基于传感网络的太阳能路灯智能监控系统的研究

摘要

城市智能照明系统随着计算机应用技术和无线通信技术的快速发展在不断的完善。为了保证我国经济和社会健康发展，国家大力推广新能源技术，倡导节能环保理念，太阳能LED路灯应运而生。然而，传统的城市照明系统无法适应对太阳能LED路灯的管理，本文从太阳能LED路灯智能监控系统的框架，面向服务架构的大规模数据采集以及太阳能LED路灯智能控制算法等方面做了细致的分析和研究，开展了以下工作:
　　(1)研究分析了当前城市照明系统管理技术和传感网络的应用现状，探讨了传统路灯控制系统与太阳能LED路灯监控系统存在的差异性，设计了太阳能LED路灯智能监控系统的总体框架，并对关键技术进行了研究。
　　(2)深入分析了面向服务体系架构模型的原理，研究分析了太阳能LED路灯智能监控系统的主要功能需求和流程，并进行了总结归纳;基于SOA架构，设计了一种大规模数据采集和显示的方法，并提出面向大规模数据采集的通信协议。
　　(3)研究了太阳能LED路灯智能控制算法。针对LED路灯放电电流可调控这一特性，基于城市道路照明设计规范，同时考虑环境光补偿以及路灯自身工作状态，设计了太阳能LED路灯智能控制算法。算法通过对路灯照明模拟计算，并进行自适应照度网格划分，再对路灯放电电流进行调整，从而达到最优照明方案。在典型照明场景中与照明设计软件DIALux的结果进行对比验证，证明可以实现路灯的精细化控制功能，并能够适应各种场景，实现智能化照明。在满足城市道路照明设计规范的基础上实现了路灯的个性化照明，从而达到降低能耗和实现智能化照明的目的。
　　(4)设计并实现了基于传感网络的太阳能LED路灯智能监控系统。首先介绍了系统的开发工具以及使用平台，再依据系统的功能需求和框架设计，简要描述了系统各子模块的流程以及实现方法，最后对整个系统进行了测试，主要包括系统资源占用测试、系统时延测试、系统压力测试以及户外测试，并获得了良好的测试结果。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 无线传感网络研究现状

1．2．2 路灯控制方法研究现状

1．3 课题来源与研究内容

1．3．1 课题来源

1．3．2 研究内容

2 太阳能路灯智能监控系统框架设计

2．1 智能路灯监控系统总体架构

2．1．1 监控系统的框架研究

2．1．2 监控系统的总体架构

2．2 通信协议和数据存储处理

2．2．1 通信协议的设计

2．2．2 数据处理和存储

2．3 本章小结

3 面向服务架构的大规模数据采集

3．1 大规模数据采集

3．1．1 城市照明系统规模

3．1．2 采用SOA架构的必要性

3．2 SOA架构概述

3．2．1 SOA的系统实现

3．2．2 SOA与Web服务

3．3 基于SOA架构的系统设计

3．3．1 系统逻辑结构

3．3．2 Web服务接口设计

3．4 基于SOA架构的系统实现

3．4．1 Web服务实现

3．4．2 Web服务的划分

3．4．3 Web服务的接口

3．4．4 Web服务的实现

3．4．5 Web服务的查找、发布和集成

3．4．6 Web服务的安全

3．5 兴趣管理技术

3．5．1 发送端技术

3．5．2 采用划分的服务器端实现

3．5．3 接收端筛选

3．6 本章小结

4 路灯智能控制算法

4．1 道路照明指标

4．1．1 道路的主要性质

4．1．2 道路形式及路灯布置分类

4．1．3 道路照度计算

4．1．4 道路均匀度的计算

4．2 自适应照度网格划分算法

4．2．1 自适应照度网格划分方法

4．2．2 算法原理

4．2．3 算法实现

4．3 路灯智能控制算法的仿真实验

4．3．1 商用照明设计软件

4．3．2 仿真实验与结果比较

4．3．3 路灯智能控制算法效果评估

4．4 本章小结

5 太阳能路灯智能监控系统的实现与测试

5．1 软件实现

5．1．1 开发工具

5．1．2 通信程序设计

5．1．3 通信程序实现

5．1．4 管理程序设计

5．1．5 管理程序实现

5．2 软件测试

5．2．1 通信程序测试

5．2．2 管理程序测试

5．3 系统测试

5．3．1 联机调试

5．3．2 户外测试

5．3．3 测试分析

5．4 本章小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和出版著作情况

攻读硕士学位期间参加的科学研究情况