文章针对LED 路灯与多通道传感器与IEEE802.15.4 的ZigBee 无线自组网技能相互合作，能实时回来各路灯的状况信息和检测各种路灯毛病，并及时经过GSM 通讯模块反应毛病信息到服务器操控节点，完结了大规模路灯照明体系的会集操控与保护，极大降低了运维本钱。经过上位机的路灯办理软件，便利办理人员操作运用。
0 导言
城市智能LED照明体系是智能交通体系重要组成部分。运用智能物联网技能能够有用进步怎么节省动力，进步路灯动力的运用率并对路灯进行自动化、智能化的办理等急需解决的问题。
ZigBee 技能以其低功耗、通讯牢靠、网络容量大等特色为路灯自动操控范畴供给了较适宜的解决方案。而依据ZigBee 自组网的LED 智能照明操控体系是将ZigBee 在短间隔无线传输的优势与LED 照明寿命长和节能的优势相结合。具有安全、智能、便于操控、便利保护等特色。
本文提出了一种依据物联网技能的交通照明操控体系。运用用ZigBee 技能与新式传感器、功率操控器及LED 路灯相结合，完结对城市路灯照明体系的会集监控。
1 体系规划方案
对路灯来说，其照明作用是最主要的，其它传感器是为了辅佐路灯而规划的，用来完结更好的照明作用或削减不必要的资源糟蹋。因而，传感器的挑选比较要害。本体系触及的传感器有人体热释电红外传感器、tsl2561 亮度传感器。路灯节点主要由LED灯具、蓄电池、LED 稳压电路、毛病检测电路、微操控器、ZigBee无线数传模块及其它外围传感器模块构成，体系的全体结构如下图1 所示。
本体系路灯的作业形式共三种：分别为白日形式、夜晚形式和午夜形式。在主控渠道进行作业形式的挑选，作业形式由外界环境来设定。
白日正常形式下，当环境亮度强到必定光强值时，不再需求路灯照明，此刻路灯将处于封闭状况；特别情况下，如阴雨或大雾气候时，只需在主控渠道进行设置，使路灯翻开，即可应对各种突发景象。
夜晚形式下，路灯展依据设定的光强值进行判别，当环境亮度小于所设定的光强时，路灯敞开，并将路灯的状况经过无线数传模块发送到主控渠道，在主控渠道的界面上就可随时观测路灯状况。一旦此刻路灯忽然封闭，将会完结自检功用，将检修的信息发送到主控渠道，主控渠道经过对这些数据进行剖析，可将有问题的路灯信息经过GSM 模块发送到路灯修理人员的手机上，以完结路灯的及时保护。
在午夜形式下，主控渠道会依据电脑体系时刻守时封闭路灯，以节省电能。主控渠道的硬件结构如下图2 所示。
2 体系硬件规划
2.1 操控部分
2.1.1 主操控器单元
主控渠道用LCD12864 液晶辅佐显现路灯实时状况信息。中央处理器用Arduino MEGA2560 单片机处理路灯实时数据信息。
MEGA2560 的处理器中心是ATmega2560，一起具有54 路数字输入/ 输出口（其间16 路可作为PWM 输出），还具有16 路模仿输入，4 路UART 接口，选用16MHz 的晶体振荡器，兼容Arduino UNO 规划的扩展板。片上资源能够满意单路灯节点照明的需求，并为后续在路灯上开发新运用供给了较大的挑选空间。
2.1.2 毛病监测
本体系是经过路灯外部传感器合作微操控器来操控路灯的状况，因而路灯毛病的监测也更为杂乱。要完结长途毛病监测，需求可正常作业的无线模块，若不能监测到无线模块传回的数据，则问题或许呈现在供电或模块损坏上。
核算公式为：checkDATA = 0xFF – （type） – （DATA）
路灯呈现毛病时会向主控渠道发送相似数据：
主控渠道对收到的数据进行核算，将收到帧数据的后三个字节的值求和，并进行判别，若为0xFF，则该帧数据有用；反之，该帧数据无效。经过简略的核算和判别就可知道信息来历与信息数据以及信息的正确性。这样便可大大的进步数据的牢靠性与稳定性。
2.1.3 毛病报修
本体系选用华为公司的GTM900C 无线通讯模块来反应毛病信息，这是一款两频段GSM/GPRS 无线模块，支撑规范AT 指令及增强的AT 指令，可供给丰厚的语音和数据业务等，支撑Text 和PDU 格局的SMS（Short Message Service，短消息），可经过UART接口与单片机通讯。
路灯办理人员经过液晶显现屏可知道当时路灯状况。若路灯呈现毛病，微操控器将剖析反应回来的信息，将有毛病的路灯信息显现在液晶显现屏上，并向指定的手机号码发送短信，奉告毛病路灯信息。路灯保护人员经过短信即可知道路灯毛病的原因，这将削减修理时刻，进步修理功率。
2.2 无线通讯（ZigBee） 模块
本体系ZigBee 模块选用的是DIGI 公司出产的XBee S2 模块，该模块是一款超小型但功用完善的ZigBee 收发器，其接口简略，易于运用，具有防水、防雷和防冲击的功用，而且能够满意室外各路灯间的间隔要求。是一款把ZigBee 协议内置进Flash里的ZigBee 模块，其内部现已包含了一切外围电路和完好协议栈，能够当即投入运用。PC 上有专门的装备东西X-CTU，选用串口和用户产品进行通讯，并能够对模块进行发射功率，信道等网络拓扑参数的装备，运用起来简略方便。本项目中XBee 模块经过UART 接口直接与MEGA 2560 操控器的串口0 相应管脚穿插相连。
XBee 模块的通讯体系原理结构如下图3 所示：
2.3 传感器模块
路灯上选用热释电红外传感器来检测有无行人，行人检测原理如下图4 所示。热释电红外传感器具有本钱低、无需发射源、灵敏度高、可活动装置等特色。实践运用中，在传感器前加菲涅尔透镜能够进步承受的灵敏度，添加检测间隔和规模。试验证明，热释电红外传感器不加菲涅尔透镜时检测间隔为2m ；而配上菲涅尔透镜后检测间隔可到达7m 以上。
路灯上的亮度检测传感器选用TAOS 公司推出的第二代光强数字转化芯片TSL2561，其具有高速、低功耗、宽量程、可编程灵敏装备等长处。而且具有直接的I2C 接口，将光照强度转化成数字信号输出。
3 体系软件规划
3.1 下位机软件结构
路灯节点的微操控器操控XBee 模块与主控渠道坚持实时信息沟通结构如图5 所示。路灯开灯条件为亮度低于设定值且在路灯旁有人经过期，则会自行翻开路灯。当路灯呈现毛病时，单片机便自行发送毛病信息，及时奉告路灯保护人员。
3.2 上位机软件结构
PC 机服务器选用QT 编写程序，选用QT 是因为其可移植性高和利于编写杰出人机界面的特色。本软件结构如图6所示，以实时数据库为中心来完结功用，它要求能够实时地从和谐器获取数据，进行运算、显现、毛病报警等。该体系办理软件有如下一些主要功用：主界面是对路灯的实时观测，反应路灯的状况、运转时刻、环境光强、功耗等实时信息。
4 试验成果
制作了4 个路灯节点模型，在小规模进行模仿试验，经过PC智能路灯办理软件长途操作能够完结三种形式的要求，并实时监测路灯信息，反应给PC 软件。
5 结束语
文章介绍了依据MEGA 2560 微操控器的智能LED 路灯操控体系，运用XBee S2 自组网与GSM 移动通讯相结合的通讯网络来完结智能无线监测路灯的功用，并自己规划开发了路灯办理软件。
