城市路燈節點控制方法

2023-10-17 01:17:59

專利名稱：城市路燈節點控制方法
技術領域：
本發明屬於電子信息技術領域，涉及一種城市路燈節點控制方法。
背景技術：
現有的路燈控制器主要為機械式控制，即在路燈設備安裝完以後，路燈控制器根 據一定的條件自行控制路燈的開關狀態，如外界光照亮度、定時觸發等，或者是管理人員通 過相對集中的電閘進行開關。可以看出，傳統的路燈控制存在兩大弊端一、控制方式比較死板。如上述的控制方式中只能根據固定的條件觸發控制事件， 沒有為任意時間的人工控制提供可能，對於某些應急事件難以適應。雖然有電閘可以控制 路燈開關，但這始終是一件費力費時的事情。二、僅能夠控制路燈的開與關，無法進行調節。傳統的路燈控制器只能控制路燈的 開關狀態，無法調節其亮度，使得路燈只要一打開就只能工作在滿負荷狀態下。這種方式造 成了大量的電力資源浪費與路燈損耗。如果路燈能夠根據不同實際情況工作在不同的亮度 下，將既能夠節約大量路燈耗電，又能夠降低路燈的損耗，延長燈具的壽命。

發明內容
本發明的目的是為了更方便的對路燈進行管理，通過無線zigbee網絡，路燈節點 能夠更靈活的控制路燈的開關狀態和調節路燈的亮度，還可以定時的採集路燈的工作狀 態，並通過無線zigbee網絡發送回主節點，使主節點可以很容易的確定本路燈是否處於正 常工作狀態。本發明所使用的硬體包括微處理器模塊、無線zigbee通信模塊和開關電源模塊。 微處理器模塊、無線ζ i gbee通信模塊和開關電源模塊構成一個城市路燈節點，整個系統 由若干個城市路燈節點和主控節點組成。開關電源模塊為微處理器模塊和無線zigbee通信模塊提供電源，無線zigbee通 信模塊與微處理器模塊中的SPI接口連接，實現通信。微處理器模塊採用基於ARM 最新的內核CorteX-M3的微控制器STM32F103CBT6， 用於控制節點的無線zigbee模塊和主節點之間的通信，並對採集的路燈信息進行分析和處理。無線zigbee模塊採用原裝進口的意法半導體的SPZB260模塊，通過SPI接口與 微處理器模塊互連；無線zigbee模塊支持2. 4GHz zigbee/IEEE802. 15. 4標準，用於實現 zigbee網絡中的路燈節點之間的通信。開關電源模塊最大輸出功率為120W，輸出電流為0. 8A-2A。本發明方法的具體步驟是步驟(1)初始化路燈節點中的微處理器模塊的zigbee驅動、A/D採樣驅動、PWM 輸出驅動和I/O 口，初始化無線zigbee通信模塊中的協議棧，加入由主控節點所建立的 zigbee 網絡；
步驟⑵路燈節點中的無線zigbee通信模塊接收來自主控節點的命令，微處理器 模塊判斷當前的命令類型，所述的命令類型為開燈命令或關燈命令或亮度調節命令；命令 數據包結構由8位命令類型、8位命令長度、N位數據內容和8位CRC校驗碼組成，其中N位 數據內容包括路燈編號和該路燈的設定亮度值，路燈編號佔16位，路燈的設定亮度值佔8 位，N的大小由需控制的路燈數決定。如果當前的命令類型為開燈命令，且存儲中的路燈狀態為開燈狀態，則跳轉至步 驟(3)；如果當前的命令類型為開燈命令，且存儲中的路燈狀態為關燈狀態，則判斷該命令 為全部開燈命令或是部分開燈命令；如果是全部開燈命令，則通過微處理器模塊中的I/O 打開本路燈，如果是部分開燈命令，則判斷部分開燈命令數據包中的數據內容，若數據內容 中有本路燈的編號，則通過微處理器模塊中的I/O打開本路燈；若沒有本路燈的編號，則保 持路燈原來的狀態；如果當前的命令類型為關燈命令，且存儲中的路燈狀態為關燈狀態，則跳轉至步 驟(3)；如果當前的命令類型為關燈命令，且存儲中的路燈狀態為開燈狀態，則判斷該命令 為全部關燈命令或是部分關燈命令；如果是全部關燈命令，則通過微處理器模塊中的I/O 關閉本路燈，如果是部分關燈命令，則判斷部分關燈命令數據包中的數據內容，若數據內容 中有本路燈的編號，則通過微處理器模塊中的I/O關閉本路燈，若數據內容中沒有本路燈 的編號，則保持路燈原來的狀態。如果當前的命令類型為亮度調節命令，且存儲中的路燈狀態為關燈狀態，則跳轉 至步驟(3)；如果當前的命令類型為亮度調節命令，且存儲中的路燈狀態為開燈狀態，則判 斷該命令為全部亮度調節命令或是部分亮度調節命令；如果是全部亮度調節命令，則按照 命令中設定的亮度調節路燈亮度，調節微處理器模塊中的PWM佔空比使得路燈亮度與設定 的亮度相等；如果是部分亮度調節命令，則判斷部分亮度調節命令數據包中的數據內容，若 數據內容中有本路燈的編號，則按照命令中設定的亮度調節路燈亮度，調節微處理器模塊 中的PWM佔空比使得路燈亮度與設定的亮度相等；若數據內容中沒有本路燈的編號，則保 持路燈原來的狀態。步驟(3)微處理器模塊的A/D在設定的周期內採集當前路燈的電流，確定路燈的 狀態並存儲；路燈狀態確認的具體方法為如果採樣得到的電流值大於零，則路燈為開燈狀態， 再根據電流值的大小確定路燈亮度，電流值與路燈亮度成正比；如果採樣得到的電流值等 於零，則路燈為關開燈狀態。步驟(4)重複步驟(2)和步驟(3)保持路燈節點處於受控制狀態。本發明採用zigbee無線通信方式設計的城市路燈節點控制方法能夠靈活控制路 燈的打開、關閉和亮度並能將採集的路燈的狀態通過zigbee網絡傳回主控節點，本方法使 路燈的控制智能、快捷、簡單，減少路燈管理投入的同時降低了能耗。


圖1是本發明所使用的硬體結構示意圖；圖2是本發明的工作流程圖。
具體實施例方式本發明自主設計了硬體電路，如圖1所示，該電路包括開關電源模塊1、微處理器 模塊2、無線zigbee通信模塊3。開關電源模塊1具有設置輸出電流值的功能，最大輸出功率為120W，輸出電流為 0. 8A-2A。開關控制信號由微處理器模塊直接對開關電源進行控制，在需要打開路燈時，在 微處理器模塊與路燈連接的引腳上送出一個「1」信號，再由開關電源將路燈打開，同時向微 處理器模塊回送一個反饋信息；在需要關閉路燈時，在微處理器模塊與路燈連接的引腳上 送出一個「0」信號，再由開關電源將路燈關閉，同時向微處理器模塊回送一個反饋信息。微 處理器模塊按需要調節的路燈亮度值計算出輸出電流大小，然後以PWM的形式輸出到開關 電源，而開關電源在執行完亮度控制後回送一個反饋信號。微處理器模塊2採用基於ARM8最新的內核CorteX-M3的微控制器STM32F103C6T6， 其控制器具有強大的處理能力和豐富的片內外設。微處理器模塊2通過SPI接口與zigbee 模塊3互連，用於控制節點的zigbee模塊和其它的節點之間的通信，並對採集的路燈信息 進行分析和處理。zigbee模塊3採用原裝進口的意法半導體的SPZB260模塊，SPZB260模塊一個接 口 3-1與微處理器模塊的連接有SPI接口的MOSI數據線、SPI接口的MISO數據線、SPI 口時 鍾、MCU的SPI從設備片選；SPZB260模塊另一個接口 3_2與微處理器模塊的連接有模塊的 中端輸出、模塊的喚醒信號、帶內部上拉的復位信號；SPZB260模塊在再一個接口 3-3與微 處理器模塊的連接有帶內部上拉的復位信號、模塊中的中端輸出、MCU的SPI從設備片選、 SPI接口的MOSI數據線、SPI接口的MISO數據線、SPI 口時鐘、模塊的喚醒信號。zigbee模 塊支持2. 4GHz zigbee/IEEE802. 15. 4標準，用於實現zigbee網絡中的路燈節點之間的通信。如圖2所示，圖2是本發明的工作流程圖，路燈節點首先對微處理器模塊中的 zigbee驅動、A/D採樣驅動、PWM輸出驅動、I/O 口和無線zigbee通信模塊中的協議棧進行 初始化，並加入由主控節點建立的zigbee網路。路燈節點通過zigbee網路接收來自主控節 點的路燈控制命令，接下來對該命令進行判斷如果收到的命令類型為0x65，則打開路燈； 如果收到的命令類型為0x66，還需要判斷收到的命令數據包中的數據內容裡是否含有本路 燈的編號，若是含有本路燈的編號則打開路燈；如果收到的命令類型為0x5a，則關閉路燈； 如果收到的命令類型為0x5b，則還需判斷收到的命令數據包裡是否含有本路燈的編號，若 是含有本路燈的編號則關閉路燈；如果收到的命令類型為0x33，則按照命令數據包裡設定 的亮度值調節路燈的亮度；如果收到的命令類型為0x35，則還需要判斷收到的命令數據包 裡是否含有本路燈的編號，若是含有本路燈的編號則按照命令數據包裡設定的亮度值調節 路燈的亮度。路燈節點每十分鐘通過A/D轉換器採集本路燈的電流。如果採樣得到的電流 值大於零，則路燈為開燈狀態，再根據電流值的大小確定路燈亮度，電流值與路燈亮度成正 比；如果採樣得到的電流值等於零，則路燈為關開燈狀態。把採集到的路燈狀態存儲，同時 通過zigbee網絡將這些信息發送給主控節點。
權利要求
城市路燈節點控制方法，其特徵在於該方法包括如下步驟步驟(1)初始化路燈節點中微處理器模塊的zigbee驅動、A/D採樣驅動、PWM輸出驅動和I/O口，初始化無線zigbee通信模塊中的協議棧，加入由主控節點所建立的zigbee網絡；步驟(2)路燈節點中的無線zigbee通信模塊接收來自主控節點的命令，微處理器模塊判斷當前的命令類型，所述的命令類型為開燈命令或關燈命令或亮度調節命令；命令數據包結構由8位命令類型、8位命令長度、N位數據內容和8位CRC校驗碼組成，其中N位數據內容包括路燈編號和該路燈的設定亮度值，路燈編號佔16位，路燈的設定亮度值佔8位，N的大小由需控制的路燈數決定；如果當前的命令類型為開燈命令，且存儲中的路燈狀態為開燈狀態，則跳轉至步驟(3)；如果當前的命令類型為開燈命令，且存儲中的路燈狀態為關燈狀態，則判斷該命令為全部開燈命令或是部分開燈命令；如果是全部開燈命令，則通過微處理器模塊中的I/O打開本路燈，如果是部分開燈命令，則判斷部分開燈命令數據包中的數據內容，若數據內容中有本路燈的編號，則通過微處理器模塊中的I/O打開本路燈；若沒有本路燈的編號，則保持路燈原來的狀態；如果當前的命令類型為關燈命令，且存儲中的路燈狀態為關燈狀態，則跳轉至步驟(3)；如果當前的命令類型為關燈命令，且存儲中的路燈狀態為開燈狀態，則判斷該命令為全部關燈命令或是部分關燈命令；如果是全部關燈命令，則通過微處理器模塊中的I/O關閉本路燈，如果是部分關燈命令，則判斷部分關燈命令數據包中的數據內容，若數據內容中有本路燈的編號，則通過微處理器模塊中的I/O關閉本路燈，若數據內容中沒有本路燈的編號，則保持路燈原來的狀態；如果當前的命令類型為亮度調節命令，且存儲中的路燈狀態為關燈狀態，則跳轉至步驟(3)；如果當前的命令類型為亮度調節命令，且存儲中的路燈狀態為開燈狀態，則判斷該命令為全部亮度調節命令或是部分亮度調節命令；如果是全部亮度調節命令，則按照命令中設定的亮度調節路燈亮度，調節微處理器模塊中的PWM佔空比使得路燈亮度與設定的亮度相等；如果是部分亮度調節命令，則判斷部分亮度調節命令數據包中的數據內容，若數據內容中有本路燈的編號，則按照命令中設定的亮度調節路燈亮度，調節微處理器模塊中的PWM佔空比使得路燈亮度與設定的亮度相等；若數據內容中沒有本路燈的編號，則保持路燈原來的狀態；步驟(3)微處理器模塊的A/D在設定的周期內採集當前路燈的電流，確定路燈的狀態並存儲；路燈狀態確認的具體方法為如果採樣得到的電流值大於零，則路燈為開燈狀態，再根據電流值的大小確定路燈亮度，電流值與路燈亮度成正比；如果採樣得到的電流值等於零，則路燈為關開燈狀態；步驟(4)重複步驟(2)和步驟(3)保持路燈節點處於受控制狀態。
全文摘要
本發明涉及一種城市路燈節點控制方法。現有的路燈控制主要依賴於人工，且不能根據實際情況進行亮度的調節以節約能耗。本發明方法首先初始化路燈節點中的微處理器模塊和無線zigbee通信模塊中的協議棧；其次判斷當前路燈接受到命令類型，命令類型包括開燈命令、關燈命令和亮度調節命令，每個命令中又包括路燈編號和該路燈的設定亮度值，根據上述三種命令類型微處理器模塊作不同的處理；最後微處理器模塊的A/D在設定的周期內採集當前路燈的電流，確定路燈的狀態並存儲。本發明方法靈活控制路燈的打開、關閉和亮度，使路燈的控制智能、快捷、簡單；減少路燈管理投入的同時降低了能耗。
文檔編號H05B37/02GK101917797SQ20101022898
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月16日 優先權日2010年7月16日
發明者任彧 申請人:杭州電子科技大學