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《基于nrf401无线通信芯片分布式智能城市路灯监控系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、2009年网络安全、无线通信和可信计算国际会议基于nRF401无线通信芯片分布式智能城市路灯监控系统YuCHEN,ZhaoyuLIU郑州航空工业管理学院中国郑州电子信箱：chenyu@zzia.edu.cn摘要：传统路灯照明系统的控制有低效率、高成本和难监视等缺点,因此,它不符合现代城市的要求。为了实现实时分布式远程城市路灯状态的自动控制,我们介绍一种基于单片机技术、电力载波通信和无线通信技术等的无线网络城市路灯远程智能监控系统。系统由上层电脑,主控制器,各个终端控制器组成。上层PC控制主控单片机MSP430F19,传送控制指令给现场控器,MSP430F14
2、9通过nRF401无线收发器控制照明灯具开关相应变化的状态。上层PC能有效实现实时无线远程照明设备的控制。通过实验,传输距离可以最高达到1000m。此外,我们设计的照明监控设备,可以保证路灯在通信网络出现故障时自动熄灭。关键词：路灯监控；MSP430F149;nRF401;无线通讯;AT89C51单片机；电力载波I.简介路灯照明是城市基础设施的一部分,它在交通安全、社会保障、人们生活、城市外观风格和特点,以及使整个城市的力量和成熟的程度上发挥着越来越重要的位置,。传统的路灯控制采用时间控制器或变压器(配电箱)来实现分布式控制,具有恶劣的集中管理,高故障率的缺
3、点。由于没有远程数据采集和通信功能,路灯管理无法实时实现,所以,灯的工作、操作结果等不能集中监控、记录、和静态处理,通常不能得到及时的维护。本文基于单片机技术、无线网络通信技术等在分析传统路灯监控系统的缺点基础上，通过研究工作原理、实验,和特性等，介绍了一种远程监控路灯系统。该系统实现了按需照明,并且能够监控报警，从而实现远程路灯监控,并具有较强的可行性。[1]II.系统的组成及原理系统由各盏灯监控终端控制器设备、路灯监控中心站和上层电脑等组成。每个路灯监控中心站与工作中心站通过无线传输通信,中心站通过RS232/485或USB接口或以电汇方式与上层电脑通信
4、。根据不同的地理分布状况,各项工作的中心站与一个或多个工作奴隶站通过无线通信进行连接。上层PC通过与终端设备通信获得照明设备的开关状态。工作中心站通过RS232/485或USB总线接口与上层电脑通信。上层电脑实时显示区域照明设备状态。每盏灯终端控制器可以通过上层电脑实现照明灯具启动或关闭,是因为路灯距离远,我们可以使用电力载波线传播媒介作为监控中心站的数据采集设备。也就是说,在中心站连接后,然后通过接口连接上层电脑,可适合城市大规模领域需要和实现远程数据传输。分布式网络结构原理表现为图1。图1.分布式路灯监控系统结构每个监控终端低层电脑可以自己设置路灯工作信
5、息或通过上层PC下载控制模式,如时钟日历,打开/关闭时间等。上层电脑可以控制每盏路灯工作状态,监视中心站的节点可以通过各个节点间的无线跳跃通信传送指令给上层电脑;每个路灯节点控制自己的工作信息,通过电力载波线实现故障报警;如果一些路灯灯节点故障,越过这个节点通信作为反馈信息反馈给控制中心和上层电脑。单片机MSP430F149作为监控中心站控制器;上层电脑通过RS232/485或USB总线与工作中心站通信和实现信息交换,这会响应整个系统监测和管理。监控中心站控制器接收各种操作控制命令和上层的电脑设置的参数，各个区域的路灯控制器根据控制方案收集开关分析和实现远程
6、控制。上层电脑通过RS485或USB总线接口连接中心工作站;通过工作奴隶站上传监测数据获得和存储监视数据。下载控制模式以避免因为网络故障出现系统失控的现象。此外,每一个路灯控制器具有低强度检测模块的能力,可根据白天黑夜实现自动离合。I.硬件电路设计中心站路灯监控系统控制器采用美国TI公司的MSP430F149单片机;它是一种低功率混合信号控制器,它具有RSIC16位结构、16位寄存器、CPU具有持续发生器。在CPU的运行中,如果出错,数据转换操作会自动启动,保证系统正常工作。如果程序错误,我们可以设置监视器来解决它。在程序快速运行时,监视器可能出现溢流情况,
7、监视器会产生重置信号,使系统重启,即可保证系统运行的稳定性。A.单盏灯监测设备单盏灯监控终端开关的主要功能是灯开关控制,收集灯的实时工作信息以及与监控中心站控制器的通信,它的硬件模块框架图表现为图2。图2.单盏灯监控系统结构.ISL29000工作照明强度范围在1到10000之间,可以把它转化成电流；输出的电流是二极管接受的照明强度成正比。输出电流被转换成电压,通过A/D转换计算外界环境的亮度、单片机判断路灯开关。通过照明强度监控模块,系统即可实现自动控制路灯开关,以避免通讯失败。低层电脑通过设定数字港口代码可以得到各位路灯终端地址,实现继电器驱动开关状态,以
8、及通过使用电流变压器获取灯的工作状态信息。单盏灯采用
