基于4G與ZigBee物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)及帶Web功能的LED路燈控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及LED路燈控制應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其是基于4G與ZigBee物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)及帶Web功能的LED路燈控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]ZigBee公共照明系統(tǒng)不僅是城市最重要的基礎(chǔ)公共設(shè)施之一，還是城市形象的標(biāo)志和窗口。其分布于城市的各個(gè)角落，正日益成為電能消耗的大戶。在智能、節(jié)能和環(huán)保問(wèn)題備受關(guān)注的今天，LED照明以其低耗能、堅(jiān)固耐用、對(duì)環(huán)境無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)正成為備受市場(chǎng)青睞的對(duì)象。然而，由于公共照明節(jié)點(diǎn)數(shù)量巨大，加之空間分散，如何有效監(jiān)管和維護(hù)一個(gè)如此龐大的照明節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)自然成為值得關(guān)注的問(wèn)題。
[0003]現(xiàn)行的城市公共照明控制系統(tǒng)通常是預(yù)先設(shè)置好開關(guān)燈時(shí)間及控制燈光的動(dòng)作。這樣的控制方式并不適合于LED路燈控制系統(tǒng)，其原因在于:其一，智能化程度低，不能根據(jù)實(shí)際需求或者環(huán)境狀況對(duì)LED路燈相關(guān)參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)地調(diào)整。如果通過(guò)增加傳感部件，對(duì)環(huán)境狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)感知，則可以實(shí)現(xiàn)LED路燈照明的智能化，例如結(jié)合光線明暗程度及定時(shí)需求等信息對(duì)LED路燈進(jìn)行通斷的控制及光線明暗的調(diào)節(jié)，進(jìn)而為行人或者車輛提供人性化的服務(wù)，在降低安全隱患的同時(shí)，也可以進(jìn)一步促進(jìn)LED路燈的節(jié)能降耗，消除不必要的浪費(fèi)。其二，維護(hù)監(jiān)管困難。由于管理人員無(wú)法及時(shí)獲取LED照明節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)，造成其維修維護(hù)工作處于被動(dòng)的局面。如果通過(guò)技術(shù)改造，使得管理人員能夠隨時(shí)隨地及時(shí)獲知LED照明節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)，則可以及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題，使整個(gè)照明網(wǎng)絡(luò)工作于正常狀態(tài)。其三，照明網(wǎng)絡(luò)管理成本高。由于照明網(wǎng)絡(luò)在地理位置上具有分散性，采用常規(guī)的有線方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集或者傳輸，其網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行和維護(hù)成本高。如果借助無(wú)線通信技術(shù)，則可以大大降低上述相關(guān)成本；與此同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)一旦建成，可以對(duì)LED照明節(jié)點(diǎn)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，降低人力成本。
[0004]正是在上述背景之下，本發(fā)明結(jié)合傳感器技術(shù)、ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和4G無(wú)線技術(shù)，提出了一種LED路燈控制系統(tǒng)的方案。其目的在于克服以上所述的缺點(diǎn)，提供一種既能實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)路燈運(yùn)行狀態(tài)，又能根據(jù)環(huán)境進(jìn)行終端路燈的自動(dòng)關(guān)斷與自動(dòng)亮度調(diào)節(jié)，還能在對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行基本監(jiān)測(cè)的同時(shí)也能供手機(jī)和Web用戶進(jìn)行遠(yuǎn)程服務(wù)的LED節(jié)能路燈控制系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出一種基于4G與ZigBee物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)及帶Web功能的LED路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，系統(tǒng)組件具體包括=ZigBee節(jié)點(diǎn)終端、路由器、協(xié)調(diào)器、4G模塊、服務(wù)器、Web服務(wù)器與手機(jī)客戶端軟件；其特征在于:所述的ZigBee節(jié)點(diǎn)終端包括傳感器模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、2530ZigBee節(jié)點(diǎn)模塊、LED驅(qū)動(dòng)模塊、LED節(jié)能燈模塊、報(bào)警模塊、節(jié)能燈電流檢測(cè)模塊及電源模塊；所述的傳感器模塊包括:霧霾傳感器模塊、光敏傳感器模塊、溫度傳感器模塊、氣壓傳感器模塊、濕度傳感器模塊和氣體濃度傳感器模塊；且霧霾傳感器模塊、光敏傳感器模塊、溫度傳感器模塊、氣壓傳感器模塊、濕度傳感器模塊和氣體濃度傳感器模塊均與A/D轉(zhuǎn)換模塊數(shù)據(jù)連接；所述的A/D轉(zhuǎn)換器包括高精度的16位A/D轉(zhuǎn)換芯片及外圍電路；2530ZigBee節(jié)點(diǎn)模塊包括CC2530芯片及其外圍電路；LED驅(qū)動(dòng)模塊包括大功率的LED驅(qū)動(dòng)芯片控制芯片及其外圍電路；LED節(jié)能燈模塊包括高效節(jié)能LED燈珠混聯(lián)及其外圍電路；報(bào)警模塊包括功放系統(tǒng)、喇叭、LED指示燈及其外圍電路；節(jié)能燈電流檢測(cè)模塊包括電流傳感器及其外圍電路；所述的電源模塊包括12V和3.3V穩(wěn)壓電源模塊及電路短路保護(hù)模塊。
[0006]作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案:所述的路由器包括:ZigBee節(jié)點(diǎn)終端的所有功能模塊，其中把CC2530芯片模塊的通信模式設(shè)置為路由器；所述的協(xié)調(diào)器包括CC2530芯片及其外圍電路，其中把通信模式設(shè)置為協(xié)調(diào)器；所述的4G模塊包括:移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)通信芯片及其外圍電路；所述的服務(wù)器包括主板、CPU、內(nèi)存條、硬盤及其服務(wù)系統(tǒng)；所述的Web服務(wù)器包括:Web服務(wù)器軟件、服務(wù)器電腦、輸入網(wǎng)頁(yè)與輸出網(wǎng)頁(yè)；所述的Web服務(wù)器軟件需安裝在服務(wù)器電腦中，并對(duì)軟件做好正確的配置；所述的手機(jī)客戶端軟件包括基于安卓系統(tǒng)及蘋果系統(tǒng)下開發(fā)的一款手機(jī)客戶端軟件。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案:所述霧霾模塊為霧霾傳感器及其外圍電路；所述的光敏傳感器模塊為光敏傳感器及其外圍電路；所述的溫度模塊為熱敏傳感器及外圍電路；所述的氣壓傳感器模塊為氣壓傳感器及外圍電路；所述的濕度模塊為濕度傳感器及其外圍電路；所述的氣體濃度傳感器模塊為氧傳感器、二氧化碳傳感器、氧化鋯傳感器、氧化鋯濃差電池型氣體傳感器、固體電解質(zhì)式氧化鋯氣體傳感器、另外還有二氧化鈦氧傳感器及外圍電路。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:該系統(tǒng)為自組網(wǎng)式加入終端路燈，當(dāng)系統(tǒng)需要加入終端路燈時(shí)無(wú)需復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)置，極大地方便了系統(tǒng)的擴(kuò)展；終端路燈可以根據(jù)外部環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)關(guān)斷與自動(dòng)亮度調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了 LED節(jié)點(diǎn)照明控制的自動(dòng)化和智能化，可以進(jìn)一步降低電能的消耗。終端路燈還可以對(duì)它所在的區(qū)域進(jìn)行基本環(huán)境監(jiān)測(cè)，從而有效地提高城市環(huán)境的監(jiān)測(cè)力度，一定程度上節(jié)約購(gòu)買城市環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備的成本；同時(shí)系統(tǒng)用戶還可以通過(guò)手機(jī)與Web的方式遠(yuǎn)程訪問(wèn)系統(tǒng)服務(wù)器，了解系統(tǒng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)和控制系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)。這樣極大地方便了路燈管理和維護(hù)人員工作，他們只要安裝了手機(jī)客戶端，便可以實(shí)時(shí)了解和控制系統(tǒng)運(yùn)行狀況；如果系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)故障，手機(jī)客戶端會(huì)第一時(shí)間發(fā)出提醒，工作人員通過(guò)提醒，可以了解到故障設(shè)備的具體位置，極大地提高了系統(tǒng)維修、維護(hù)效率；Web用戶只需要打開Web網(wǎng)頁(yè)，輸入?yún)?shù)，就能清楚地了解到系統(tǒng)當(dāng)前的工作數(shù)據(jù)，同時(shí)還可以實(shí)時(shí)控制終端路燈的運(yùn)行狀態(tài)；易于推廣使用。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2是本發(fā)明的終端節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖3是本發(fā)明的協(xié)調(diào)器與終端節(jié)點(diǎn)工作流程示意圖；
[0012]圖4是本發(fā)明的Web網(wǎng)頁(yè)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0014]參見(jiàn)圖1，本發(fā)明實(shí)施例中，基于4G網(wǎng)絡(luò)與ZigBee物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)及帶Web功能的LED節(jié)能路燈控制系統(tǒng)包括系統(tǒng)服務(wù)器201、手機(jī)客戶端202、Web用戶端203、互聯(lián)網(wǎng)204、A區(qū)域設(shè)備207、B區(qū)域設(shè)備205、其他區(qū)域設(shè)備206。具體如圖1所示，服務(wù)器201與各區(qū)域設(shè)備整個(gè)系統(tǒng)的核心服務(wù)器201主要負(fù)責(zé)收集各終端路燈設(shè)備采集反饋得到數(shù)據(jù)及其強(qiáng)制調(diào)控某區(qū)域的路燈的運(yùn)行狀態(tài)以便滿足當(dāng)時(shí)的工作需求。各區(qū)域設(shè)備主要負(fù)責(zé)自組網(wǎng)、自調(diào)節(jié)、自檢測(cè)和自采集數(shù)據(jù)。其中各區(qū)域設(shè)備有分為四大模塊:4G模塊、協(xié)調(diào)器、路由器、終端節(jié)點(diǎn)設(shè)備。其中4G模塊主要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)器與互聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)通工作，協(xié)調(diào)器主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的建立，以及網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)配置，路由器主要負(fù)責(zé)尋找、建立及修復(fù)網(wǎng)絡(luò)報(bào)文，終端設(shè)備主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集及命令的執(zhí)行。
[0015]參見(jiàn)說(shuō)明書附圖2，本發(fā)明的終端路燈模塊包括:霧霾傳感器模塊101、光敏傳感器器模塊102、溫度傳感器模塊103、氣壓傳感器104、濕度傳感器模塊105、氣體濃度傳感器模塊106、A/D轉(zhuǎn)換模塊107、LED驅(qū)動(dòng)模塊108、電流傳感器模塊109、LED節(jié)能燈模塊110、2530ZigBee節(jié)點(diǎn)模塊111、報(bào)警模塊112、12V及3.3V穩(wěn)壓電壓模塊113和市電及短路保護(hù)模塊114。其中2530ZigBee節(jié)點(diǎn)模塊111為終端路燈模塊的核心，它主要負(fù)責(zé)整個(gè)模塊的信號(hào)處理和網(wǎng)絡(luò)加入。當(dāng)傳感器模組采集到數(shù)據(jù)后，通過(guò)2530ZigBee節(jié)點(diǎn)模塊111將數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器，如果服務(wù)器有控制指令需要執(zhí)行時(shí)，以組播網(wǎng)的方式傳送給節(jié)點(diǎn)模塊，并設(shè)定控制指令為節(jié)點(diǎn)模塊的外部中斷信號(hào)(此傳送的指令即為程序流程圖中的來(lái)自網(wǎng)絡(luò)中的中斷)，那么2530ZigBee節(jié)點(diǎn)模塊111收到指令后則立即執(zhí)行指令。其中A/D轉(zhuǎn)換模塊107為高精度16位的A/D轉(zhuǎn)換器，主要負(fù)責(zé)把采集到的模擬信號(hào)數(shù)字化。其中LED驅(qū)動(dòng)模塊108主要負(fù)責(zé)LED節(jié)能燈模塊電流及電壓的供給，它是根據(jù)2530ZigBee節(jié)點(diǎn)模塊111控制信號(hào)PWM信號(hào)的占空比來(lái)供給LED節(jié)能燈模塊110電流和電壓的大小。其中