一种基于ZigBee组网的自适应道路照明系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种基于ZigBee组网的自适应道路照明系统，包括PC机、ZigBee协调器、ZigBee终端节点，PC机连接ZigBee协调器，ZigBee协调器通过ZigBee路由器连接ZigBee终端节点，ZigBee终端节点还连接光照强度传感器、人体红外传感器以及汽车探测器；ZigBee终端节点还通过路灯驱动功率开关连接路灯。本实用新型专利技术的亮度采集模块能够将照明方式划分为三种照明模式，控制节点可以根据不同照明模式，以及检测到道路上汽车和行人的情况，自动调节路灯状态；并能够根据车速确定需要开启路灯的数量和开启的时间，汽车经过后自动关闭相应路灯，实现路灯自适应照明。

An adaptive road lighting system based on ZigBee network

The utility model provides an adaptive road lighting system based on ZigBee network, including a PC, a ZigBee coordinator, a ZigBee terminal node, a PC connected to a ZigBee coordinator, a ZigBee coordinator connected to a ZigBee terminal node through a ZigBee router, and a ZigBee terminal node connected to a light intensity sensor and a human infrared sensor. As well as vehicle detectors; ZigBee terminal nodes also connect street lamps through street lamps driving power switches. The luminance acquisition module of the utility model can divide the lighting modes into three lighting modes, and the control node can automatically adjust the state of the street lamp according to the different lighting modes and the conditions of the vehicles and pedestrians on the road detected; and the number of the street lamp to be turned on and the time to start can be determined according to the speed of the vehicle, and the vehicle passes by. Then automatically turn off the corresponding street lamps to realize the adaptive lighting of street lamps.

【技术实现步骤摘要】
一种基于ZigBee组网的自适应道路照明系统
本技术属于道路照明控制
，尤其是涉及一种基于ZigBee组网的自适应道路照明系统。
技术介绍
道路照明是城市公共设施的重要组成部分，而随着城镇化建设的推进，道路照明路灯的数量越来越多，能耗越来越高。此外，道路照明的维护工作和高昂的维护成本，给城市管理造成了巨大的困难；并且存在着科学分析论证不足、统一规划或规划相对滞后的问题，出现了该亮的不亮，不该亮的反而很亮的现象，这样的设计规划不仅浪费了能源，而且整体照明效果也不好；这与当今节能的理念相违背。从上述道路照明现状来看，需要推出更有效率的管理和节能方案，来推进道路照明的科学管理和绿色节能。随着社会自动化程度的提高，计算机技术的广泛应用，道路照明系统的管理也朝着自动化、智能化的方向发展。基于ZigBee术设计一种智能化程度高、节能效果显著、设备布置灵活、维护方便的照明管理系统，是城市道路照明管理系统发展的必然趋势。从道路照明系统的成本、安全性、智能化、应用前景等方面考虑，本文采用ZigBee组网技术技术设计了道路照明管理系统控制网络，以充分利用ZigBee智能自组网、自恢复技术构建无线传感网络和功耗低、成本低、复杂度低、数据速率低、时延短、网络容量大等优势，使照明系统节约能源，且控制网络组网和维护简单易行。ZigBee网络是一种自组织网络，本身网络内通信是通过位短地址或者位地址通信，与其它网络不能直接通信。根据网络拓扑结构的不同ZigBee能构建星型网络、树型网络和网状网络。其中，网状网络拓扑具有更加灵活的信息路由规则，在可能的情况下，路由节点之间可以直接的通讯，由路由器中的路由表实现消息的网状路由。这种路由机制使得信息的通讯变得更有效率，使得设备间可以对等通信；意味着一旦某个路由路径出现了问题，信息可以自动的沿着其他的路由路径进行传输。由于ZigBee执行基于AODV(AdhocOnDemandDistanceVetor)专用网络的路由协议，该协议有助于网络处理设备移动，连接失败和数据包丢失等问题。通常在支持网状网络的实现上，网络层会提供相应的路由探索功能，这一特性使得网络层可以找到信息传输的最优化的路径。网状网络拓扑结构的网络具有强大的功能，该拓扑结构可以组成极为复杂的网络；网络可以通过“多级跳”的方式来通信，减少了消息的延时同时增强了可靠性。网状网络是一个自由设计的网络结构，具有很高的环境适应能力。其具有自组织、自修复能力，鲁棒性强，所以分布范围广的环境。以路灯作为主要控制对象，利用传感器技术、网络通信技术、自动控制技术、软件技术[7]，及ZigBee智能自组网和自恢复技术将道路有关设施进行高效集成组网，构建高效的自适应道路照明系统，提升道路设施的智能化、安全、便利、舒适；并实现环保节能的综合道路网络管理系统控制平台。当路灯附近有车或人经过时，路灯能够自动开启并调节合适的亮度；并可以根据检测到的车速确定需要开启路灯的数量，保持汽车前方的路灯照明范围能够完全覆盖驾驶员的安全视距，满足驾驶员及行人的照明需求。当汽车和行人经过后路灯能够自动关闭相应路灯，减少不必要的能源消耗。
技术实现思路
有鉴于此，本技术旨在提出一种基于ZigBee组网的自适应道路照明系统，将ZigBee的智能组网技术应用到道路照明系统的设计中，对整个道路的有关设备进行高效集成组网，构建高效的自适应道路照明系统，提升道路设施的智能化。为达到上述目的，本技术的技术方案是这样实现的：一种基于ZigBee组网的自适应道路照明系统，包括PC机、ZigBee协调器、ZigBee终端节点，所述PC机连接ZigBee协调器，ZigBee协调器通过ZigBee路由器连接ZigBee终端节点，所述ZigBee终端节点还连接光照强度传感器、人体红外传感器以及汽车探测器；所述ZigBee终端节点还通过路灯驱动功率开关连接路灯，用于根据光照强度传感器、人体红外传感器以及汽车探测器采集的结果控制路灯的开关以及亮度，所述汽车探测器采用型号为SV66-SVR400的雷达。进一步的，所述ZigBee终端节点间采用无线网络连接，使用ZStack协议进行通信。进一步的，所述PC机与ZigBee协调器之间使用RS232串口进行通信，并在PC机上显示环境数据和路灯状态。进一步的，所述亮度采集电路包括LM324，所述LM324连接光敏电阻RL1、RL2和RL3，所述LM324与光敏电阻RL1、RL2和RL3之间还设有分压电阻。相对于现有技术，本技术所述的一种基于ZigBee组网的自适应道路照明系统具有以下优势：(1)本技术的亮度采集模块能够将照明方式划分为三种照明模式，控制节点可以根据不同照明模式，以及检测到道路上汽车和行人的情况，自动调节路灯状态；并能够根据车速确定需要开启路灯的数量和开启的时间，汽车经过后自动关闭相应路灯，实现路灯自适应照明(2)本技术将ZigBee网络应用到道路照明系统的设计中，对整个道路的有关设备进行高效集成组网，构建高效的自适应道路照明系统，提升道路设施的智能化，结构简单、成本低，实用性强，使用范围广，适合推广。附图说明构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1是本技术实施例所述的ZigBee网状网络拓扑结构图；图2是本技术实施例所述的系统结构框图；图3是本技术实施例所述的亮度采集模块电路原理图；图4是本技术实施例所述的ZigBee工作流程图；图5是本技术实施例所述的路灯控制及数据采集流程图；图6是本技术实施例所述的路灯控制程序流程图；图7是本技术实施例所述的车速计算原理图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。参见图1系统中网状网络拓扑结构包含一个协调者节点和许多路由节点及终端节点，网状网络拓扑能够让任意两个临近的路由节点直接进行数据传输，从而形成更加灵活的数据通信和路由规则，这种规则能够实现高效率的数据信息传输，即使其中一条路由路径出现问题，节点也还可以寻找其他的路由路径进行传输。网状网络的网络层协议能够实现路由路径搜索功能，从而使得节点在进行数据信息传输时能够找到最优路由路径，不需要应用层进行参与和控制。网状网络能够以多跳路由的形式进行通信，其网络拓扑结构可以不断扩展进而组成更复杂庞大的网络，同时能够进行网络自组织和传输路径自我修复，相比而言星型和树型网络比较适用于节点少且距离相对较近的应用，网状网络则比较适用于节点多且距离相对较远的应用。参见图2，一种基于ZigBee组网的自适应道路照明系统，包括PC机、ZigBee协调器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ZigBee组网的自适应道路照明系统，其特征在于：包括PC机、ZigBee协调器、ZigBee终端节点、光照强度传感器和路灯，所述PC机连接ZigBee协调器，ZigBee协调器通过ZigBee路由器连接ZigBee终端节点，所述ZigBee终端节点连接光照强度传感器和路灯，光照强度传感器内部包括LM324，电阻R1、R2、R3、R5、R6、R7、R8、R16、R17，光敏电阻RL1、RL2、RL3，滑动变阻器RP1、RP2、RP3，半导体器件GM1、GM2、GM3，R1、RL1、R5三者串联构成第一光敏电阻单元，R2、RL2、R6三者串联构成第二光敏电阻单元，R3、RL3、R7三者串联构成第三光敏电阻单元，第一光敏电阻单元、第二光敏电阻单元、第三光敏电阻单元三者之间并联构成光敏电阻网，光敏电阻网一端接5V电，另一端连接RP3，RP3的滑片与LM324的引脚7相连，R17与LM324的引脚6相连，R16与LM324的引脚3相连，RP1的滑片与LM324的引脚1相连，RP2的滑片与LM324的引脚13相连，R8与LM324的引脚12相连，LM324的引脚11接地，GM1一端与R16相连，另一端接在RL1与R5之间的导线上，GM2一端与R17相连，另一端接在RL2与R6之间的导线上，GM3一端与R8相连，另一端接在RL3与R7之间的导线上。...

【技术特征摘要】
1.一种基于ZigBee组网的自适应道路照明系统，其特征在于：包括PC机、ZigBee协调器、ZigBee终端节点、光照强度传感器和路灯，所述PC机连接ZigBee协调器，ZigBee协调器通过ZigBee路由器连接ZigBee终端节点，所述ZigBee终端节点连接光照强度传感器和路灯，光照强度传感器内部包括LM324，电阻R1、R2、R3、R5、R6、R7、R8、R16、R17，光敏电阻RL1、RL2、RL3，滑动变阻器RP1、RP2、RP3，半导体器件GM1、GM2、GM3，R1、RL1、R5三者串联构成第一光敏电阻单元，R2、RL2、R6三者串联构成第二光敏电阻单元，R3、RL3、R7三者串联构成第三光敏电阻单元，第一光敏电阻单元、第二光敏电阻单元、第三光敏电阻单元三者之间并联构成光敏电阻网，光敏电阻网一端接5V电，另一端连接RP3，RP3的滑片与LM324的引脚7相连，R17与LM324的引脚6相连，R16与LM324的引脚3相...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛萍娟，罗德智，刘雷，李舒舒，程峥，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：新型
国别省市：天津,12