一种基于物联网的隧道通风照明系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于物联网的隧道通风照明系统，包括LED智能灯泡、传感器、Zigbee传输模块、Zigbee汇聚节点、监控中心上位机、PLC控制器和风机；LED智能灯泡和传感器分别接入独立的Zigbee传输模块，所有Zigbee传输模块接入同一个Zigbee汇聚节点后接入监控中心上位机；风机通过PLC控制器接入监控中心上位机。本实用新型专利技术是基于物联网Zigbee协议的隧道通风照明系统，以Zigbee无线传输模块直接采集隧道现场设置的各传感器信号，通过洞口Zigbee汇聚节点模块建立、协调、配置整个无线网络的功能，采集隧道现场的传感器数据；通过公用通信网络传输到监控中心上位机，监控中心上位机可对现场通风及照明系统进行实时控制；可靠性更高，易改造安装。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的隧道通风照明系统
本技术涉及隧道照明
，具体涉及一种基于物联网的隧道通风照明系统。
技术介绍
随着我国公路交通建设的快速发展，公路隧道呈现规模化建设趋势，隧道的安全运营、节能运营愈来愈重要。隧道通风及照明监测系统是隧道运营中最关键的技术之一，提高通风照明监测参数的准确性，控制的实时性，对保障车辆行驶的安全性和舒适性起到重要作用。我国交通信息化技术发展较晚，存在以下问题：1、众多隧道照明控制采用回路控制方式按灯具的回路进行开断，无法做到精确管理和实时监控，并且运营耗能较大。2、为有线传输方式，线缆使用量大，电缆在隧道电缆沟内易因潮湿、老化等因素导致通信质量不稳定，参数可靠性不高。3、旧隧道改造中加装采集通风照明参数传感器的项目愈来愈多，隧道内均未预留传感器的信号线缆管道，采用有线传输的方案施工难度大。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于物联网的隧道通风照明系统，克服现有技术的缺陷。本技术所采用的技术方案为：一种基于物联网的隧道通风照明系统，其特征在于：所述系统包括LED智能灯泡、传感器、Zigbee传输模块、Zigbee汇聚节点、监控中心上位机、PLC控制器和风机；LED智能灯泡和传感器分别接入独立的Zigbee传输模块，所有Zigbee传输模块接入同一个Zigbee汇聚节点后接入监控中心上位机；风机通过PLC控制器接入监控中心上位机。所述传感器包括隧道微波车流量传感器、隧道内亮度传感器和隧道外亮度传感器，分别采集隧道内交通量数据和隧道洞内外亮度数据。所述传感器还包括风速风向传感器和一氧化碳及空气能见度传感器，分别采集隧道内风速、风向参数以及一氧化碳浓度数据和能见度参数。Zigbee传输模块的型号为CC2530。Zigbee汇聚节点由S3C2440的ARM9和CC2530的ZigBee芯片搭建而成。LED智能灯泡上配置有单灯调光控制器，也接入Zigbee传输模块，进而通过Zigbee汇聚节点接入监控中心上位机。本技术具有以下优点：本技术是基于物联网Zigbee协议的隧道通风照明系统，以Zigbee无线传输模块直接采集隧道现场设置的各传感器信号，通过洞口Zigbee汇聚节点模块建立、协调、配置整个无线网络的功能，采集隧道现场的传感器数据。通过公用通信网络传输到监控中心上位机，监控中心上位机可对现场通风及照明系统进行实时控制。可靠性更高，易改造安装。附图说明图1为本技术系统结构图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本技术进行详细的说明。本技术涉及一种基于物联网的隧道通风照明系统，基于物联网Zigbee协议构建了感知节点、物联网传输节点及数据汇聚节点的物理架构，具体系统包括LED智能灯泡、传感器、Zigbee传输模块、Zigbee汇聚节点、监控中心上位机、PLC控制器和风机。LED智能灯泡和传感器分别接入独立的Zigbee传输模块，所有Zigbee传输模块接入同一个Zigbee汇聚节点后接入监控中心上位机；风机通过PLC控制器接入监控中心上位机。所述传感器包括隧道微波车流量传感器（VD）、隧道内亮度传感器（LI）和隧道外亮度传感器（LO），分别采集隧道内交通量数据和隧道洞内外亮度数据，为控制LED智能灯泡开关提供环境数据。所述传感器还包括风速风向传感器（WS）和一氧化碳及空气能见度传感器（CO/VI），分别采集隧道内风速、风向参数以及一氧化碳浓度数据和能见度参数，为控制风机启停提供环境数据。各类传感器均采用现有成熟的市售常用传感器。隧道微波车流量传感器（VD）、隧道内亮度传感器（LI）、风速风向传感器（WS）和一氧化碳及空气能见度传感器（CO/VI）均固定与隧道侧壁上，隧道外亮度传感器（LO）安装于高度为2.5米的杆体上。Zigbee传输模块的型号为CC2530，即德州仪器CC2530芯片，该模块通过芯片上的12位数模转换器，从WS、VD、LO、LI传感器采集数据，并存入存储器，通过MCU将数据汇聚并发送至上一级数据汇聚节点，由数据汇聚节点完成对数据的处理。Zigbee汇聚节点由S3C2440的ARM9和CC2530的ZigBee芯片搭建而成，汇聚节点模块具有建立、协调和配置整个隧道无线网络的功能。以ZigBee模块自组无线网络，将采集到的信息统一汇总到以ARM9为核心的汇聚节点模块上，控制模块再通过公用通信网络与远程监控中心进行通信。LED智能灯泡上配置有单灯调光控制器，也接入Zigbee传输模块，进而通过Zigbee汇聚节点接入监控中心上位机。LED智能灯泡和单灯调光控制器均采用现有成熟的市售常用设备。如图1所示，以下进行更详细的说明：本技术构建的构建了感知节点、传输节点及数据汇聚节点的物理架构具体为：1、感知节点：由隧道微波车流量传感器（VD）、隧道内亮度传感器（LI）、隧道外亮度传感器（LO）及风速风向传感器（WS）及一氧化碳及空气能见度（CO/VI）传感器构成。感知节点设置的传感器完成隧道内交通量、隧道洞内外亮度、隧道内风速和风向的参数采集功能。2、传输节点：主要由Zigbee无线通信模块和各传感器构成，将其用于和各类传感器使用可方便、高效的采集到通风及照明系统的传感器参数并进行传输。Zigbee无线传输模块采用德州仪器CC2530芯片,该芯片采用增强型8051芯片，系统内可编程闪存，8-KBARM，该模块适应超低功耗要求的运行模式。该模块通过芯片上的12位数模转换器，从WS、VD、LO、LI传感器采集数据，并存入存储器，通过MCU将数据汇聚并发送至上一级数据汇聚节点，由数据汇聚节点完成对数据的处理。在隧道内各照明灯具均处设置有Zigbee网络传输节点，将隧道内各灯具状态包括电压、电流、温度等参数状态传输至数据汇聚节点模块。3、数据汇聚节点：主要由现场的控制模块构成，具有建立、协调、配置整个无线网络的功能，主要用于接收和处理隧道内各采集模块采集的传感器数据，并能执行远程监控中心的命令。数据汇聚节点主要由zigbee汇聚节点模块构成，该模块由S3C2440的ARM9和CC2530的ZigBee芯片搭建而成。32位的S3C2440芯片，用于接收现场采集的WS、VD、LO、LI、灯具状态信息，向上通过公用通信网络与远程监控中心进行通信，向下通过ZigBee网络与数据传输节点进行通信。VD传感器在隧道进口300米，隧道出口300米各设置一处，在隧道内每间隔1000米距离设置一处，安装在隧道侧壁。LO传感器设置在距离隧道进口一个停车视距位置处，安装在杆体上，高度为2.5米，传感器探头朝向隧道洞口中心方向。LI传感器设置在洞内距隧道洞口9米的位置处，安装在隧道侧壁上，检测器探头方向应指向行车前进方向且离检测一个停车视距位置路面中心处。其中车辆检测器和亮度检测器和传输节点相连，LED隧道智能灯具、单灯调光控制器和物联网传输节点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于物联网的隧道通风照明系统，其特征在于：/n所述系统包括LED智能灯泡、传感器、Zigbee传输模块、Zigbee汇聚节点、监控中心上位机、PLC控制器和风机；/nLED智能灯泡和传感器分别接入独立的Zigbee传输模块，所有Zigbee传输模块接入同一个Zigbee汇聚节点后接入监控中心上位机；风机通过PLC控制器接入监控中心上位机。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的隧道通风照明系统，其特征在于：
所述系统包括LED智能灯泡、传感器、Zigbee传输模块、Zigbee汇聚节点、监控中心上位机、PLC控制器和风机；
LED智能灯泡和传感器分别接入独立的Zigbee传输模块，所有Zigbee传输模块接入同一个Zigbee汇聚节点后接入监控中心上位机；风机通过PLC控制器接入监控中心上位机。


2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的隧道通风照明系统，其特征在于：
所述传感器包括隧道微波车流量传感器、隧道内亮度传感器和隧道外亮度传感器，分别采集隧道内交通量数据和隧道洞内外亮度数据。


3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的隧道通风照明系统，其特征在于：

【专利技术属性】
技术研发人员：李卓，曹校勇，李广华，李弘博，袁有位，党伟荣，张青侠，史彦文，
申请(专利权)人：中交第一公路勘察设计研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61