基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)的LED道路照明智能控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著城市建設(shè)的迅速發(fā)展，城市路燈管理部門(mén)的管轄范圍越來(lái)越大，路燈照明的電費(fèi)支出和維護(hù)資金投入急劇增加。尤其是以哈爾濱代表的北方城市，具有非常突出的高緯度、晝短夜長(zhǎng)自然特征，道路照明能耗高于國(guó)內(nèi)平均水平8％以上。因此，更需要采用全新的道路照明控制系統(tǒng)來(lái)降低道路照明能耗，節(jié)約能源。本課題根據(jù)道路LED照明控制的特點(diǎn)，通過(guò)選取適合于交通流量和LED照明相關(guān)的傳感器，實(shí)現(xiàn)兼具LED路燈控制和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸功能（即WSN：Wireless Sens

2、or Network，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)）的單燈控制器硬件設(shè)計(jì)，并構(gòu)建無(wú)線數(shù)據(jù)通訊的道路LED照明傳感器網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)傳感器監(jiān)測(cè)的路燈運(yùn)行狀態(tài)以及交通流量等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)LED路燈的按需控制，從而實(shí)現(xiàn)道路LED照明的節(jié)能。
　　基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）的LED道路照明智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以分為三個(gè)層次：監(jiān)控主機(jī)、集中控制器、單燈控制器。三者之間的通訊通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行。其中單燈控制器對(duì)LED路燈進(jìn)行控制，是道路LED照明節(jié)能控制的核心部件

3、。本文從智能化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則出發(fā)，分析了單燈控制器的設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)了LED單燈控制器和集中控制器電路結(jié)構(gòu)，詳細(xì)描述了電路各組成部分的原理及電路設(shè)計(jì)，并對(duì)單燈控制器及集中控制器的電路進(jìn)行了PCB板實(shí)現(xiàn)。
　　為了實(shí)現(xiàn)街道LED路燈智能化管理和控制，本文分析了城市街道路燈鏈?zhǔn)椒植嫉奶攸c(diǎn)，依此設(shè)計(jì)出了面向鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)的路由協(xié)議，包括地址分配、網(wǎng)絡(luò)建立和節(jié)點(diǎn)加入、數(shù)據(jù)包的路由方法等。以基于IEEE802.15.4規(guī)范的MAC層為平

4、臺(tái)，設(shè)計(jì)了一套簡(jiǎn)化的協(xié)議棧并且實(shí)現(xiàn)了上述路由協(xié)議。由于此路由協(xié)議中，具備接入能力的節(jié)點(diǎn)可接入的子節(jié)點(diǎn)數(shù)少，并且地址分配方式固定，無(wú)需查詢路由表，減小了路由開(kāi)銷(xiāo)，提高了網(wǎng)絡(luò)利用率，降低了網(wǎng)絡(luò)能耗。
　　本文對(duì)單燈控制器及集中控制器硬件電路關(guān)鍵部件進(jìn)行了功能測(cè)試，并測(cè)試了鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的運(yùn)行狀況和組網(wǎng)通訊情況。硬件電路測(cè)試主要考察單燈控制器及集中器中射頻收發(fā)電路、GPRS模塊的工作情況。測(cè)試結(jié)果顯示，硬件系統(tǒng)完全正常，附加的射頻前端電