关键词：远程控制 远程调控 远程监测 智能监测 智能控制 智能调控 无线智能设备 无线控制设备 无线调光 自动报警 zigbee控制技术 zigbee模块 zigbee路灯案例 路灯控制技术 路灯控制 路灯方案 路灯自动报警 路灯变色 路灯调光 路灯自动检测 路灯智能方案 路灯智能 户外智能照明 户外检测 4.软件设计　　4.1 系统软件的总体设计　　本文采用MDK作为嵌入式系统开发的编译环境，支持ARM7架构的Cortex-M3内核处理器，自动配置启动代码，集成Flash烧写模块、具有强大的Simulation设备模拟、性能分析功能。本系统无线传感网络的软件层分为三个层次：硬件抽象层、系统服务层和应用层。　　其中，硬件抽象层移植了COS-Ⅱ嵌入式实时操作系统，为上层屏蔽了硬件细节，同时为硬件单元如电源模块、MCU微处理器模块和射频通信模块等提供了驱动程序。系统服务层主要实现操作系统的任务调度功能，通过修改OS_CPU_A.S档，用汇编语言实现CPU的开/关中断和任务的切换，并且支持传输通信协议，完成路由算法的实现。应用层主要根据使用者的定义，实现上位机软件的设计功能。　　本文根据数据流传输方向的不同，把数据传输分为上报和下发。上报是指路灯控制终端通过射频模块发送数据到达路灯监控子站，最终由路灯监控子站通过GPRS传输至路灯管理中心；所谓下发是指路灯管理中心发出的命令通过GPRS传输至路灯监控子站，再由路灯监控子站发送至需要执行操作命令的路灯控制终端。　　如图6所示为系统主程序流程图。节点一旦上电，首先完成初始化操作，主要包括MCU控制模块的通用I/O口、串口、定时器以及射频模块的初始化配置等。接着初始化操作系统，当执行操作系统后，系统就进入了一个无限循环状态，初始化时，为了减少节点的功率损耗，每个节点都进入休眠状态。当中断产生时，就触发了待要执行的任务，这时，CPU会为该任务分配资源，并执行相应的通信服务子程序。例如，协调器收到了来自路灯管理中心发送的命令，代表协调器收到了一个中断请求，节点从休眠状态被启动，执行通信服务子程序，接收来自管理中心下发的数据包，当接收数据完成后，还要对数据进行校验，如果校验失败，则丢弃该帧；否则，还要继续判断是否是发送给自己的数据包，如果不是，协调器需要将该数据包转发出去，接着协调器节点会从接收状态变成发送状态，等发送成功后，会产生中断请求，并再次进入休眠状态，等待下一次节点状态的启动。
4.2 路灯监控子站处理信息流程路灯监控子站不仅要与路灯管理中心建立GPRS网络，还要与路灯控制终端建立ZigBee网络，在路灯监控子站节点上，既装有GPRS通信模块，又搭载了射频模块。当自身设备的MCU初始化完成后，通过串口对GPRS模块进行初始化，按照GPRS协议接入GPRS网络，接着进入了主程序循环任务。首先扫描ZigBee网络通信信道，当ZigBee网络通信链路成功后，依据网络协议进行数据传输。如图7所示为路灯监控子站主程序流程图。图7 监控子站主程序流程图在图7中，监控子站初始化完成后，进入了系统主程序的循环任务中，任务循环的主要功能就是监测MCU串口上是否有数据上报和下发。当串口UART 1收到来自路灯管理中心的监控命令后，监控子站经过协议转换，通过射频模块路由至目的节点，目的节点收到监控命令时执行操作。当串口UART2收到来自路灯控制终端上报的节点状态信息时，监控子站经协议转换，通过GPRS网络把数据发送至路灯管理中心，下发监控命令，完成对路灯节点的开/关操作，亮度值的设置和电压、电流信息上报的时间设置等。上报节点状态信息可以完成对路灯节点的过压、过流、欠压、欠流和防盗报警操作等。5.路灯管理中心的主要功能及组成　　路灯管理中心负责监管路灯的运行状态，控制路灯节点的操作，通过GPRS与每一条街道的路灯监控子站进行通信，监控子站负责搜集路灯节点信息并进行汇总处理，传送给路灯管理中心的显示接口，通过显示接口可以执行对路灯各个节点的控制操作，并及时获得路灯节点运行状态信息。如果出现报警信息，立即通过显示接口的网页和声音提示，告知工作人员出现故障的地理位置，以便及时作出响应处理。　　路灯管理中心的主要功能包括：　　(1)实现各路灯节点的单独控制　　用户可以在路灯管理中心的主接口上操作任一路灯的开/关，在系统界面中对应的路灯节点上会显示出开/关状态，并且根据MCU管脚输出的PWM波实现对路灯的亮度值调节，能实现从0-100%的亮度值变化。　　(2)路灯节点状态信息显示　　若前台路灯节点都处于运行状态时，在主接口上会显示出节点的电压、电流和功率等信息，并且能够查询到任意一个路灯节点的任意时间段内的运行状态信息，并以此绘出一张曲线图，根据曲线图能够更好地对节点运行的稳定性作出科学评估。　　(3)故障及防盗报警功能　　若某一时刻，传感器模块监测到前台出现了过压、过流等情况的故障报警和电缆线被切割、控制板块被盗等情况的防盗报警，主接口会第一时间向路灯管理中心的工作人员发出报警信息，且出现报警后，主接口上会弹出新的“地图”接口，显示出报警节点的地理位置，以便工作人员能方便地去处理。6.总结　　本文针对城市现有路灯系统的不足，提出了一种以GPRS+ZigBee通信技术相结合的无线路灯监控系统方案。本系统实现了对路灯数字化的信息管理，能够远程控制路灯的开/关，并实时监测路灯状态信息，体现了现代化控制技术和智能化管理。与传统路灯控制系统相比，能有效杜绝了“全夜灯”和“后夜灯”现象，从而大大降低了能源开销，能获得巨大的经济效益。同时，通过对全部路灯的实时监控和管理，能大大减少后期人力、物力和财力的投入，极大地提高了工作效率。 ■延伸阅读 艾蓝谱说：以上文章关于ZIGBEE无线智能通讯技术，可以为路灯项目里面，实行第二次节能；可以非常高效的提供信号给每一个路灯，实现智能化！（以下是艾蓝谱智能路灯照明的方案：ZIGBEE智能通讯模块与LED路灯相结合）
以下是智能方案图：

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