題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于ZigBee的智能節(jié)能路燈控制系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 本系統(tǒng)采用ZigBee無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和GPRS技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，使安裝施工簡(jiǎn)易快捷，不用改變既有的電力線架設(shè)和配電控制網(wǎng)絡(luò)，一方面節(jié)省了人力物力；一方面自動(dòng)組網(wǎng)的ZigBee模塊不受天氣和地形的影響，也保證了通訊的可靠性。系統(tǒng)通過(guò)上位機(jī)軟件匯總各個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的智能控制，達(dá)到節(jié)能的目的，而且非常便與對(duì)路燈管理和后期維護(hù)。
- 詳細(xì)介紹：
- 本系統(tǒng)采用ZigBee和GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)兩層網(wǎng)絡(luò)。ZigBee路由節(jié)點(diǎn)安裝在路燈燈桿上，起著控制路燈節(jié)能和為其他節(jié)點(diǎn)的信息中寄的作用。在系統(tǒng)各子網(wǎng)內(nèi)路燈控制器通信采用ZigBee協(xié)議，無(wú)需通信費(fèi)用，子網(wǎng)控制器是采用GPRS數(shù)傳終端，對(duì)子網(wǎng)內(nèi)采用ZigBee協(xié)議與路燈控制器通信，對(duì)系統(tǒng)中心通過(guò)GPRS通信。ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)建立網(wǎng)絡(luò)和管理網(wǎng)絡(luò)，形成一個(gè)ZigBee子站，遠(yuǎn)程控制中心通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)于ZigBee子網(wǎng)相聯(lián)。 ①路燈控制器 主要功能有：控制路燈開(kāi)關(guān)、亮度調(diào)節(jié)、電流采集、電壓采集、計(jì)算功率以及功率因數(shù)等。 ②子網(wǎng)控制器（GPRS數(shù)傳終端） 主要功能有：接收和發(fā)送子網(wǎng)內(nèi)的所有路燈控制信號(hào)、數(shù)據(jù)記錄、報(bào)警處理等。它負(fù)責(zé)控制子網(wǎng)內(nèi)的路燈控制器運(yùn)行，將系統(tǒng)中心的命令下達(dá)給路燈控制器，將路燈控制器及線路信息反饋系統(tǒng)中心。子網(wǎng)控制器處于系統(tǒng)中心和子網(wǎng)內(nèi)路燈控制器的中間，向上通過(guò)GPRS同系統(tǒng)中心通信，向下則是通過(guò)ZigBee通訊協(xié)議方式，同各個(gè)路燈控制器通信。 ③系統(tǒng)中心 系統(tǒng)中心主要實(shí)現(xiàn)通過(guò)系統(tǒng)控制軟件對(duì)子網(wǎng)下的路燈控制器進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問(wèn)和控制，包括參數(shù)配置，控制命令發(fā)送、現(xiàn)場(chǎng)燈具狀態(tài)收集等。能夠顯示路燈狀態(tài)信息，能夠遠(yuǎn)程控制路燈的開(kāi)關(guān)和調(diào)節(jié)路燈的亮度，可以實(shí)現(xiàn)時(shí)序調(diào)度事件、讀取數(shù)據(jù)記錄、監(jiān)視事件和報(bào)警應(yīng)答等操作，便與對(duì)路燈管理和維護(hù)。 本系統(tǒng)的主要應(yīng)用于學(xué)校、工廠、企業(yè)、鄉(xiāng)村、市郊等一些在夜間人流量較少，但又要保證一定亮度的道路上。系統(tǒng)可以檢測(cè)室外光照強(qiáng)度，路上有無(wú)行人；可以實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的無(wú)極調(diào)光。可以遠(yuǎn)程設(shè)置各節(jié)點(diǎn)的控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的靈活控制。在后半夜車稀人少時(shí)，則控制路燈保持較低亮度的照明。這樣做主要優(yōu)點(diǎn)就是在調(diào)光的同時(shí)，延長(zhǎng)了燈具的使用壽命，減少了燈具的更換次數(shù)，節(jié)約資源。 根據(jù)天氣情況和實(shí)際光的照度，自動(dòng)控制燈具的開(kāi)/關(guān)和燈具的亮度，如在不好的天氣時(shí)及時(shí)打開(kāi)路燈；路據(jù)實(shí)測(cè)光強(qiáng)，來(lái)自動(dòng)以最佳的亮度打開(kāi)路燈，提高公眾滿意度，在災(zāi)害天氣使路燈更人性化。 系統(tǒng)的報(bào)警功能可讓路燈可讓路燈損壞時(shí)，無(wú)需人工巡視即可自動(dòng)提示給檢測(cè)人員進(jìn)行準(zhǔn)確定位；通過(guò)采集電力線的電流、電壓狀況，通知系統(tǒng)中心，從而進(jìn)行防盜處理。 通過(guò)系統(tǒng)中心設(shè)置，防止非授權(quán)人操作，確保系統(tǒng)控制安全可靠。依據(jù)采集數(shù)據(jù)情況，可判斷終端設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)情況。所有運(yùn)行參數(shù)（自動(dòng)通斷電時(shí)間，區(qū)域劃分）可在管理終端隨時(shí)設(shè)置，隨時(shí)啟用，管理方便。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的：實(shí)現(xiàn)路燈節(jié)能控制系統(tǒng)的智能化、信息化、可靠性高、低成本的目標(biāo)，達(dá)到節(jié)約能源的目的。 基本思路：本系統(tǒng)為每一個(gè)路燈安裝一個(gè)ZigBee控制節(jié)點(diǎn)，采用ZigBee無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，ZigBee協(xié)調(diào)器處于系統(tǒng)中心和子網(wǎng)內(nèi)路燈控制器的中間，向上通過(guò)GPRS同系統(tǒng)中心通信，向下則是通過(guò)ZigBee通訊協(xié)議方式，同各個(gè)路燈控制器通信。系統(tǒng)中心通過(guò)上位機(jī)軟件匯總各個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的智能控制，達(dá)到節(jié)能的目的，因此非常便于對(duì)路燈的管理和后期維護(hù)。 創(chuàng)新點(diǎn)：系統(tǒng)采用ZigBee無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，使安裝施工簡(jiǎn)易快捷，不用改變既有的電力線架設(shè)和配電控制網(wǎng)絡(luò)，一方面節(jié)省了人力物力；一方面自動(dòng)組網(wǎng)的ZigBee模塊不受天氣和地形的影響，也保證了通訊的可靠性,簡(jiǎn)化了系統(tǒng)后期的維護(hù)工作。 同時(shí)，ZigBee網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)能夠很方便地進(jìn)行無(wú)線更新，從而為系統(tǒng)升級(jí)及拓展提供可能。 技術(shù)關(guān)鍵：實(shí)現(xiàn)zigbee的自動(dòng)組網(wǎng)功能，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的智能化控制。 技術(shù)指標(biāo)：各個(gè)路燈節(jié)點(diǎn)的響應(yīng)時(shí)間
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本系統(tǒng)可以檢測(cè)室外光照強(qiáng)度，路上有無(wú)行人；可以實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的無(wú)極調(diào)光?？梢赃h(yuǎn)程設(shè)置各節(jié)點(diǎn)的控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的靈活控制。在后半夜車稀人少時(shí)，則控制路燈保持較低亮度的照明。這樣做主要優(yōu)點(diǎn)就是在調(diào)光的同時(shí)，延長(zhǎng)了燈具的使用壽命，減少了燈具的更換次數(shù)，節(jié)約資源。 根據(jù)天氣情況和實(shí)際光的照度，自動(dòng)控制燈具的開(kāi)/關(guān)和燈具的亮度，如在不好的天氣時(shí)及時(shí)打開(kāi)路燈；路據(jù)實(shí)測(cè)光強(qiáng)，來(lái)自動(dòng)以最佳的亮度打開(kāi)路燈，提高公眾滿意度，在災(zāi)害天氣使路燈更人性化。 通過(guò)GPRS模塊將測(cè)量參數(shù)傳給Internet，可以利用聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備（如電腦，手機(jī)）隨時(shí)隨地對(duì)路燈控制系統(tǒng)進(jìn)行訪問(wèn)和控制。 通過(guò)系統(tǒng)中心設(shè)置，防止非授權(quán)人操作，確保系統(tǒng)控制安全可靠。依據(jù)采集數(shù)據(jù)情況，可判斷終端設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)情況。所有運(yùn)行參數(shù)（自動(dòng)通斷電時(shí)間，區(qū)域劃分）可在管理終端隨時(shí)設(shè)置，隨時(shí)啟用，管理方便。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 本作品于4月9日在東北大學(xué)秦皇島分校舉行的第六屆“東軟杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中獲得科技發(fā)明制作A類三等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 普通許可
作品可展示的形式
- 實(shí)物
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 技術(shù)特點(diǎn)：將ZigBee無(wú)線通信應(yīng)用于路燈控制系統(tǒng)，使安裝施工簡(jiǎn)易快捷，不用改變既有的電力線架設(shè)和配電控制網(wǎng)絡(luò)，一方面節(jié)省了人力物力；一方面自動(dòng)組網(wǎng)的ZigBee模塊不受天氣和地形的影響，也保證了通訊的可靠性,簡(jiǎn)化了系統(tǒng)后期的維護(hù)工作。 作品適用范圍：系統(tǒng)的主要應(yīng)用于學(xué)校、工廠、企業(yè)、鄉(xiāng)村、市郊等一些在夜間人流量較少，但又要保證一定亮度的道路上。 推廣前景及市場(chǎng)分析：目前在一個(gè)城市中，除了主干道外，還有很多次干道和小的路段，這些街道在夜晚的人流量和車流量都比較小。特別是一些郊區(qū)和比較偏僻的路段，在半夜1點(diǎn)鐘以后，人流量和車流量一般非常少。但是即使沒(méi)有人或車經(jīng)過(guò)，這些路燈也是長(zhǎng)期點(diǎn)亮的，這時(shí)電能就被白白浪費(fèi)掉了。 在能源日益緊張的今天，特別是很多城市存在電力不足的矛盾，該系統(tǒng)可以將路燈的有效照明時(shí)間提高到90%以上，節(jié)約能源;同時(shí)可以減少燈具的更換次數(shù)，節(jié)約資源。
同類課題研究水平概述
- 國(guó)內(nèi)智能節(jié)能路燈使用單片機(jī)作為控制器，利用單片機(jī)自身集成的中斷、ADC、PWM等功能模塊，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境信號(hào)檢測(cè)、LED控制、ZigBee通信等多種功能。Zigbee部分使用了MC13202作為控制芯片，使用SPI接口和單片機(jī)連接。 LED驅(qū)動(dòng)部分利用MC9S08單片機(jī)帶有的增強(qiáng)的TPM模塊來(lái)產(chǎn)生PWM信號(hào)，驅(qū)動(dòng)多路白光LED進(jìn)行照明（使用多路LED是為了保證照明的亮度）。通過(guò)調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的占空比，就可以調(diào)整LED的亮度。同時(shí)對(duì)LED的電流和照明光強(qiáng)進(jìn)行檢測(cè)，并反饋到PWM控制中，這樣可以保證照明的亮度。 為了可靠的檢測(cè)到人或者車輛的經(jīng)過(guò)，我們使用了紅外、壓力、振動(dòng)、聲音等多種傳感器來(lái)感知人體和車輛的運(yùn)動(dòng)，并綜合進(jìn)行判斷，這樣可以有效的檢測(cè)到人和車輛的經(jīng)過(guò)，同時(shí)減少了干擾信號(hào)對(duì)系統(tǒng)的影響。
