基于Zigbee技术的市政路灯单灯智能控制系统模块设计

摘要

目前，北京市城市路灯照明系统主要采用整路断电的方式进行路灯的控制和切换，这种控制方式下的路灯照明系统无人监控，易造成断电线路无响应，电缆丢失时不能及时发现，给供电部门和城市管理部门造成较大的损失，容易产生道路安全隐患。随着智能照明，绿色照明等概念的提出，传统路灯照明系统存在的问题日益突出。因此，寻求一种高效可靠的路灯系统管理方法，成为建设节约型社会的必然要求。路灯控制模式从最初的整片区域开关控制，发展到按每条线路路控制，近几年物联网技术的急速发展，使得无线远程控制可以实现到智能控制每一盏单灯的技术水平，于是，引入Zigbee技术提高整个城市路灯的管理水平就顺理成章的提上了技术改革的议事日程。
　　为解决上述问题，本文提出了基于Zigbee无线通信技术的北京市路灯照明监控防盗系统方案，通过Zigbee节点对路灯进行组网控制，实现单灯控制和防盗报警等功能。方案的硬件部分包括驱动电路、控制电路、传感模块电路的设计与优化。控制电路和传感模块电路的核心部分使用CC2430无线单片机，主要完成对电压、电流和光照度等参数的测量。软件部分利用Zigbee协议栈进行开发，主要功能有:构建无线传感网络、节点获取传感信息并处理、节点与协调器节点间的数据通讯、防盗报警、临时人工干预操作等，以上功能均通过GPRS通信模块实现数据交换和可控制操作。在完成整体设计方案后，对真实系统进行组网测试，结果表明该系统能够稳定、高效地实现路灯照明系统的实时监控。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究目的和意义

1．2 国内外路灯控制系统的研究现状

1．3 无线通信技术简介

1．3．1 Zigbee技术的特点

1．3．2 Zigbee技术与其它无线通信技术比较

1．4 本课题来源及研究内容

1．5 论文结构

2 路灯监控系统的总体设计方案

2．1 系统组成

2．2 系统工作原理

2．3 路由节点设计

2．4 网关设计

2．5 本章小结

3 路灯监控系统的硬件设计

3．1 传感器模块硬件电路设计

3．1．1 电流电压采集模块硬件设计

3．1．2 光照强度采集模块硬件设计

3．2 节点供电模块硬件设计

3．3 CC2430节点硬件电路设计

3．3．1 CC2430芯片简介

3．3．2 终端节点硬件电路设计

3．3．3 路由节点硬件电路设计

3．4 系统硬件实物图

3．5 本章小结

4 系统软件设计

4．1 Zigbee软件开发平台简介

4．2 Zigbee协议栈简介

4．2．1 Zigbee物理层PHY

4．2．2 Zigbee媒体访问控制层MAC

4．2．3 Zigbee网络层NWK

4．2．4 Zigbee应用层APL

4．3 基于Zigbee协议栈的系统软件设计

4．3．1 路由节点软件设计

4．3．2 Zigbee协调节点软件设计

4．4 本章小结

5 系统测试与结果分析

5．1 系统组网测试

5．2 数据无线传输测试

5．3 现场测试

5．4 本章小结

6 论文总结与展望

参考文献

附录

1．系统组网测试源程序

2．无线数据传输测试源程序

2．1 数据发送

2．2 数据接收