，則清洗裝置進(jìn)行噴水操作。此外，自診斷報(bào)警設(shè)計(jì)將利用相關(guān)傳感器監(jiān)測(cè)機(jī)械裝置運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，傳感器向MCU發(fā)出報(bào)警信號(hào)，則控制面板上的故障燈將會(huì)閃爍，通知工作人員進(jìn)行清理。由于實(shí)驗(yàn)條件所限，與智能交通網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)網(wǎng)功能需要以后再完成。

3 結(jié)語

本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)針對(duì)交通信號(hào)燈清洗不便的問題進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，該清洗裝置清洗信號(hào)燈時(shí)清洗速度快，效率高，從而到達(dá)徹底清洗干凈的目的。交通信號(hào)燈具采用國(guó)家統(tǒng)一的《道路交通信號(hào)燈》規(guī)范（GB14887-2003）中所規(guī)定的規(guī)格尺寸。系統(tǒng)對(duì)于所有符合規(guī)范的信號(hào)燈具有普遍的適用性，且信號(hào)燈清洗系統(tǒng)的實(shí)際占地面積較小，可安裝于信號(hào)燈旁的綠化帶內(nèi)。同時(shí)系統(tǒng)安裝較為便利，從而節(jié)省了人力成本，作業(yè)時(shí)無需阻斷正常交通，此系統(tǒng)具有一定的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]王汝林.物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)及應(yīng)用（第一版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011.

[2]瞿雷，劉盛德，胡咸斌.ZigBee技術(shù)與應(yīng)用（第一版）[M].北京：北京航空航天大學(xué)，2007.

[3]趙丙辰，劉彬.基于ZigBee的智能交通控制系統(tǒng)研究[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2008.10.

[4]黃勤，李楠.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.endprint

摘要：目前交通信號(hào)燈的清洗基本依靠人為清洗，不僅耗時(shí)、費(fèi)力而且會(huì)阻斷正常交通。本文擬以MCU為核心，基于Zigbee技術(shù)，設(shè)計(jì)一種包括定時(shí)清洗、自診斷清洗功能在內(nèi)的自動(dòng)清洗系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)：利用定時(shí)模塊實(shí)現(xiàn)定時(shí)清洗；運(yùn)用光傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號(hào)燈亮度實(shí)時(shí)測(cè)量，當(dāng)光強(qiáng)數(shù)據(jù)低于設(shè)定值時(shí)自動(dòng)噴水進(jìn)行自動(dòng)清洗。

關(guān)鍵詞：信號(hào)燈 智能清洗 ZigBee

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）08-0158-02

1 引言

隨著城市交通管理手段、管理模式的多樣化，交通信號(hào)控制已成為城市道路交叉口控制的主要手段，然而由于空氣中大量灰塵顆粒導(dǎo)致交通信號(hào)燈表面不潔凈，亮度下降，圖案顯示不清，使得駕駛員及行人看不清楚信號(hào)燈色，影響駕駛行為，也影響交通安全，因此信號(hào)燈清洗具有重要意義。目前，交通信號(hào)燈清洗方法存在著諸多問題和局限性，主要問題有清洗周期長(zhǎng)、清洗成本高、清洗不及時(shí)，并且人工清洗時(shí)阻斷交通，影響正常交通秩序，導(dǎo)致通行能力下降。本文采用ZigBee無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能交通網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，設(shè)計(jì)了定時(shí)清洗和自診斷清洗模塊。

ZigBee技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術(shù)。主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。本文擬應(yīng)用ZigBee技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)信號(hào)燈清洗過程的遠(yuǎn)程控制及監(jiān)控。

2 智能信號(hào)燈清洗系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述

2.1 設(shè)計(jì)原理

以MCU單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)了三個(gè)主要模塊：①定時(shí)清洗模塊以萬年歷模塊VC++程序設(shè)計(jì)，可設(shè)置特定的信號(hào)燈清洗時(shí)間，保持靈活的清潔策略；②自診斷清洗模塊通過光照傳感器自動(dòng)檢測(cè)信號(hào)燈清潔程度，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清洗；③遠(yuǎn)程管理控制模塊以ZigBee無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)控。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由控制中心和交通信號(hào)燈兩個(gè)部分構(gòu)成?？刂浦行闹饕峭ㄟ^ZigBee無線模塊和交管部門管理控制中心網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，根據(jù)實(shí)時(shí)交通狀況及時(shí)發(fā)送控制信息到達(dá)交通信號(hào)燈清洗系統(tǒng)中的MCU處理中心，并接收系統(tǒng)外部光傳感器和故障報(bào)警傳感器傳來的信息，實(shí)現(xiàn)與控制中心的信息交換和清洗指令的發(fā)送。

2.2 系統(tǒng)軟件和系統(tǒng)硬件的具體設(shè)計(jì)

（1）系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)控制MCU采用了STM 32F103VET6，其基于CortexM3RISC內(nèi)核32位的單片機(jī)，工作頻率為72MHz，內(nèi)置高速存儲(chǔ)器豐富的增強(qiáng)I/O端口和聯(lián)接到兩條APB總線的外設(shè)，工作于-40°C至+105°C的溫度范圍，供電電壓2.0V至3.6V，一系列的省電模式保證低功耗應(yīng)用的要求，具有功能強(qiáng)大、開發(fā)環(huán)境友好、性價(jià)比高等特點(diǎn)。系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)框圖見圖1。

光強(qiáng)傳感器采用了TSL2561，其具有運(yùn)算速率高、功耗低、編程靈活等優(yōu)點(diǎn)，且具有直接I2C接口，可用于將光照強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出。為了實(shí)現(xiàn)時(shí)間的記錄，利用了STM32F103VET6內(nèi)部的RTC模塊實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘與萬年歷功能。本文采用了ZigBee DRF1605H模塊，其主要功能在于串口（UART）轉(zhuǎn)ZigBee無線數(shù)據(jù)透明傳輸，傳輸距離達(dá)1.6公里。通過信號(hào)燈聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)功能。清洗部件部分 有電源、水泵、容量10L的水箱、805-AL噴頭 和電磁繼電器。光強(qiáng)傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖見圖2。

（2）系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)軟件主要包含以下方面：MCU的控制軟件和上位機(jī)控制軟件。

MCU控制軟件主要功能是完成亮度傳感器信號(hào)的檢測(cè)、水泵的控制、ZigBee模塊的通信及故障診斷功能，自動(dòng)定期程序早當(dāng)達(dá)到設(shè)定時(shí)間時(shí)，MCU自動(dòng)控制機(jī)械裝置進(jìn)行清洗處理。當(dāng)檢測(cè)到信號(hào)燈的亮度低于設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)控制裝置進(jìn)行清洗；水位降低于1.12L時(shí)，會(huì)自動(dòng)檢測(cè)水位過低并報(bào)警，具體通過浮竿測(cè)試水面高度來完成。通過ZigBee進(jìn)行提醒，通知管理人員添加水；當(dāng)執(zhí)行噴水信號(hào)而清洗水不能順利噴出時(shí)，將對(duì)有關(guān)清洗系統(tǒng)硬件部分進(jìn)行逐個(gè)檢測(cè)。包括水泵，電機(jī)，水管，噴頭等設(shè)備檢測(cè)。檢測(cè)到硬件部分出現(xiàn)故障后，將對(duì)相應(yīng)設(shè)備故障進(jìn)行反饋，故障信息將直接傳送到交通管理部門。

上位機(jī)控制軟件主要負(fù)責(zé)光強(qiáng)度傳感器信號(hào)的實(shí)時(shí)傳輸、手動(dòng)清洗操作與自動(dòng)定期周期的設(shè)定。遠(yuǎn)程控制清洗設(shè)計(jì)：通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)交通控制中心與信號(hào)燈的信息交互；控制清洗功能的設(shè)定，當(dāng)控制中心按下噴水按鈕，則清洗裝置進(jìn)行噴水操作。此外，自診斷報(bào)警設(shè)計(jì)將利用相關(guān)傳感器監(jiān)測(cè)機(jī)械裝置運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，傳感器向MCU發(fā)出報(bào)警信號(hào)，則控制面板上的故障燈將會(huì)閃爍，通知工作人員進(jìn)行清理。由于實(shí)驗(yàn)條件所限，與智能交通網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)網(wǎng)功能需要以后再完成。

3 結(jié)語

本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)針對(duì)交通信號(hào)燈清洗不便的問題進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，該清洗裝置清洗信號(hào)燈時(shí)清洗速度快，效率高，從而到達(dá)徹底清洗干凈的目的。交通信號(hào)燈具采用國(guó)家統(tǒng)一的《道路交通信號(hào)燈》規(guī)范（GB14887-2003）中所規(guī)定的規(guī)格尺寸。系統(tǒng)對(duì)于所有符合規(guī)范的信號(hào)燈具有普遍的適用性，且信號(hào)燈清洗系統(tǒng)的實(shí)際占地面積較小，可安裝于信號(hào)燈旁的綠化帶內(nèi)。同時(shí)系統(tǒng)安裝較為便利，從而節(jié)省了人力成本，作業(yè)時(shí)無需阻斷正常交通，此系統(tǒng)具有一定的應(yīng)用前景。

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