基于ZigBee的無線智能路燈系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著我國城市化水平的不斷提高，城市的路燈照明系統(tǒng)不斷擴(kuò)大，然而，由于惡劣天氣情況的影響，時(shí)常出現(xiàn)斷電、供電量不足等問題，同時(shí)，節(jié)約電能、提高路燈控制器的使用率，已經(jīng)是城市路燈照明系統(tǒng)急需解決的問題。目前各大城市的路燈能源利用率普遍不高，路燈電費(fèi)高昂，增加了管理和使用單位的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，而傳統(tǒng)路燈控制器存在著智能化程度低、通訊穩(wěn)定程度差、管理控制不方便、路面照度分布不均等問題。
　　本課題設(shè)計(jì)的無線智能路燈系統(tǒng)，采用ZigBee無線自組

2、織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)路燈節(jié)能控制系統(tǒng)的智能化、信息化，而且具有可靠性高、成本低的優(yōu)勢。本系統(tǒng)由三部分組成:上位機(jī)系統(tǒng)管理軟件、無線路燈網(wǎng)關(guān)和無線路燈控制器。無線路燈網(wǎng)關(guān)作為ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，可安置在監(jiān)控機(jī)房，一方面負(fù)責(zé)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的建立和配置，另一方面通過以太網(wǎng)與上位機(jī)連接，實(shí)時(shí)反饋網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和接收上位機(jī)控制指令。無線路燈控制器作為ZigBee網(wǎng)絡(luò)路由器，安置在燈桿內(nèi)部，可對(duì)照明電路電壓、電流、功率等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，并控制路燈的智

3、能開啟和關(guān)閉。在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中，它的功能是允許其他設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)和多跳路由維護(hù)。
　　論文首先介紹了課題研究背景、研究狀況以及目的和意義;其次分析了ZigBee技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，ZigBee網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備類型，詳細(xì)介紹了ZigBee協(xié)議層組成，包括物理層、介質(zhì)訪問控制層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層;接著進(jìn)行無線路燈智能系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)，研究了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒙酚蓞f(xié)議等，本系統(tǒng)采用網(wǎng)狀網(wǎng)，Cluser-Tree算法和AODVjr算法相結(jié)合的路由協(xié)議，并在NS2

4、平臺(tái)上進(jìn)行了仿真分析，結(jié)果表明，重新設(shè)計(jì)的智能路燈路由協(xié)議性能優(yōu)于前兩者;隨后設(shè)計(jì)了基于CC2530的ZigBee射頻模塊，給出了原理圖和PCB設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng);接著，進(jìn)行ZigBee協(xié)議棧的軟件開發(fā)，重點(diǎn)研究了Z-Stack協(xié)議棧的各個(gè)模塊和運(yùn)行機(jī)制，設(shè)計(jì)了ZigBee模塊的啟動(dòng)流程，并且實(shí)現(xiàn)了API接口的功能開發(fā);最后在陜西渭南進(jìn)行系統(tǒng)安裝和測試，共安裝控制器93個(gè)，其中1個(gè)無線路燈網(wǎng)關(guān)，92個(gè)無線路燈控制器，實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明系統(tǒng)運(yùn)