CN203251470U - 基于移动网与无线传感网的智能路灯控制系统 - Google Patents

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王志超
花於锋
张乐然
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Abstract

本实用新型涉及路灯控制系统,具体的涉及一种基于移动网与无线传感网的智能路灯控制系统,系统包括服务器层、电控柜主节点层和终端层,终端层由若干个ZigBee智能照明从节点构成,电控柜主节点层由若干个GPRS与ZigBee网关构成,信息上行数据通过GPRS公共移动网络和Socket端口与主服务器相连接,下行数据通过网关自带的ZigBee主控节点与加入网络的ZigBee智能照明从节点连接。本实用新型通过对路灯的智能控制与管理,实现了“人来灯亮,人走灯灭”的功能,极大地降低了路灯能耗,具有组网灵活、制造成本低、消耗网络资源极少、后期运行成本低廉的特点。

Description

基于移动网与无线传感网的智能路灯控制系统
技术领域
本实用新型涉及路灯控制系统,具体的涉及一种基于移动网与无线传感网的智能路灯控制系统,属于移动网、无线网络以及嵌入式领域。
背景技术
当前,随着物联网快速发展,许多热门网络技术不断涌现并得以运用,其中GPRS和ZigBee网络技术就是典型代表。
GPRS即通用分组无线服务技术,它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。GPRS服务范围较广,具体的服务范围有:移动办公、移动商务、移动信息服务、移动互联网、多媒体业务。GPRS的技术优势:(1)相对低廉的连接费用资源利用率高在GSM网络中,GPRS首先引入了分组交换的传输模式,使得原来采用电路交换模式的GSM传输数据方式发生了根本性的变化,这在无线资源稀缺的情况下显得尤为重要;(2) 传输速率高,GPRS可提供高达115kbps的传输速率,这意味着在数年内,通过便携式电脑,GPRS用户能和ISDN用户一样快速地上网浏览,同时也使一些对传输速率敏感的移动多媒体应用成为可能;(3) 接入时间短,分组交换接入时间短,它可以给移动用户提供无线分组数据接入股务。所以,GPRS在一定程度上满足了远距离、多节点传感网的需求。
ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议,它是一种短距离、低功耗的无线通信技术。ZigBee在自动控制和远程控制领域有较为广泛的运用,其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本,支持大量节点、支持多种网络拓扑、快速、可靠、安全。所以,ZigBee技术在一定程度上满足短距离通信中灵活组网的要求。
目前,国内市场上有基于GPRS模块的智能照明系统,但是单纯基于GPRS的照明系统有其不可避免的弊端。第一,大量使用GPRS节点组网成本过高,相对于ZigBee节点GPRS节点制造的价格大约是ZigBee节点的三倍。第二,GPRS节点的大量使用极大的消耗网络资源,由于每个GPRS节点在工作是都需要长时间建立连接,极大地消耗了网络IP资源。第三,GPRS节点运行时由于需要通过运营商的公共移动网络(如:中国移动CMNET、中国联通UNINET),这样单纯使用GPRS会向移动网络运营商很大一笔服务费用。这也极大地增加了照明系统的后期维护及使用的费用,对短时间内收回技术成本不利。
国内也有基于ZigBee照明系统,这种单纯使用基于ZigBee的照明系统也有其不可避免的弊端。第一,使用范围的局限性,ZigBee的通信距离较短,一般为50-150米的距离,很显然这种照明系统只能用于某一小型区域内的智能照明。第二,由于ZigBee属于自组网,不便于照明系统的信息的收集和统计,这也造成系统后期维护的难度的增加。
当前,国内智能路灯领域中对行人车辆的识别有的采用高成本的摄像探头。如广州中科院研究所,通过安装在路灯上的监控摄像头,捕捉到人或者车的画面,数据会传送给后台管理软件———云控制中心。云控制中心通过一种基于来车视频监测的路灯控制管理系统软件,分析之后,向“集中控制器”下发命令,告诉路灯,有车或者有人经过,灯的亮度需要提高。但是,节点大量使用摄像头等高端设备不仅增加了数据处理的难度而且在前期投入成本上也十分巨大,一般要7年才能收回成本,经济效益不高。 
实用新型内容
针对上述几种路灯控制系统的优缺点,本实用新型集成运用移动网络GPRS技术、无线传感网ZigBee技术以及超声波检测技术,设计了一种基于移动网与无线传感网的智能路灯控制系统,将现有的路灯控制系统在降低成本前提下实现功能扩展与升级,克服网络间的融合壁垒,实行低成本的路灯智能控制。
本实用新型技术解决方案:
基于移动网与无线传感网的智能路灯控制系统,其特征在于:所述系统包括服务器层、电控柜主节点层和终端层,其中,所述终端层由若干个ZigBee智能照明从节点构成,所述电控柜主节点层由若干个GPRS与ZigBee网关构成,信息上行数据通过GPRS公共移动网络和Socket端口与主服务器相传输,下行数据通过网关自带的ZigBee主控节点与加入网络的ZigBee智能照明从节点连接。
所述ZigBee智能照明从节点个数为1~65536个。
所述GPRS与ZigBee网关个数为1~65536个。
所述服务器层具有独立IP地址的主机,安装云端控制软件及其数据库,用于和GPRS与ZigBee网关进行通信,并及时响应网关的请求,同时将必要数据录入服务器数据库,具有集中统筹管理的优势。
所述GPRS与ZigBee智能网关是用于GPRS与ZigBee两种异构网络间相互通信的转换装置,用于连接云端服务器和GPRS数据帧与ZigBee数据帧的转换,解决了单一使用ZigBee距离过短不易于管理的缺陷,在增加网络距离的同时也节约了网络资源。
所述ZigBee智能照明节点是路灯控制单元,采用超声波距离探测技术,相比摄像头探测技术,在获得相同功能的同时大大地节约了投入成本。
本实用新型有益效果:
本实用新型通过对路灯的智能控制与管理,实现了“人来灯亮,人走灯灭”的功能,极大地降低了路灯能耗,具有组网灵活、制造成本低、消耗网络资源极少、后期运行成本低廉的特点。
附图说明
图1是本实用新型系统构架示意图。
图2是本实用新型系统工作示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。
如图1所示,为基于移动网与无线传感网的智能路灯控制系统的系统构架图。系统分为三层:服务器层、电控柜主节点层、终端层。服务器层由主服务器和安装在服务器中的控制软件和数据库构成。服务器的信息可由路灯监控车、手持PDA检测设备、移动管理点实时获得。电控柜主节点层由若干个GPRS与ZigBee网关构成,实现信息的上传下达,上行数据通过GPRS公共移动网络通过Socket端口与主服务器相连接,下行数据通过网关自带的ZigBee主控节点与加入网络的ZigBee智能照明从节点连接。终端层则用若干个ZigBee智能照明从节点构成,用于解析上层发来的指令,或根据自然环境进入自控模式进行智能控灯。
如图2所示,为服务器层软件控制系统,软件由系统设置模块、手工控制模块、时段控制模块、路灯状态查询模块、路等信息统计模块、实时数据统计模块构成。主要用于上层对路灯的控制和信息的获得,便于对路灯的实时有效的控制,实现节能低碳环保,也便于维护人员在第一时间获得路灯的维护信息。
具体工作过程:
第一部分:系统开启工作后,服务器端软件打开预设端口,等待GPRS与ZigBee网关接入, GPRS与ZigBee网关上电后,主动搜索预设IP主机的预设端口,确认无误后连接服务器,并等待服务器端发出控制命令。服务器端在接到网关发来请求后进行身份确认,无误后确认电控箱加入网络,此时服务器与网关连接成功可通过Socket通信。
第二部分:GPRS与ZigBee网关在接到服务器发来指令后,判断是否为服务器发来的指令,并将其迅速将GPRS帧格式转换成ZigBee所识别的帧格式,并通过ZigBee自组网发给对应的受控节点。当ZigBee从节点发来反馈帧时,网关首先识别是否为ZigBee帧格式,确认无误后迅速转换成GPRS帧格式,并通过Socket发送至服务器端。
第三部分:ZigBee智能照明终端,我们根据ZigBee协议规定自行设计了ZigBee通信帧格式,为22字节表示,如:CC33C33C000000FFFF0001C000000000FF000000FFFF即为开灯帧,前4字节为帧头用于确认,第5字节为帧类型,第6、7字节为网络ID,第8、9字节为目的地址,第10、11字节为源地址,第12字节为命令,第13、14字节为A/D转换值1,第15、16字节为A/D转换值2,第17字节为确认帧类型,第18、19、20字节为预留字节,第21、22字节为校验字节。
基于移动网与无线传感网的智能路灯控制系统,通过对路灯的智能控制与管理,实现了“人来灯亮,人走灯灭”的功能,极大地降低了路灯能耗。不仅实现了预计的功能也大大降低了投入成本。
综上,本实用新型达到预期效果。     

Claims (5)

1.基于移动网与无线传感网的智能路灯控制系统,其特征在于:所述系统包括服务器层、电控柜主节点层和终端层,其中,所述终端层由若干个ZigBee智能照明从节点构成,所述电控柜主节点层由若干个GPRS与ZigBee网关构成,信息上行数据通过GPRS公共移动网络和Socket端口与主服务器相互传输,下行数据通过网关自带的ZigBee主控节点与加入网络的ZigBee智能照明从节点连接。
2.如权利要求1所述基于移动网与无线传感网的智能路灯控制系统,其特征在于:所述ZigBee智能照明从节点个数为1~65536个。
3.如权利要求1所述基于移动网与无线传感网的智能路灯控制系统,其特征在于:所述GPRS与ZigBee网关个数为1~65536个。
4.如权利要求1所述基于移动网与无线传感网的智能路灯控制系统,其特征在于:所述服务器层具有独立IP地址的主机,安装云端控制软件及其数据库。
5.如权利要求1所述基于移动网与无线传感网的智能路灯控制系统,其特征在于:所述ZigBee智能照明节点是采用超声波距离探测技术的路灯控制单元。
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