基于Zigbee的智能路燈控制系統(tǒng)的研究

何彩虹，秦 敏（河北軟件職業(yè)技術學院，河北 保定 071000）

基于Zigbee的智能路燈控制系統(tǒng)的研究

何彩虹，秦 敏
（河北軟件職業(yè)技術學院，河北 保定 071000）

隨著社會的不斷進步，人們的節(jié)能環(huán)保意識逐漸加強，作為重要電能消耗的城鎮(zhèn)道路照明系統(tǒng)，其環(huán)保節(jié)能的效果對國民經濟發(fā)展產生重要影響。所以目前運用先進的科學技術，探尋環(huán)保節(jié)能效果更好的控制系統(tǒng)具有重要的社會價值和經濟效應。本文根據實際應用需求，以zigbee技術為研究基礎，對智能路燈控制系統(tǒng)進行科學分析，構建高效實用的路燈管理監(jiān)控系統(tǒng)，確保路燈照明系統(tǒng)低耗能、高效率地安全運行。

Zigbee；智能路燈；控制系統(tǒng)；研究分析

1　引言

近年來，城市建設規(guī)模不斷擴大，城鎮(zhèn)照明系統(tǒng)得到空前發(fā)展。然而受人力、經濟、技術等方面的影響，針對路燈照明的管理控制以及維修養(yǎng)護等方面存在很多不足之處。在科技高速發(fā)展的背景下，在路燈系統(tǒng)的設備配置、環(huán)境監(jiān)測等環(huán)節(jié)實施先進的技術手段，使系統(tǒng)功能大大增強，建設成本有效降低，進而提高路燈系統(tǒng)的智能性、實用性、經濟性和安全性。目前zigbee通訊技術在路燈的控制方面應用較廣，使路燈施工安裝更加便捷，使用更加安全可靠，所以致力于探索基于zigbee智能路燈控制系統(tǒng)的構建的具有較高的應用價值和研究意義。

2　Zigbee技術定義

從學術意義上來講，zigbee技術就是一種無線局域網絡。該技術具有結構簡單、功耗低、傳輸數據速率低、成本低、適合近距離傳輸的新型無線傳輸技術。該技術是以IEEE802.15.4為基礎標準的鏈路層、物理層和MAC層，以及zigbee協(xié)定的網絡層、應用層和加密業(yè)務等。Zigbee擁有教學的網絡寬帶，較小延時性和較低的功耗，工作所需電源通常依靠干蓄電池供給。此外該項技術可結合傳感器，應用較為簡單，有較高的通信效率和安全性。

3　智能路燈系統(tǒng)的主要功能

智能路燈應當能夠進行“單燈單控”式操作，可以監(jiān)控每盞燈的功率、電流、電壓等數據；根據實際需求，設計可以控制不同的照明模式的系統(tǒng)軟件；可跟隨季節(jié)變化以及日出日落的不同時間，對路燈的開關時間能夠自動調節(jié)，并且能夠自行完成電源的通斷；實施有效控制策略，完成夜間別個時段路燈自動斷開；在回路中，用無線傳輸或者有線網絡的方式來實現采集器與終端至今啊的信息傳輸；系統(tǒng)中的每個回路部分應當具備數據計量能力，利用無線網絡及通訊技術對電表數據進行遠傳，同時將用電量傳到監(jiān)管平臺，并且能夠自動形成報表，與監(jiān)管平臺進行有效對接。

4　系統(tǒng)中關鍵技術的應用

在智能路燈控制系統(tǒng)中，主要運用到的技術有zigbee、FreeRTOS以及多普勒微波雷達的應用等。系統(tǒng)通過zigbee技術完成各路燈的信息傳輸，而使用FreeRTOS系統(tǒng)處理各節(jié)點的信息，并對各節(jié)點實施有效控制，而每個節(jié)點則通過多普勒雷達的微波技術及多普勒效應來檢測人流車輛。

4.1zigbee技術應用

zigbee技術具有低耗能、短距離無線傳輸的性能，不僅能夠自動組織，簡單、數據傳輸速率較低，網絡容量大 ，可按需求對網絡所覆蓋的范圍進行適當調節(jié)，而且成本不高，安全可靠，適合各種設備的嵌入，zigbee的技術特點非常滿足遠程及自動控制領域的需求。

4.2FreeRTOS系統(tǒng)應用

FreeRTOS技術作為一種嵌入領域應用比較廣泛的操作系統(tǒng)，在智能路燈控制系統(tǒng)中有利于提高CPU資源的高效合理利用，促使設計應用軟件的程序簡化、降低開發(fā)系統(tǒng)時耗，使系統(tǒng)的可靠性以及時效性得到提高。該操作系統(tǒng)源碼公開，并且可以裁減、移植、調度策略較多等，可以進行任務、時間、內存以及消息隊列、信號數量等方面的管理，并對數據信息進行記錄。

4.3多普勒微波雷達的應用

微波屬于直線傳播，具有較強的抗干擾能力，并且頻帶較寬，主要用在目標的探測、無線通訊等領域，其中專門應用于雷達系統(tǒng)的是1-25cm波長的微波，其余則適合于傳輸電訊方面。由于氣流、塵埃、溫度對微波雷達的傳感系統(tǒng)產生的影響較小。zigbee智能路燈系統(tǒng)可運用多普勒效應的雷達系統(tǒng)來實現對移動物體的定位和速度距離的測量，繼而自行控制路燈的啟閉狀態(tài)或者調節(jié)路燈亮度，起到很好的節(jié)能效果。

5　zigbee網絡結構形式

Zigbee技術在系統(tǒng)應用中多為自組網絡，這種網絡拓撲型式具有很大的隨意性，完全能夠確保智能路燈控制系統(tǒng)的安全可靠、高智能低成本等性能的實現。Zigbee智能路燈控制系統(tǒng)多采用可使網絡可靠性能提高的樹狀型結構 ，通過路由功能進行傳輸，系統(tǒng)主要組成內容為協(xié)調器一個、控制器若干、路燈終端若干。充分利用zigbee技術特點，在傳統(tǒng)路燈控制的基礎上，根據不同時間、不同路段采用不同控制檢測方法對協(xié)調器進行設置，實現對路燈的及時控制，準確掌控路燈的運行狀況，并能確定損壞路燈的情況以及準確位置，便于對路燈隱患及故障及時發(fā)現及時處理，實現路燈的使用節(jié)能化、管理智能化。

6　基于Zigbee的智能路燈控制系統(tǒng) 構建

構建基于Zigbee的智能路燈控制系統(tǒng)需要完整的設計方案，多個節(jié)點與一個主控節(jié)點相互連接組合，成為系統(tǒng)的主要組成內容，其中主控節(jié)點的主要功能是實現各節(jié)點于主控節(jié)點之間信息的相互傳送。

7　結束語

種種跡象表明，Zigbee智能路燈控制系統(tǒng)很好解決了路燈的低能耗問題，使系統(tǒng)的經濟效益大幅提升。該系統(tǒng)不僅安全可靠，而且還使線路結構得到簡化，實現無線遠程智能化，為路燈照明的發(fā)展指明了新方向。我們不難相信，隨著社會經濟的快速發(fā)展下，前景廣闊的新型路燈控制系統(tǒng)將會大大推進人們生活的舒適化、智能化進程。

［1］蔣肖肖.路燈照明智能控制系統(tǒng)［D］.鄭州大學，2014.

［2］張燁君，李剛健，鄧為東.基于無線通訊的智能路燈控制系統(tǒng)［J］.電子科技，2013，26（28102）：100-102.

［3］鄭潔，秦會斌.基于ZigBee的路燈控制器設計與實現［J］.照明工程學報，2012（2306）：127-131.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.132

何彩虹（1980-），女，遼寧遼陽人，研究生，工程師，研究方向：物聯網技術及應用。