題-1_100_100.jpg)
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(shù)
- 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(shù)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(shù)組建無線網(wǎng)絡(luò)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(shù)通過因特網(wǎng)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(chǔ)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(chǎn)品隨著太陽能熱水器普及之后應(yīng)運而生。 國內(nèi)太陽能路燈的研制已經(jīng)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(chǎn)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(chǎn)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(guān)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(wǎng)，但是這樣首先要鋪設(shè)電纜，進行電纜溝的開挖、鋪設(shè)暗管、管內(nèi)穿線、回填等大量基礎(chǔ)工程。然后進行長時間的安裝調(diào)試，這樣的施工量不亞于鋪設(shè)一組市電照明電路了。會使其結(jié)構(gòu)過于復(fù)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(shù)與GPRS技術(shù)的結(jié)合解決太陽能路燈復(fù)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(wǎng)絡(luò)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(diào)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(yīng)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(chǎn)品，有著廣闊的應(yīng)用前景。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 本作品是利用ZigBee技術(shù)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(shù)的網(wǎng)絡(luò)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(shù)關(guān)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(shè)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(wǎng)聯(lián)網(wǎng)控制的子模塊以及總控中心模塊。本項目攻關(guān)的技術(shù)關(guān)鍵是若干節(jié)點的自動組網(wǎng)和數(shù)據(jù)融合算法，目標(biāo)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(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)如下： 1、符合zigbee協(xié)議的協(xié)調(diào)器和路由器，實現(xiàn)自動組網(wǎng)和聯(lián)網(wǎng)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(chǎn)權(quán)的通信軟件； 4、設(shè)計實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)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(guān)，亮度調(diào)節(jié)。
科學(xué)性、先進性
- ZigBee技術(shù)是最新的短距離無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，由于其成本低、工作可靠、安全性高，有著十分廣泛的應(yīng)用，在短距離無線網(wǎng)絡(luò)方面具有突出的優(yōu)勢，將該技術(shù)應(yīng)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(jié)合GPRS技術(shù)實現(xiàn)更大范圍內(nèi)、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(shù)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(chǎn)的ZigBee收發(fā)器，功能強、體積小，包含了AD轉(zhuǎn)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(shù)，使用成本低、覆蓋范圍廣。綜上所述,利用ZigBee技術(shù)與GPRS技術(shù)的結(jié)合實現(xiàn)較廣闊范圍內(nèi)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(jié)果
- 2009年6月獲湖北省第七屆“挑戰(zhàn)杯·青春在WO”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)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(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)合作。
作品可展示的形式
- 實物展品。
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 利用低功耗，低成本的ZigBee技術(shù)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(shè)備，所以能源的供應(yīng)和消耗在zigbee技術(shù)上不是問題。 （2）可靠：采用了碰撞避免機制。Zigbee技術(shù)采用了CSMA-CA技術(shù)，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(chǎn)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(quán)功能，加密算法采用AES-128，各種應(yīng)用可以靈活確定其安全屬性。 本作品成功地利用ZigBee技術(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)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(diào)整控制等難題，技術(shù)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(yīng)用，節(jié)約能源有十分重要的作用，具有較大的應(yīng)用價值和經(jīng)濟效益，市場需求較大，每年至少可創(chuàng)幾百萬元的經(jīng)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(shù)已經(jīng)成熟，他們的產(chǎn)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(diào)光，和聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控，并且他們的產(chǎn)品已經(jīng)得到了十分廣泛的應(yīng)用。但是在國內(nèi)這方面的產(chǎn)品甚少，有些監(jiān)控產(chǎn)品也是利用視頻技術(shù)或純粹的GPRS技術(shù)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(zhì)的意義。 另一方面,作為一種新型的短距離無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的ZigBee技術(shù)及其應(yīng)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(yīng)用于工業(yè)數(shù)據(jù)采集、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、分布式溫度監(jiān)測、家庭自動化等各種應(yīng)用，但將ZigBee技術(shù)應(yīng)用于太陽能路燈監(jiān)控的還未見報道。
