实现LED路灯网络的智能监控

时间:2022-03-16作者:佚名

城市道路照明越来越多采用LED照明技术代替传统的照明技术,其目的是为了降低对电能的消耗。由于LED使用低压直流电源,便于附加检测与控制电路,这对路灯网络的智能化管理,进一步节能降耗带来了方便。对于路灯网络的管理与控制,既可以采用电力载波通信技术,也可技术的快速发展,使得短距离无线通信技术在应用成本、可靠性与通信速率等方面均已优于电力载波通信技术,例如Zigbee短距离无线通信技术。本文提出一种解决方案,采用短距离无线通信技术构建LED路灯无线传感网络,能对LED路灯网络任意单盏灯或多盏灯或全网络所有灯进行开关、调光等控制,进行发光亮度、电流参数等检测,从而实现对LED路灯网络的智能化管理。作为无线传感网络,其体系结构应该包含四个基本层次:物理层和数据链路层、网络层以及应用层。LED路灯无线传感网络采用IEEE 802.15.4标准作为其物理层和数据链路层的技术标准,网络层与应用层集成在一起,采用单跳、双跳以及变跳3种接力通信模式作为网络协议的基础。本文围绕LED无线传感网络的体系结构,以网络拓扑及通信节点的组成为基础,论述了网络层的协议包格式、路由工作原理,以及节点通信的设计流程。

网络体系

无线传感网络的网络体系是网络层实现路由的基础,包括节点组成及网络拓扑结构。

路灯传感网络节点的组成

路灯网络由间隔均匀的若干盏路灯组成,每一盏LED路灯均为网络的一个通信节点,用来构建无线传感网络。图1所示,为构建无线传感网络LED路灯节点的组成,除了照明部分的电路外,还附加了对LED电流的采样、LED发光亮度的检测、以及对LED发光亮度的PWM控制等电路。每一盏LED路灯既是传感器节点也是网络路由节点;每一个节点包含一个微控制器(MCU,如cc2530),都具有射频通信功能,既能发送信号也能接收信号;每一个节点具有32bit(位)的唯一ID号。通过在物理层和MAC层采用IEEE 802.15.4协议标准,结合网络层与应用层的协议,所有这些节点有机地组合在一起,便构成了LED路灯无线传感网络。由于现有的一些网络层与应用层协议如Zigbee、RF4CE等并不是很适合LED路灯传感网络应用,因此,需要重新设计网络层与应用层协议。

网络拓扑

根据LED路灯的分布规律,每盏LED路灯作为网络节点构成无线通信网络,其拓扑结构如图2所示,(a)是信号逐点(单跳)接力传送拓扑结构图,(b)是信号隔点(双跳)接力传送拓扑结构图。为便于下文网络应用协议的设计与讨论,作出如下定义:

(1)所有节点可分为2类,即LED路灯节点(简称LED节点,如a1 a2 … an , b1 b2 … bn)和路灯控制器节点(简称控制节点,如a,b);

(2)相邻节点之间的距离均为L,每个节点的无线信号覆盖半径大于等于2L;

(3)根据节点的相对位置,节点可分为前驱节点与后继节点,离控制器近的是前趋节点,离控制器远的是后继节点。例如a1是a2前驱节点,a3是a2后继节点;同理b2是b4前驱节点,b6是b4后继节点,以此类推。

(4)控制节点与LED节点之间,LED节点相互之间,只要无线信号可以覆盖到,都可以相互通信,不需要设基站或专门的路由协调装置。

(5)每个节点的32bit唯一ID号由两部分组成,分别为网络ID和节点地址(编号),均为16bit。同一路灯网络所有节点的网络ID相同;从控制节点开始,节点地址由小到大顺序编排。

网络协议

路灯传感网络协议包括协议包的定义与路由协议的定义,其设计目标是简单、实用,易实现。

相关阅读

城市景观照明设计发展趋势

城市景观照明 设计始于商业、活动、娱乐,城市景观照明设计 是综合景观特性形态和周围环境的协调,把景观特有的形态在夜晚用灯光形式表现出来,城市景观照明设计展现了灯光艺术...
2022-07-15

城市道路照明设计的标准和要求

城市道路照明设计 的配光功能的优势与劣势间接性影响了机动车辆司机的视觉效果舒适感,假如户外照明的配光功能欠佳,不但消耗电力能源,也不能考虑路面照明的实际效果。还很有...
2022-10-07
城市道路照明设计的标准和要求

广场亮化工程怎样展现出地方特色?

广场夜景灯光是点亮城市景观的重要组成部分,展现了夜城市的精神面貌、历史人文、经济能力和社会发展特色。做好广场的亮化工程,利用灯光效果营造需要具备的氛围和光效,为群...
2022-08-02
广场亮化工程怎样展现出地方特色?

探讨城市夜景照明

城市夜景照明 是随着城市的发展、经济的繁荣、社会的进步和人们对提高生活质量的要求,而成为城市管理工作中的一项重工作。城市夜景照明水平的不断提高,再塑和美化了城市形象...
2022-07-15

如何丰富喷泉景观照明视觉上的整体造型?

喷泉是人造景观,灯光让喷泉在夜晚更加梦幻。如何丰富喷泉的整体视觉造型?以下是喷泉景观照明设计的意义。 1、照明 人类对光的每一次使用最初都是为了看到。水是无色透明的,...
2022-08-30
如何丰富喷泉景观照明视觉上的整体造型?

热销商品

拷边机 包缝机内六角上针匙 开刀 上针内6角螺丝刀扳手 1.5 1.6

拷边机(包缝机)专用内六角上针匙及开刀工具,适用于精确调整机针位置与维护设备。配备1.5mm与1.6mm两种规格的内六角螺丝刀扳手,专为紧固或拆卸上针螺丝设计,确保机针安...
1.65

暗装开关插座面板单开双控一开五孔二三极USB快充肤感超薄家用4开

暗装开关插座面板,简约设计,完美融入家居环境。单开双控,轻松实现远程控制,方便实用。一开五孔,满足多种电器插孔需求;二三极USB快充,快速充电,高效便捷。超薄设计,节省空...
1.2

领普E3S/E5配套插座面板86型暗装插座多孔五孔空调无边框家用

领普E3S/E5配套插座面板86型暗装插座多孔五孔空调无边框家用,是一款专为现代家庭设计的多功能插座。该款插座采用86型设计,易于安装和适配各种家用电器,无论是台灯、...
11.9

不锈钢加厚镊子维修工具夹子圆头弯头防滑带齿止血烧烤夹茶杯水草

不锈钢加厚镊子维修工具夹子圆头弯头防滑带齿止血烧烤夹茶杯水草 这款不锈钢加厚镊子维修工具夹子是设计用于各种专业场合的多功能工具。它拥有一个厚实的手柄,确...
0.8

三色变光led筒灯2.5寸3W5瓦开孔6 7.5 8公分家用客厅嵌入式天花灯

三色变光LED筒灯,2.5寸精巧设计,功率可选3W/5W,适用于开孔直径6.7–8公分的家用嵌入式安装。采用高亮LED光源,支持暖光、自然光、白光三色切换,满足不同场景氛围需求。...
7.2

网站栏目