基本信息
- 項目名稱：
- 基于ZigBee的太陽能路燈監(jiān)控裝置
- 小類：
- 信息技術
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 太陽能路燈和常規(guī)的路燈不同，各燈之間是相互獨立的，沒有線路連接，因此，難于用常規(guī)的方法對太陽能路燈的工作狀況進行有效的監(jiān)控。而另一方面，為了保證其正常工作，又需要對其工作狀況進行監(jiān)控。利用先進的ZigBee技術可以實現(xiàn)低成本、高可靠、功能強的分布式監(jiān)控系統(tǒng)，本項目就是利用ZigBee技術組建無線網絡實現(xiàn)一條線路中太陽能路燈工作狀態(tài)的全方位的監(jiān)控，然后再利用GPRS技術通過因特網將每條線路路燈的工作狀態(tài)傳送到監(jiān)控中心，實現(xiàn)對整個地區(qū)乃至整座城市所有太陽能路燈的集中監(jiān)控。
- 詳細介紹：
- 隨著地球資源的日益貧乏，基礎能源的投資成本日益攀高，各種安全和污染隱患可謂是無處不在。太陽能作為一種"取之不盡，用之不竭"的安全、環(huán)保新能源越來越受到重視，在人類追求新能源的同時，太陽能照明產品隨著太陽能熱水器普及之后應運而生。 國內太陽能路燈的研制已經達到了成熟階段，北京遠方動力、南方陽光、揚州博瑞等各種大小型生產廠家看到了隨之而來的市場和利益如同雨后春筍般迅速成長了起來。 隨著太陽能路燈的廣泛運用，隨之而來的一個問題開始困擾了太陽能路燈的施工部門和維修部門。由于產品的制作誤差或環(huán)境的影響，太陽能路燈也有偶爾故障的時候，但是每個太陽能路燈都是獨立的、分散的個體，也沒有人會一直照看著每一個路燈，有些路燈出故障后相關部門根本不能得知，這種情況下，這些壞的路燈會一直壞下去，嚴重影響了交通安全和城市的美化。 為了對太陽能路燈的工作狀態(tài)進行有效監(jiān)控，可以在路燈下加檢測電纜，將路燈組成一個監(jiān)控網，但是這樣首先要鋪設電纜，進行電纜溝的開挖、鋪設暗管、管內穿線、回填等大量基礎工程。然后進行長時間的安裝調試，這樣的施工量不亞于鋪設一組市電照明電路了。會使其結構過于復雜,成本高而不實用。 于是，開發(fā)安裝方便、成本適中的太陽能路燈的監(jiān)控系統(tǒng)得到了越來越多的重視和期待，我們提出的項目就是利用ZigBee無線技術與GPRS技術的結合解決太陽能路燈復雜的監(jiān)控問題。相比之下，無線監(jiān)控系統(tǒng)安裝方便，成本相對較低。只需在每個獨立的路燈上增加一個體積很小的ZigBee無線模塊就可以組成無線網絡監(jiān)控著每一盞路燈的使用情況，解決了太陽能路燈的故障監(jiān)測，路燈的亮、滅控制和照明時間的調整控制等難題。 太陽能路燈被越來越普遍地推廣，其監(jiān)控系統(tǒng)也必須有相應的配套，以保證其正常運行。所以研制太陽能路燈zigbee無線監(jiān)控產品，有著廣闊的應用前景。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 本作品是利用ZigBee技術實現(xiàn)太陽能路燈工作狀態(tài)的全面監(jiān)測和控制，以保證其正常工作的。該方案是在各太陽能路燈上安裝ZigBee節(jié)點模塊，利用ZigBee技術的網絡通信能力實現(xiàn)工作數(shù)據(jù)的采集和傳輸，對太陽能路燈工作的若干參數(shù)進行檢測和控制，其主要技術關鍵和特點如下： 1、絕大部分采用先進的SOC（片上系統(tǒng)）實現(xiàn)，以最大限度地縮小體積、降低成本、提高可靠性； 2、設計可靠、簡單的路由算法和數(shù)據(jù)融合方法； 3、軟件采用混合語言編制程序，減小代碼長度、提高可靠性，降低對MCU性能的需求。 4、除用于太陽能路燈監(jiān)控外，還可用于石油輸送管道等的監(jiān)控。 本項目開發(fā)了包括能檢測太陽能路燈正常照明與否、太陽能電池電壓正常與否，蓄電池電壓正常與否、能自動組網聯(lián)網控制的子模塊以及總控中心模塊。本項目攻關的技術關鍵是若干節(jié)點的自動組網和數(shù)據(jù)融合算法，目標是研制出監(jiān)控子節(jié)點和中心控制模塊、監(jiān)控中心的監(jiān)控軟件等。 其主要經濟技術指標如下： 1、符合zigbee協(xié)議的協(xié)調器和路由器，實現(xiàn)自動組網和聯(lián)網控制； 2、低成本。子模塊僅三百元左右； 3、開發(fā)出模塊化的、具有自主知識產權的通信軟件； 4、設計實現(xiàn)網絡連接的路由算法； 5、每個節(jié)點可以監(jiān)測的模擬量：太陽能電池電壓，蓄電池電壓，路燈工作電流； 6、可以實現(xiàn)的控制：路燈的開、關，亮度調節(jié)。
科學性、先進性
- ZigBee技術是最新的短距離無線網絡技術，由于其成本低、工作可靠、安全性高，有著十分廣泛的應用，在短距離無線網絡方面具有突出的優(yōu)勢，將該技術應用于太陽能路燈的集中監(jiān)控可以很好地解決各太陽能路燈之間的數(shù)據(jù)傳輸和集中。再結合GPRS技術實現(xiàn)更大范圍內、多條線路的集中監(jiān)控，可以有效地解決太陽能路燈工作的可靠性，提高其使用效率。同時由于ZigBee技術的無線發(fā)射功率低，使用免申請的ISM頻段，電磁干擾極小，不會對其它通信系統(tǒng)帶來影響，本項目中采用TI公司生產的ZigBee收發(fā)器，功能強、體積小，包含了AD轉換器、串行接口等，以最低的成本實現(xiàn)ZigBee監(jiān)控節(jié)點。遠距離的通信利用了GPRS技術，使用成本低、覆蓋范圍廣。綜上所述,利用ZigBee技術與GPRS技術的結合實現(xiàn)較廣闊范圍內太陽能路燈的集中監(jiān)控問題,具有先進性和實用性。
獲獎情況及鑒定結果
- 2009年6月獲湖北省第七屆“挑戰(zhàn)杯·青春在WO”大學生課外學術科技作品競賽一等獎。
作品所處階段
- 試制已完成，即將投入實用。
技術轉讓方式
- 技術合作。
作品可展示的形式
- 實物展品。
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 利用低功耗，低成本的ZigBee技術實現(xiàn)太陽能路燈的工作狀態(tài)監(jiān)控具有以下優(yōu)點： （1）省電：兩節(jié)五號電池可使用長達五年到八年左右的時間。再加上路燈本來具有太陽能供電設備，所以能源的供應和消耗在zigbee技術上不是問題。 （2）可靠：采用了碰撞避免機制。Zigbee技術采用了CSMA-CA技術，避免了無線數(shù)據(jù)的碰撞，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴? （3）成本低：其他的監(jiān)控產品價格可能是zigbee模塊的好幾倍甚至十幾倍。 （5）安全：ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權功能，加密算法采用AES-128，各種應用可以靈活確定其安全屬性。 本作品成功地利用ZigBee技術的無線網絡功能實現(xiàn)對太陽能路燈工作狀態(tài)的監(jiān)測和控制，解決了太陽能路燈的故障監(jiān)測，路燈的亮、滅控制和照明時間的調整控制等難題，技術先進，功耗低，成本低，性能好，安全可靠，對于促進太陽能路燈的廣泛應用，節(jié)約能源有十分重要的作用，具有較大的應用價值和經濟效益，市場需求較大，每年至少可創(chuàng)幾百萬元的經濟效益。
同類課題研究水平概述
- 目前，國外的路燈無線監(jiān)控技術已經成熟，他們的產品不僅僅可以監(jiān)控路燈的好與壞，甚至可以做電池保護、調光，和聯(lián)網聯(lián)控，并且他們的產品已經得到了十分廣泛的應用。但是在國內這方面的產品甚少，有些監(jiān)控產品也是利用視頻技術或純粹的GPRS技術去監(jiān)控，這樣需要花費巨大的成本，失去了使用太陽能路燈本質的意義。 另一方面,作為一種新型的短距離無線網絡技術的ZigBee技術及其應用研究方興未艾，出現(xiàn)了利用ZigBee實現(xiàn)家用三表的遠程抄表方案，應用于工業(yè)數(shù)據(jù)采集、無線傳感器網絡、分布式溫度監(jiān)測、家庭自動化等各種應用，但將ZigBee技術應用于太陽能路燈監(jiān)控的還未見報道。
