CN202721882U - 基于物联网的路灯控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了基于物联网的路灯控制系统，包括作为终端控制的控制层A、作为中间集中控制的控制层B、作为节点信息采集和控制的控制层C，所述控制层A通过GPRS网络这样的通信层A与控制层B链接，控制层B通过ISM无线网络这样的通信层B与控制层C链接；所述控制层C包括若干个安装在路灯线路上的节点控制器。本实用新型的优点在于：本设计中的基于物联网的路灯控制系统集检测、远程控制、通信等于一身，并且可实现实时报警处理。
Description
技术领域
本实用新型涉及物联网远程控制，具体是指基于物联网的路灯控制系统。
背景技术
针对目前路灯缺少智能控制的问题，目前，所使用的路灯大部分都是简单的直接照明，缺少必要的智能控制，或者有些虽然具备有智能控制的功能，但是却不能自动检测路灯的照明状况，也不能方便地对路灯进行远程及本地调控并且现有的照明管理系统大都采用有线电缆控制照明灯具，对LED 路灯进行调控，通信协议比较复杂，建设成本和运营成本都比较高。
物联网，是指将各种信息传感设备，如射频识别（ RFID） 装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，将沟通从任何时间任何地点任何人之间的沟通连接扩展到人与物（ Human to Thing） 和物与物（ Thing to Thing） 之间的沟通连接。 发展物联网的关键在于射频标签、传感器、嵌入式系统及传输数据计算等领域。 其中，嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。 嵌入式系统是物联网的“大脑“和“中枢神经”，物联网内的所有个体都需要嵌入式系统来传输和处理处理信息，嵌入式系统的好坏将直接影响物联网的运做。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于物联网的路灯控制系统，本设计中的基于物联网的路灯控制系统集检测、远程控制、通信等于一身。
本实用新型的实现方案如下：基于物联网的路灯控制系统，包括作为终端控制的控制层A、作为中间集中控制的控制层B、作为节点信息采集和控制的控制层C，所述控制层A通过GPRS网络这样的通信层A与控制层B链接，控制层B通过ISM无线网络这样的通信层B与控制层C链接；所述控制层C包括若干个安装在路灯线路上的节点控制器。
所述控制层A包括接入物联网的PC机或\和手机终端。
所述控制层B为采用AVR ATmega128 芯片构成的无线主控器；所述无线主控器包括AVR ATmega128 芯片，AVR ATmega128 芯片链接有UART接口、JTAG电路、电源电路、IO接口、SPI接口、时钟电路、复位电路；AVR ATmega128 芯片通过UART接口链接有GPRS通信模块，AVR ATmega128 芯片通过SPI接口链接有ISM通信模块，GPRS通信模块与通信层A链接通信，ISM通信模块与通信层B链接通信。
所述节点控制器包括依次链接的光传感器、AD转换器、MCU控制模块、调光电路、LED灯，所述MCU控制模块链接有无线芯片模块，所述无线芯片模块与通信层B链接通信。
所述MCU控制模块为型号是STC89C52的微控制器。
本发明由3 个控制层、2个通信层组成。 操作人员通过监控软件或手机将需求数据发送到CDMA网络进而传送给路灯主控器； 路灯主控器对接收数据分析、处理，并通过自组ISM 无线网络将数据送给节点控制器； 节点控制器做出响应并发出返回数据，数据按原路径返回给操作人员。 本文设计了系统核心部分： 智能路灯控制器，包含了主控器及节点控制器的设计。
所述无线主控器包括AVR ATmega128 芯片，AVR ATmega128 芯片链接有UART接口、JTAG电路、电源电路、IO接口、SPI接口、时钟电路、复位电路；AVR ATmega128 芯片通过UART接口链接有GPRS通信模块，AVR ATmega128 芯片通过SPI接口链接有ISM通信模块，GPRS通信模块与通信层A链接通信，ISM通信模块与通信层B链接通信。
AVR ATmega128 芯片是高性能、低功耗的AVR8 位微处理器，它的运行速度快，大多数指令可以在一个时钟周期内完成； 寿命： 10， 000 次写/擦除周期； 具有独立锁定位、可选择的启动代码区； 通过片内的启动程序实现系统内编程； 真正的读－ 修改－ 写操作硬件乘法器只需两个时钟周期； 具有128K 字节的系统内可编程Flash; 4K 字节的内部SRAM; 可以对锁定位进行编程以实现软件加密； 具有JTAG 接口，方便程序在线调试、下载； 两个可编程的串行USART; 可工作于主机/从机模式的SPI接口。
GPRS通信模块内部封装了完善的TCP /IP 等协议栈，可为远程无线传输提供透明的TCP /IP 通道，主要完成主控器与远程控制中心通信，完成指令数据的双向传输。 CDMA 模块与主控器通过UART1 双向传送数据。 本系统选用电信公司提供的CDMA 模块，通过MAX232 电平转换芯片和ATmega128 的UART1 口相连，实现全双工的数据通信。 模块采用5V 供电，ATmega128 的PD6 口经MAX232 电平转换芯片转换后接到模块的DTR。DTR 信号用来通知CDMA 模块准备发送数据还是发送已经结束。
本文选用nRF24l01 作为ISM通信模块的主控芯片。 nRF24l01 芯片是工作在2. 4 ～ 2. 5GHz 世界通用ISM 频段的单片无线收发器芯片，无线收发器包括： 频率发生器、增强型SchockBurstTM 模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器解调器、输出功率、频道选择和协议的设置可以通过SPI 接口进行设置。 它具有内置链路层，自动应答及自动重发功能、地址及CRC 检验功能、数据传输率1 或2Mbps、SPI 接口数据速率0 ～ 8Mbps、125 个可选工作频道。 芯片具有极低的电流消耗，当工作在发射模式下发射功率为－ 6dBm 时电流消耗为9. 0mA，接收模式时为12. 3mA。
节点控制器包括： MCU 控制模块、调光电路、无线芯片模块。 MCU 控制模块采用STC89C52 芯片。STC89C52 是一种低功耗、高性能CMOS8 位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。 使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。 片上Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。 在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在线系统可编程Flash，因此满足节点控制芯片的要求。
本实用新型的优点在于：本设计中的基于物联网的路灯控制系统集检测、远程控制、通信等于一身，并且可实现实时报警处理。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型无线主控器结构示意图。
图3为本实用新型节点控制器结构示意图。
具体实施方式
实施例一
如图1、2、3所示。
基于物联网的路灯控制系统，包括作为终端控制的控制层A、作为中间集中控制的控制层B、作为节点信息采集和控制的控制层C，所述控制层A通过GPRS网络这样的通信层A与控制层B链接，控制层B通过ISM无线网络这样的通信层B与控制层C链接；所述控制层C包括若干个安装在路灯线路上的节点控制器。
所述控制层A包括接入物联网的PC机或\和手机终端。
所述控制层B为采用AVR ATmega128 芯片构成的无线主控器；所述无线主控器包括AVR ATmega128 芯片，AVR ATmega128 芯片链接有UART接口、JTAG电路、电源电路、IO接口、SPI接口、时钟电路、复位电路；AVR ATmega128 芯片通过UART接口链接有GPRS通信模块，AVR ATmega128 芯片通过SPI接口链接有ISM通信模块，GPRS通信模块与通信层A链接通信，ISM通信模块与通信层B链接通信。
所述节点控制器包括依次链接的光传感器、AD转换器、MCU控制模块、调光电路、LED灯，所述MCU控制模块链接有无线芯片模块，所述无线芯片模块与通信层B链接通信。
所述MCU控制模块为型号是STC89C52的微控制器。
本发明由3 个控制层、2个通信层组成。 操作人员通过监控软件或手机将需求数据发送到CDMA网络进而传送给路灯主控器； 路灯主控器对接收数据分析、处理，并通过自组ISM 无线网络将数据送给节点控制器； 节点控制器做出响应并发出返回数据，数据按原路径返回给操作人员。 本文设计了系统核心部分： 智能路灯控制器，包含了主控器及节点控制器的设计。
所述无线主控器包括AVR ATmega128 芯片，AVR ATmega128 芯片链接有UART接口、JTAG电路、电源电路、IO接口、SPI接口、时钟电路、复位电路；AVR ATmega128 芯片通过UART接口链接有GPRS通信模块，AVR ATmega128 芯片通过SPI接口链接有ISM通信模块，GPRS通信模块与通信层A链接通信，ISM通信模块与通信层B链接通信。
AVR ATmega128 芯片是高性能、低功耗的AVR8 位微处理器，它的运行速度快，大多数指令可以在一个时钟周期内完成； 寿命： 10， 000 次写/擦除周期； 具有独立锁定位、可选择的启动代码区； 通过片内的启动程序实现系统内编程； 真正的读－ 修改－ 写操作硬件乘法器只需两个时钟周期； 具有128K 字节的系统内可编程Flash; 4K 字节的内部SRAM; 可以对锁定位进行编程以实现软件加密；具有JTAG 接口，方便程序在线调试、下载； 两个可编程的串行USART; 可工作于主机/从机模式的SPI接口。
GPRS通信模块内部封装了完善的TCP /IP 等协议栈，可为远程无线传输提供透明的TCP /IP 通道，主要完成主控器与远程控制中心通信，完成指令数据的双向传输。 CDMA 模块与主控器通过UART1 双向传送数据。 本系统选用电信公司提供的CDMA 模块，通过MAX232 电平转换芯片和ATmega128 的UART1 口相连，实现全双工的数据通信。 模块采用5V 供电，ATmega128 的PD6 口经MAX232 电平转换芯片转换后接到模块的DTR。DTR 信号用来通知CDMA 模块准备发送数据还是发送已经结束。本文选用nRF24l01 作为ISM通信模块的主控芯片。 nRF24l01 芯片是工作在2. 4 ～ 2. 5GHz 世界通用ISM 频段的单片无线收发器芯片，无线收发器包括： 频率发生器、增强型SchockBurstTM 模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器解调器、输出功率、频道选择和协议的设置可以通过SPI 接口进行设置。 它具有内置链路层，自动应答及自动重发功能、地址及CRC 检验功能、数据传输率1 或2Mbps、SPI 接口数据速率0 ～ 8Mbps、125 个可选工作频道。 芯片具有极低的电流消耗，当工作在发射模式下发射功率为－ 6dBm 时电流消耗为9. 0mA，接收模式时为12. 3mA。节点控制器包括： MCU 控制模块、调光电路、无线芯片模块。 MCU 控制模块采用STC89C52 芯片。STC89C52 是一种低功耗、高性能CMOS8 位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。 使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。 片上Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。 在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在线系统可编程Flash，因此满足节点控制芯片的要求。
如上所述，则能很好的实现本实用新型。
Claims (5)
1.基于物联网的路灯控制系统，其特征在于： 包括作为终端控制的控制层A、作为中间集中控制的控制层B、作为节点信息采集和控制的控制层C，所述控制层A通过GPRS网络这样的通信层A与控制层B链接，控制层B通过ISM无线网络这样的通信层B与控制层C链接；所述控制层C包括若干个安装在路灯线路上的节点控制器。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的路灯控制系统，其特征在于：所述控制层A包括接入物联网的PC机或\和手机终端。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的路灯控制系统，其特征在于：所述控制层B为采用AVR ATmega128 芯片构成的无线主控器；所述无线主控器包括AVR ATmega128 芯片，AVR ATmega128 芯片链接有UART接口、JTAG电路、电源电路、IO接口、SPI接口、时钟电路、复位电路；AVR ATmega128 芯片通过UART接口链接有GPRS通信模块，AVR ATmega128 芯片通过SPI接口链接有ISM通信模块，GPRS通信模块与通信层A链接通信，ISM通信模块与通信层B链接通信。
4.根据权利要求3所述的基于物联网的路灯控制系统，其特征在于：所述节点控制器包括依次链接的光传感器、AD转换器、MCU控制模块、调光电路、LED灯，所述MCU控制模块链接有无线芯片模块，所述无线芯片模块与通信层B链接通信。
5.根据权利要求4所述的基于物联网的路灯控制系统，其特征在于：所述MCU控制模块为型号是STC89C52的微控制器。
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| CN103143524A (zh) * | 2013-03-26 | 2013-06-12 | 无锡市崇安区科技创业服务中心 | 一种基于物联网的路灯清洗系统 |
| CN103634972A (zh) * | 2012-08-27 | 2014-03-12 | 成都众山科技有限公司 | 基于物联网的路灯控制系统 |
| CN106998607A (zh) * | 2017-05-18 | 2017-08-01 | 范瑶飞 | 一种可编程景观灯控制系统 |
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