城市路灯智慧照明系统的设计与实现

摘要

随着云计算技术的飞速发展与应用，物联网技术得到了迅速的推广普及，智慧城市的概念已经从理论阶段逐步发展到实现阶段。将城市路灯全面纳入新型的城市物联网体系，运用最新的物联网技术，实现智能化照明控制的需求更加现实和迫切。面向智慧照明的路灯物联网系统标准还不明确，国内外相关技术还不全面，因此本论文对这一新兴技术领域开展进一步深入的研究。
　　本文以当前新型光源和传感器无线组网技术的发展为基础，以物联网数据通信与处理技术为背景，分析了智慧照明系统的发展趋势和支持现状，总结对于智慧照明系统的整体需求，提出了一套完整的由通信接口软件、数据处理软件、操作管理软件以及路灯控制器和CED(Control Effcient Discharge)节能照明光源组成的系统体系结构。路灯控制器通过ZigBee技术方式实现短距离无线组网，并由 GPRS无线传输技术实现控制和状态采集数据的通信交互。由于控制终端具有开放的控制接口，为实现远程路灯开关、功率调节、定时运行等功能提供了技术基础。
　　本文的重点是软件系统的设计和实现。针对软件平台，分析了软件结构和功能性需求，重点对路灯控制策略进行逻辑分析，归纳出6种控制策略。明确了系统关键流程，从系统体系结构、硬件与组网方式、软件技术架构、软件处理流程、控制策略实现等方面进行了全面的分析设计。基于开源Mina通信组件库，实现了基于TCP协议的消息通信管理软件，能够支持长、短连接通信，用于支持控制器与软件系统之间的通信连接和消息交互。设计实现了后台运行的数据处理软件，以开源MongoDB为数据库系统，在存储非关系型的传感数据方面发挥技术特性；以开源 Storm为核心处理结构，实现控制指令解析与分发，以及传感数据的存储处理和分析统计，实现了对路灯的远程开关、调光控制，电流、电压、功率检测以及路灯工作状态的自动巡检。在系统后台处理能力前提下，操作管理软件的功能更为简单轻量，主要实现数据配置和系统管理功能。
　　在实际的测试验证过程中，完成了对本系统各个软件模块的功能验证和性能测试，包括对通信接口软件的长短连接测试，对数据处理软件的性能指标测试，对非关系数据库的数据存取验证，对操作管理软件的界面功能测试。

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第1章 绪论

1.1课题背景及研究意义

1.2与课题相关的国内外研究综述

1.3智慧照明相关技术

1.4本论文的主要工作内容

第2章 智慧照明系统需求分析

2.1系统总体结构分析

2.2控制设备组网分析

2.3软件功能需求分析

2.4非功能需求分析

2.5系统关键流程分析

2.6本章小结

第3章 智慧照明系统设计

3.1软件技术架构设计

3.2通信协议设计

3.3通信接口软件设计

3.4数据处理软件设计

3.5操作管理软件功能设计

3.6本章小结

第4章 智慧照明系统实现

4.1通信接口软件实现

4.2数据处理软件实现

4.3操作管理软件功能实现

4.4本章小结

第5章 智慧照明系统测试

5.1测试环境说明

5.2通信接口软件测试

5.3数据处理软件测试

5.4操作管理软件测试

5.5本章小结

结论

参考文献

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致谢

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