基于物联网和Labview的LED路灯智能监控系统

摘要

当今社会，科技不断进步，城市路灯在数量方面的需求也在不断的增加，进而导致路灯照明系统的用电量也急剧攀升。传统的路灯控制方式主要是固定的时间控制，在路灯的总控室里，管理者只能每天定时地对路灯进行开关操作，无法及时监测到路灯的工作状况。这将导致设备维护迟缓，从而引发一系列其他方面的问题。这种管理模式既不能实时调节路灯照明的亮度和时间，也不能如实反馈照明设备的工况，使得设备的维修工作做起来非常被动。因此，为了解决传统路灯控制方式存在的弊端和不足，开发一种新的路灯管理方法，能够对照明设备进行实时、全面的控制，则有着相当重要的实际价值和意义。
　　为了解决传统路灯管理困难、控制不方便和资源浪费等问题，本文以物联网核心技术中的ZigBee短距离无线通信技术为基础，结合Labview程序开发环境，针对大功率城市LED路灯照明，设计一种具有监测、远程控制及智能调光功能相结合的LED路灯监控系统。该系统基于ZigBee无线通信技术，通过上位机Labview控制界面不仅可以对路灯工作情况，比如路灯光照强度、电压，电流等信息进行实时监测，而且还能远程发布控制命令来控制路灯的工作，其多种的工作方式保证其高效节能的工作特点，也符合未来智慧城市能源发展要求。系统主要由以下三个部分组成：高效的LED电源驱动模块、上位机Labview实时监控界面、ZigBee通讯组网模块。其中，主板采用的是Boost-LLC两级驱动电路，并对关键参数进行优化设计以满足全范围调光；上位机负责实时地监测路灯的工况，根据不同的路灯工况需求发出不同的反馈指令；之后由Zigbee组网模块进行控制命令的接收和发送，从而改变其PWM输出信号进行相应的路灯调光，并在Zigbee终端模块配备了用于检测路灯工作信息的传感器，然后把这些信息远程传送至协调器并经串口反馈至上位机进行显示。
　　最终在实验室，结合一块实际路灯设计了一个功率为120W的LED路灯监控系统，并针对实际路况进行了相关模拟实验。整个系统工作稳定，无闪烁，噪音小，除此之外，整个电路兼具故障检测等功能，其高效、环保、智能化的控制特点，也满足未来智慧城市的发展要求。

目录

声明

1 绪论

1.1课题研究背景和意义

1.2 本课题的国内外研究现状

1.3 系统通信方式选择

1.4 本课题研究的主要内容

2 ZigBee无线通信技术及其协议栈

2.1 ZigBee无线通信技术概述

2.2 ZigBee协议体系结构

2.3 ZigBee节点设备类型

2.4 ZigBee网络拓扑模型

3 系统总体设计框架

3.1 系统总体设计原则

3.2 系统总体设计方案

3.3 系统各部分研究内容

4 LED路灯监控系统硬件设计

4.1 无线芯片选型

4.2 ZigBee节点设计

4.3 路灯节点设计

5 LED路灯监控系统软件设计

5.1 ZigBee无线网络的软件设计

5.2 ZigBee协调器软件设计

5.3 ZigBee终端节点软件设计

5.4 上位机监控界面软件设计

6 测试结果与分析

6.1 测试背景及工具

6.2 系统整体功能测试

7 总结及展望

7.1 总结

7.2 后续工作展望

致谢

参考文献

附录