物联网智能路灯设计方案

对于大多数城市，由于缺少的必需基础设施（路灯级的通信链路），无法实现先进控制方法，物联网的出现和应用，有效地解决以上问题。

1 引言

随着城市经济和规模的发展，各种类型的道路越来越长，机动车数量迅速增加，夜间交通流量也越来越大，道路照明质量直接影响交通安全和城市发展。如何提高道路照明质量、降低能耗、实现绿色照明已成为城市照明的关键问题。道路照明的首要任务是在节约公共能源的基础上，提供安全和舒适的照明亮度，达到减少交通事故，提升交通运输效率的目的。由于基础设施的条件所限，目前普遍缺少路灯级的通信链路，路灯控制方式一般只能对整条道路统一控制，无法测量和控制到每一盏灯。本文基于物联网，设计了一种嵌入式无线路灯控制模块，实现了每盏路灯的无线自主组网，使每一盏路灯都能遥测和遥控，与路灯设施中的一些单元（如电子镇流器等）连接，达到路灯的亮度（或照度）在30%～100%无级可调，在保证道路照明质量、改善辨认可靠和视觉舒适情况下，根据环境光强度和时段，节约电能20～30%。

2 系统结构

基于物联网道路照明系统的结构如图1所示，通过在每盏路灯嵌入一个无线通信模块，使它们自组网络，接受控制中心的命令并将路灯的状态反馈给控制中心；HG－2控制箱采用ZigBee技术与所管辖道路的所有路灯通信，采用GPRS与控制中心通信，根据控制中心的指令或时间和日照亮度对每盏路灯发出控制命令（路灯开启、关闭、照明度（功率大小）等），自动调节整条道路的功率平衡；控制中心由服务器、大屏显示、CenterView中央控制系统软件平台等组成，CenterView中央控制系统软件平台采用3D设计，通过缩放变换以俯视的角度观察和控制到整个城市、一个街道、一条道路、甚至一盏路灯的照明情况；移动计算工具（笔记本电脑、PDA、手机）和路灯维护车也能通过控制中心进行远程遥测和遥控。


 

3 无线通信模块

3.1 模块设计

无线通信模块的MCU为Freesclae公司MC13213，MC13213采用SiP技术在9×9mm的LGA封装内集成了MC9S08GT主控MCU和MC1320x射频收发器。MC13213拥有4KB的RAM、60KB的FLASH，具有1个串行外设接口（SerialPeripheralInterface，SPI），2个异步串行通信接口（SerialCommunicationsInterface，SCI），1个键盘中断模块（KeyboardInterrupt，KBI），2个定时器/脉宽调制模块（Timer/PWM，TPM），1个8通道10位的模数转换器（Analog/DigitalConverter，ADC），以及多达32个的GPIO口等。如图2所示。
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