蒋雪琴

摘 要：随着物联网技术发展，智能化城市建设成为发展必然趋势，无线照明技术为解决城市照明系统节能监管、系统维护等问题，提出基于物联网的城市照明无线监控系统，以ZigBee作为主要技术，整个系统由监控中心和数据采集点设备组成。

关键词：ZigBee；智能化；照明

中图分类号：G712 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2016）15-337-01

物联网的城市照明无线监控系统设计技术路线，依赖于电力载波通讯组网， GSM短信控制，ZigBee技术，Z-STACK协议等物联网技术。能有效降低成本，克服载波通信不可换相缺点，保障无线通讯的可靠性。该系统能实现实时采集数据，故障分析，发送短信到管理员手机上。可根据不同类型的灯光控制要求，把城市路灯、景观灯和装饰灯分成多个监控区，设置不同的节能监控方案，实现公共照明的智能化运行。本系统的研究重点是整体解决方案，在提出有效的整体解决方案的基础上，基于校内楼宇照明系统搭建试验原型，验证系统的性能。

一、系统组成

本系统用于采集城市特定区域的光信号，并按指定策略控制相应照明设施动作。系统由监控中心和数据采集点组成，通过三层交媾智慧系统实现。其硬件组成包括灯组、光强采集节点、灯控制节点、ZiggBee-Wifi网关等硬件系统实现，将硬件系统编写相应的程序实现控制，需要网络传输平台作为传输保障，运行数据库服务器上的采集服务软件，运行PC上的Web软件。系统结构框架如图1所示，将路灯节点设置路由器，各街头设置协调器节点，将协议植入各节点，各个节点信息传送到路由器，路由器通过Zigbee网络再继续上传信号到PC机，再到监控中心，从而实现路灯智能控制。

二、系统功能

（1）节点添加、编辑、删除功能；节点可以随时增加和减少，并不能影响系统的正常运行。

（2）节点的管理通过GIS电子地图，直观显示和查找，某区域可以任意放大和缩小，终端设备可以查询、标识、记录等。

（3）节点的分级管理，管理中心可以对所有设备进行分区域管理。

（4）节点的状态监控功能，管理中心可以查询设备的工作情况，了解设备的运行情况，能远程维护和升级设备。

（5）数据分析功能：能提供有效的专家数据库系统，对设备运行状态进行统计、分析，实时预警和报警。

三、可行性分析

关键技术：

数据采集技术：基于Cortex M3、TI CC2431的数据采集点设备应满足多任务处理需求及低功耗设计，以便实现组网、控制等多种功能、保证有效降低成本。

节点组网技术：采用Mesh组网技术，基于ARM11构建WSN网关系统，利用自主开发的通讯协议实现动态组网，保证高可靠性、高稳定性需求。

数据传输技术：整个系统需提供多种工作模式，如Internet、WiFi、3G或GPRS等，保证各数据采集点设备能实时、有效、可靠接入监控网络，实现数据采集点设备、WSN网关、数据中心的数据快速、准确同步。

数据采集点设备供电技术：为达到节能、降耗的目的，数据采集点最好能保证不增加城市照明的额外功耗，采用太阳能供电+市电供电是保证在节能的同时提高可靠性的有效方式，因此应采用MPPT算法开发高性能、长寿命太阳能电池组件，满足数据采集点供电需求。

数据处理技术：应开发基于GIS及大型数据库的监控中心软件，提供智能分析及人性化交互功能，保证能对整个照明系统进行实时监控。此处的关键技术包括GIS技术、专家数据库系统。

可行性分析：作为物联网的载体之一，本项目涉及了无限传感器网络、移动通信与计算机网络、软件技术等多门学科，需要多领域技术人才才能完成。项目组通过与电子科技大学、重庆四联光电技术有限公司、成都道惟尔科技有限公司的紧密合作，在物联网的多项应用技术上取得了一定成果，已具备开发基于ARM9系统的无线传感器网络网关系统、基于TI公司ZIGBEE技术方案的无线传感器网络节点、无线传感器网络系统接入通讯基干网的通讯协议等技术水平，并推出了一定的实用型产品，在业界具有领先技术水平。

学院已建有嵌入式实训室，具备了网关系统开发条件。新建的智能电子实验室则以面向物联网的实验、实训和科研为目标，在投入使用后，能为本系统提供足够的实验条件保障。该系统全面培养学生物联网系统规划设计、部署调试、运行管理、应用开发等方面的关键技能和职业素养。

参考文献

[1] 王志良、刘 欣、刘 磊，《物联网控制基础》，西安电子科大，2014（3）

[2] 余成波、李洪兵、陶洪艳，《无线传感器网络实用教程》，清华大学出版社， 2012.（1）

[3] 武奇生，《物联网技术与应用》，机械工业出版社，2012（5）

[4] 柴远波，《短距离无线通信技术及应用》，电子工业出版社，2015，（4）