基本信息
- 项目名称：
- 基于ZigBee的智能节能路灯控制系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本系统采用ZigBee无线自组织网络技术和GPRS技术进行数据传输，使安装施工简易快捷，不用改变既有的电力线架设和配电控制网络，一方面节省了人力物力；一方面自动组网的ZigBee模块不受天气和地形的影响，也保证了通讯的可靠性。系统通过上位机软件汇总各个节点的信息，实现对路灯的智能控制，达到节能的目的，而且非常便与对路灯管理和后期维护。
- 详细介绍：
- 本系统采用ZigBee和GPRS无线网络两层网络。ZigBee路由节点安装在路灯灯杆上，起着控制路灯节能和为其他节点的信息中寄的作用。在系统各子网内路灯控制器通信采用ZigBee协议，无需通信费用，子网控制器是采用GPRS数传终端，对子网内采用ZigBee协议与路灯控制器通信，对系统中心通过GPRS通信。ZigBee网络协调器负责建立网络和管理网络，形成一个ZigBee子站，远程控制中心通过GPRS网络于ZigBee子网相联。 ①路灯控制器 主要功能有：控制路灯开关、亮度调节、电流采集、电压采集、计算功率以及功率因数等。 ②子网控制器（GPRS数传终端） 主要功能有：接收和发送子网内的所有路灯控制信号、数据记录、报警处理等。它负责控制子网内的路灯控制器运行，将系统中心的命令下达给路灯控制器，将路灯控制器及线路信息反馈系统中心。子网控制器处于系统中心和子网内路灯控制器的中间，向上通过GPRS同系统中心通信，向下则是通过ZigBee通讯协议方式，同各个路灯控制器通信。 ③系统中心 系统中心主要实现通过系统控制软件对子网下的路灯控制器进行远程数据访问和控制，包括参数配置，控制命令发送、现场灯具状态收集等。能够显示路灯状态信息，能够远程控制路灯的开关和调节路灯的亮度，可以实现时序调度事件、读取数据记录、监视事件和报警应答等操作，便与对路灯管理和维护。 本系统的主要应用于学校、工厂、企业、乡村、市郊等一些在夜间人流量较少，但又要保证一定亮度的道路上。系统可以检测室外光照强度，路上有无行人；可以实现对路灯的无极调光。可以远程设置各节点的控制参数，实现对路灯的灵活控制。在后半夜车稀人少时，则控制路灯保持较低亮度的照明。这样做主要优点就是在调光的同时，延长了灯具的使用寿命，减少了灯具的更换次数，节约资源。 根据天气情况和实际光的照度，自动控制灯具的开/关和灯具的亮度，如在不好的天气时及时打开路灯；路据实测光强，来自动以最佳的亮度打开路灯，提高公众满意度，在灾害天气使路灯更人性化。 系统的报警功能可让路灯可让路灯损坏时，无需人工巡视即可自动提示给检测人员进行准确定位；通过采集电力线的电流、电压状况，通知系统中心，从而进行防盗处理。 通过系统中心设置，防止非授权人操作，确保系统控制安全可靠。依据采集数据情况，可判断终端设备运行状态情况。所有运行参数（自动通断电时间，区域划分）可在管理终端随时设置，随时启用，管理方便。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计、发明的目的：实现路灯节能控制系统的智能化、信息化、可靠性高、低成本的目标，达到节约能源的目的。 基本思路：本系统为每一个路灯安装一个ZigBee控制节点，采用ZigBee无线自组织网络技术进行数据传输，ZigBee协调器处于系统中心和子网内路灯控制器的中间，向上通过GPRS同系统中心通信，向下则是通过ZigBee通讯协议方式，同各个路灯控制器通信。系统中心通过上位机软件汇总各个节点的信息，实现对路灯的智能控制，达到节能的目的，因此非常便于对路灯的管理和后期维护。 创新点：系统采用ZigBee无线自组织网络技术进行数据传输，使安装施工简易快捷，不用改变既有的电力线架设和配电控制网络，一方面节省了人力物力；一方面自动组网的ZigBee模块不受天气和地形的影响，也保证了通讯的可靠性,简化了系统后期的维护工作。 同时，ZigBee网络中各节点能够很方便地进行无线更新，从而为系统升级及拓展提供可能。 技术关键：实现zigbee的自动组网功能，实现上位机的智能化控制。 技术指标：各个路灯节点的响应时间
科学性、先进性
- 本系统可以检测室外光照强度，路上有无行人；可以实现对路灯的无极调光。可以远程设置各节点的控制参数，实现对路灯的灵活控制。在后半夜车稀人少时，则控制路灯保持较低亮度的照明。这样做主要优点就是在调光的同时，延长了灯具的使用寿命，减少了灯具的更换次数，节约资源。 根据天气情况和实际光的照度，自动控制灯具的开/关和灯具的亮度，如在不好的天气时及时打开路灯；路据实测光强，来自动以最佳的亮度打开路灯，提高公众满意度，在灾害天气使路灯更人性化。 通过GPRS模块将测量参数传给Internet，可以利用联网的设备（如电脑，手机）随时随地对路灯控制系统进行访问和控制。 通过系统中心设置，防止非授权人操作，确保系统控制安全可靠。依据采集数据情况，可判断终端设备运行状态情况。所有运行参数（自动通断电时间，区域划分）可在管理终端随时设置，随时启用，管理方便。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品于4月9日在东北大学秦皇岛分校举行的第六届“东软杯”大学生课外学术科技作品竞赛中获得科技发明制作A类三等奖。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 普通许可
作品可展示的形式
- 实物
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点：将ZigBee无线通信应用于路灯控制系统，使安装施工简易快捷，不用改变既有的电力线架设和配电控制网络，一方面节省了人力物力；一方面自动组网的ZigBee模块不受天气和地形的影响，也保证了通讯的可靠性,简化了系统后期的维护工作。 作品适用范围：系统的主要应用于学校、工厂、企业、乡村、市郊等一些在夜间人流量较少，但又要保证一定亮度的道路上。 推广前景及市场分析：目前在一个城市中，除了主干道外，还有很多次干道和小的路段，这些街道在夜晚的人流量和车流量都比较小。特别是一些郊区和比较偏僻的路段，在半夜1点钟以后，人流量和车流量一般非常少。但是即使没有人或车经过，这些路灯也是长期点亮的，这时电能就被白白浪费掉了。 在能源日益紧张的今天，特别是很多城市存在电力不足的矛盾，该系统可以将路灯的有效照明时间提高到90%以上，节约能源;同时可以减少灯具的更换次数，节约资源。
同类课题研究水平概述
- 国内智能节能路灯使用单片机作为控制器，利用单片机自身集成的中断、ADC、PWM等功能模块，实现了环境信号检测、LED控制、ZigBee通信等多种功能。Zigbee部分使用了MC13202作为控制芯片，使用SPI接口和单片机连接。 LED驱动部分利用MC9S08单片机带有的增强的TPM模块来产生PWM信号，驱动多路白光LED进行照明（使用多路LED是为了保证照明的亮度）。通过调节PWM信号的占空比，就可以调整LED的亮度。同时对LED的电流和照明光强进行检测，并反馈到PWM控制中，这样可以保证照明的亮度。 为了可靠的检测到人或者车辆的经过，我们使用了红外、压力、振动、声音等多种传感器来感知人体和车辆的运动，并综合进行判断，这样可以有效的检测到人和车辆的经过，同时减少了干扰信号对系统的影响。
