一種城市路燈移動手持設備控制方法
2023-06-01 16:38:21 1
專利名稱：一種城市路燈移動手持設備控制方法
技術領域：
本發明屬於電子信息技術領域，具體涉及一種城市路燈移動手持設備控制方法。
背景技術：
隨著我國城市建設、小城鎮建設的速度越來越快，城市照明建設作為體現城市形 象的作用日益明顯，同時城市照明的管理範圍日益擴大；城市的快速發展對道路照明以及 景觀照明提出了更高、更新的要求，這就使得城市照明的管理難度越來越大，運營成本也在 不斷提高，同時城市路燈照明系統中存在大量的電能浪費情況。傳統的控制方法以分散時控方式為主，即在路燈配電箱中安裝定時器，按預定的 時間自行開/關燈；而有些景觀燈開關通常是人工手動控制方法。傳統的方法既不能及時 調整開/關燈的時間，更無法及時反映照明設施的運行情況，並且故障率高、維修困難。隨 著城市的不斷發展，控制範圍越來越大，傳統的控制方法無法及時反映照明設施的運行情 況，使得維修工作十分被動。運行過程中的故障只有等待巡視人員到達現場才能發現，或者 被動地等待市民的電話反映，因此難以做到及時維修。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術的不足，提出了 一種城市路燈移動手持設備控制方法。本發明所使用的硬體包括微處理器模塊、zigbee射頻模塊、電源管理模塊、觸控螢幕 模塊、IXD顯示屏模塊和存儲器模塊。微處理器模塊分別與zigbee射頻模塊、IXD顯示屏模 塊、觸控螢幕模塊和存儲器模塊連接，電源管理模塊為整個系統提供穩定電流。微處理器模塊採用ST公司的STM32F103VCT6低功耗處理器，用於控制zigbee射 頻模塊與路燈節點的通信，並對路燈節點的數據進行分析與處理。zigbee射頻模塊採用SPZB260模塊，用於實現移動手持設備與路燈節點間的通 信。該模塊通過SPI接口與STM32F103VCT6處理器互連，支持2. 4GHzzigbee/IEEE802. 15. 4 標準，可通過自定義的通信協議與路燈節點進行數據和控制信息的傳輸。電源模塊使用3. 7V，2800MA鋰電池供電，通過TI的TPS61221電源晶片穩壓成 3. 3V給系統供電，非常適用於可攜式電子設備的緊湊設計。同時通過STM32F103VCT6的ADC 對鋰電池的電壓進行檢測，能實時顯示電量，並在電量不足時報警，提醒操作者及時保存數 據。電池容量能根據用戶需求做出設當的調整，以保證操作者戶外長時間使用。存儲器模塊使用三星的NAND FLASH系列晶片，通過FSMC控制總線與 STM32F103VCT6進行通信，FLASH容量可以根據道路上燈的多少進行更換，最大可擴展至 8GB,能滿足各種道路的需求，方便存儲路燈信息。觸控螢幕模塊使用具有低功耗和高速率等特性的ADS7843晶片，ADS7843是TI公 司生產的四線電阻觸控螢幕轉換接口晶片。它是一款具有同步串行接口的12位取樣模數轉 換器。在125KHz吞吐速率和2. 7V電壓下的功耗為750 μ W，而在關閉模式下的功耗僅為0. 5 μ W，節能省電，使設備能更長時間的操作。IXD顯示屏模塊採用夏普3. 5寸262Κ色(18位色)帶背光TFT屏，該屏解析度 為 320X240，其驅動晶片為 SSD2119，通過 STM32F103VCT6 的 FSMC 總線中的 MPU Parallel 8080-series Interface與STM32F103VCT6通信，顯示效率高，能滿足用戶操作需要。本發明首先需要初始化硬體驅動程序，包括微處理器模塊的驅動、觸控螢幕模塊驅 動、LCD顯示屏模塊驅動和zigbee射頻模塊中的協議棧。本發明中具有GUI系統，它的作 用是在顯示屏上顯示相關信息的圖形用戶界面，該GUI系統採用實驗室自主開發的輕量級 的、支持嵌入式設備的HGUI系統，使移動式手持設備界面友好、運行穩定。而且需要完成的 操作可以通過觸控螢幕輸入，使操作非常方便。本發明方法的步驟步驟⑴路燈移動手持設備申請加入zigbee網絡。具體是該設備首先向 zigbee網絡中的主節點路燈發送加入網絡請求命令，主節點路燈收到此命令進行判斷，如 果滿足設定的條件，則允許該設備加入，並向該設備發送網絡標識(panID)、設備網內地址 (nodeID)；如果不滿足設定的條件，則等待該設備再次發送加入網絡請求命令。步驟(2)路燈鎖定在進行路燈鎖定之前，工作人員需要手持本移動手持設備站 在距離目標路燈最近的區域，表示欲鎖定和控制該節點路燈，按下設備上的路燈鎖定按鍵， 若反饋回來鎖定成功，那麼即可進行相應的路燈控制操作。按下路燈鎖定鍵，激活手持設備鎖定功能，手持設備執行以下步驟1)該設備廣播發送鎖定(LOCK)命令，命令中包含覆蓋半徑radius。2) zigbee網絡中節點路燈的無線zigbee模塊收到該設備的廣播命令後，產生 一個L0CK_REPLY應答，該應答包括網絡標識、節點類型、節點狀態、接收的信號強度指示 (RSSI)；所述的節點類型包括路由器和協調器。3)該設備接收到設定覆蓋半徑範圍內的廣播應答，根據指定的鎖定策略，選擇待 鎖定的節點路燈。所述的鎖定策略如下設計a 根據信號強度指示進行鎖定，RSSI值越大，代表節點路燈離手持設備越近，節 點路燈越有可能是待鎖定的節點路燈。b 待鎖定的節點路燈的類型是路由器。c 待鎖定的節點路燈所在的網絡與該設備處於同一網絡。解鎖時，只需要走到預配置的另外一個燈下，按下鎖定鍵，即鎖定下另外的路燈， 原路燈就自動解鎖了。步驟(3)修改節點路燈的網絡參數因為出廠設置的物理路燈號都為0x00，所以 主要是修改路燈的物理路燈號，物理燈號是路燈所在物理位置的編號，通過此編號可確定 路燈的實際位置，當發現路燈損壞時通過此編號可以方便查找到路燈。具體方法是，路燈移 動手持設備配置節點路燈的物理路燈號，然後通過無線zigbee模塊發送到待鎖定的節點 路燈，節點路燈將更新物理路燈號。步驟(4)查看並設置節點路燈狀態信息在路燈移動手持設備中設置節點路燈信 息查看命令，該命令主要應用ezspSendUnicastO函數實現，並通過無線zigbee模塊發送 到已鎖定的節點路燈，等待該鎖定的節點路燈的反饋信息，反饋信息包括開關狀態、損壞信息、輸入電流、輸出電流和路燈亮度，當反饋信息發送至路燈移動手持設備後，上述信息將 反映在該設備顯示屏上。路燈移動手持設備也可以設置路燈狀態，該設備設置開/關燈命 令或亮度調節命令，通過無線zigbee模塊發送到被鎖定的節點路燈，可以控制被鎖定的節 點路燈的開關和亮度。步驟(5)對節點路燈進行測試目前有兩種測試方法，一種測試是使節點路燈產 生閃爍效果，具體方法是路燈移動手持設備通過無線zigbee模塊周期性地向已鎖定的節 點路燈交替發送開燈命令和關燈命令，這樣節點路燈就會交替的開關，產生閃爍的效果，當 然可以設定更小的時間間隔使閃爍加快；另一種測試是使節點路燈產生漸變效果。具體方 法是路燈移動手持設備設置一組節點路燈亮度調節命令，設定的亮度值由大到小，通過無 線zigbee模塊將這組命令發送至已鎖定的節點路燈，已鎖定的節點路燈收到該組命令並 順序執行該組命令中的所有命令，執行的效果是路燈由亮逐漸變暗。路燈測試可以檢測出 路燈是否損壞、網絡是否通暢等。本發明相對於現有技術，具有以下有益效果本發明基於zigbee無線通信方式設計的移動手持設備，可將路燈實時採集到的 信息，如開關狀態、損壞信息、輸出百分比、變壓器溫度、輸入/輸出電流、輸入/輸出電壓 等，通過zigbee無線通信的方式將採集到的數據發送至該移動手持式設備；同時路燈節 點可接收手持式設備發出的控制指令，並根據指令要求進行相關的操作(包括分配物理燈 號、路燈測試等)。具體來說，在zigbee路燈無線網絡中引入手持設備，有以下優勢1.路燈控制簡單靈活。若要控制或測試一盞路燈，只需要手持本發明走到待操作 路燈燈下，即可完成對該燈的鎖定。通過手持設備高效率、界面友好的GUI系統，可以輕鬆 完成對鎖定路燈的控制和測試。2.系統魯棒性強。能滿足城市突發狀況時的路燈照明要求；在伺服器端無法操 作路燈網絡時，起到臨時性的城市路燈開關燈需求，增強了系統的健壯性；同時，解決了 zigbee網絡在出廠設置一致時建網時的網絡ID衝突。3.適用範圍廣泛。本移動式手持路燈管理設備可適用於任何採用zigbee無線路 燈組網的城市路燈系統，一個手持式路燈管理設備便可以管理一個城市內所有道路上的所 有路燈。4.數據處理速度快，功能強。本發明使用32位高性能的STM32F103VCT6作為處理 器，該MCU集成了 ARM CortexM3內核，具有強大的數據處理能力，同時增強了系統可靠性並 有利於今後的系統升級和功能更新。5.電路結構清晰，工作穩定可靠。節點設備各功能模塊和接口定義清晰，其中 STM32F103VCT6處理器作為整個節點設備的控制中心，協調各功能模塊完成數據的通信、處 理及傳輸功能。6.維護成本低相對於現有的路燈管理方式，該方式提高了路燈管理和維護者的 工作效率，實現了一站式的無紙化辦公，即節約了電費，又降低了人力成本。
圖1是本發明的硬體結構示意圖2是本發明的工作時序示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明作進一步說明下面結合附圖對本發明提供的基於zigbee的路燈移動手持設備作進一步描述。如圖1所示，該硬體設備包括電源管理模塊1、微處理器模塊2、TFT-IXD模塊3、觸 摸屏模塊4、zigbee射頻模塊5 (選用SPZB260)、存儲器模塊6、按鍵模塊7和USB模塊8。 TFT-LCD模塊3、觸控螢幕模塊『zigbee射頻模塊5 (選用SPZB260)、存儲器模塊6、按鍵模塊 7和USB模塊8構成外設。電源管理模塊包括一塊3. 7V的鋰電板1-2，經過TPS61221為核心的電壓轉換電 路模塊1-3，穩壓為3. 3V給上述所有模塊供電。手持設備可通過BQ2057晶片1_1對鋰電 板1-2進行充電，該晶片是美國TI公司生產的先進鋰電池充電管理晶片，非常適用於便攜 式電子儀器的緊湊設計。微處理器模塊採用STM32F103VCT6微處理單元。ST公司的STM32F103VCT6微處理 晶片基於ARM Cortex TM-M3內核、哈佛總線結構，其控制器具有強大的處理能力和豐富的 片內外設。在待機模式下，典型的耗電值僅為2UA，非常適合電池供電的手持式設備應用； 該晶片內部集成48K的RAM和256K的FLASH，可以滿足一般條件下需求。其中，微處理器 模塊通過SPIl與觸控螢幕晶片ADS7843進行通信，ADS7843是基於四線的電阻式觸控螢幕，完 成了對觸摸事件的響應；通過FSMC控制總線讀寫K9WAG08U1A FLASH晶片(存儲器模塊)， FLASH晶片用於從上位機導入數據；無線zigbee模塊採用ST公司的SPZB260，集成了最新 的zigbee 2007 Pro協議，通過SPI2接口與STM32進行通信；LCD顯示屏採用集成了電源 電路設計、門驅動和源驅動晶片的SSD2119模塊，通過FSMC控制總線與STM32主晶片進行通信。圖2為本發明的工作時序示意圖。J0INNETW0RK表示手持設備通過 emberJoinNetworkO函數發送申請加入網絡請求，zigbee網絡中的主節點收到此命令後 進行回復，REPLY中包括本網絡的網絡標識(panID)和設備的網內地址；手持設備發送廣播 命令，zigbee網絡中的路燈收到該命令後反饋給手持設備鎖定路燈所需要的信息，手持設 備根據BR0AD_REPLY反饋的信息確定鎖定的路燈，這裡假設鎖定路燈A ；ASSIGN表示設置 路燈A的網絡參數，出廠設置的物理路燈號為0x00，根據路燈所在的物理位置設置此路燈 的物理路燈號，ASSIGN_REPLY表示設置完成後反饋給手持設備的確認信息，如果返回1則 表示成功，如果返回0則表示失敗；GET_INF0表示通過設置查看路燈狀態命令獲得路燈A 的工作狀態信息，GET_REPLY表示路燈A反饋的工作狀態，包括開/關狀態、損壞信息、輸入 電流、輸出電流、路燈亮度，這些信息會反映在本設備的顯示屏上；SET_INF0表示手持設備 設置路燈A的開/關和亮度值，SET_REPLY返迴路燈A按照手持設備要求完成操作後的結 果，返回值1表示成功，返回值0表示失敗；TEST表示對路燈進行測試，目前有兩種測試方 法，一種測試是使路燈產生閃爍效果，具體實施方式
是路燈移動手持設備每秒鐘通過無線 zigbee模塊向路燈A交替發送開燈命令和關燈命令，這樣路燈就會交替的開關，產生閃爍 的效果；另一種測試是使路燈產生漸變效果。
具體實施方式
是路燈移動手持設備設置一組 路燈亮度調節命令，設定的亮度值由大到小，通過無線zigbee模塊將這組命令發送出去，被鎖定路燈收到命令後執行的效果是路燈由亮逐漸變暗。TEST—REPLY返迴路燈A每執行完 一個命令後的結果，如果返回1則表示成功，如果返回0則表示失敗。通過路燈測試可以檢 測出路燈是否損壞、網絡是否通暢等。
權利要求
1. 一種城市路燈移動手持設備控制方法，其特徵在於該方法包括如下步驟 步驟(1)路燈移動手持設備申請加入Zigbee網絡；具體方法是路燈移動手持設備設 備首先向zigbee網絡中的主節點路燈發送加入網絡請求命令，主節點路燈收到此命令進 行判斷，如果命令滿足設定的條件，則允許該設備加入，並向該設備發送網絡標識和設備網 內地址；如果命令不滿足設定的條件，則等待該設備再次發送加入網絡請求命令； 步驟(2)路燈鎖定，具體方法為1)路燈移動手持設備廣播發送鎖定命令，該命令中包含覆蓋半徑；2) zigbee網絡中節點路燈的無線zigbee模塊收到廣播命令後，產生應答，該應答包括 網絡標識、節點類型、節點狀態和接收的信號強度指示；所述的節點類型包括路由器和協調器；3)路燈移動手持設備接收到設定覆蓋半徑範圍內的廣播應答，根據指定的鎖定策略， 選擇待鎖定的節點路燈；所述的鎖定策略如下設計a、根據信號強度指示進行鎖定，接收的信號強度指示值越大，代表節點路燈離手持設 備越近，節點路燈越有可能是待鎖定的節點路燈；b、待鎖定的節點路燈類型是路由器；C、待鎖定的節點路燈所在的網絡與路燈移動手持設備處於同一網絡； 步驟(3)修改節點路燈的網絡參數，具體方法為路燈移動手持設備配置節點路燈的 物理路燈號，然後通過無線zigbee模塊發送到待鎖定的節點路燈，節點路燈將更新物理路 燈號；步驟(4)查看並設置節點路燈狀態信息；查看節點路燈狀態信息的具體方法為在路燈移動手持設備中設置節點路燈信息查 看命令，通過無線zigbee模塊發送到已鎖定的節點路燈，等待該鎖定的節點路燈的反饋信 息，反饋信息包括開關狀態、損壞信息、輸入電流、輸出電流和路燈亮度，當反饋信息發送至 路燈移動手持設備後，上述信息將反映在路燈移動手持設備顯示屏上；設置節點路燈狀態信息的具體方法為路燈移動手持設備設置開命令、關燈命令或亮 度調節命令，通過無線zigbee模塊將上述命令發送到被鎖定的節點路燈，實現控制被鎖定 的節點路燈的開關或亮度；步驟(5)對節點路燈進行測試測試的方法有兩種，一種測試是使節點路燈產生閃爍 效果，另一種測試是使節點路燈產生漸變效果；使節點路燈產生閃爍效果的方法為路燈移動手持設備通過無線zigbee模塊周期性 地向已鎖定的節點路燈交替發送開燈命令和關燈命令；使節點路燈產生漸變效果的方法為路燈移動手持設備設置一組節點路燈亮度調節命 令，設定的亮度值由大到小，通過無線zigbee模塊將這組命令發送至已鎖定的節點路燈， 已鎖定的節點路燈收到該組命令並順序執行該組命令中的所有命令，實現使節點路燈產生 漸變效果。
全文摘要
本發明涉及一種城市路燈移動手持設備控制方法。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。本發明方法首先由路燈移動手持設備申請加入zigbee網絡；其次是對網絡內的路燈鎖定，鎖定策略如下根據信號強度指示進行鎖定，接收的信號強度指示值越大，代表節點路燈離手持設備越近，路燈越有可能是待鎖定的路燈；待鎖定節點路燈的類型是路由器；待鎖定路燈所在的網絡與該設備處於同一網絡；然後修改節點路燈的網絡參數，最後查看並設置節點路燈狀態信息。本方法使路燈的控制更加智能、快捷、簡單，減少路燈管理投入的同時降低了能耗。
文檔編號H05B37/02GK102006700SQ20101027208
公開日2011年4月6日 申請日期2010年9月3日 優先權日2010年9月3日
發明者任彧 申請人:杭州電子科技大學