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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 基于Zigbee和GPRS的智能城市道路照明監(jiān)控系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類(lèi)：
- 信息技術(shù)
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，交通路燈數(shù)量增多，城市路燈管理正從人工機(jī)械的管理模式和有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)向無(wú)線(xiàn)智能化控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，網(wǎng)絡(luò)化、智能化的城市路燈管理已成為城市發(fā)展的趨勢(shì)。本系統(tǒng)利用Zigbee的通信技術(shù)優(yōu)勢(shì)，采用低功耗無(wú)線(xiàn)通信Xbee模塊，創(chuàng)造性的與GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合，構(gòu)建一個(gè)在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)內(nèi)采用GPRS傳輸數(shù)據(jù)，局域內(nèi)采用Zigbee節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，以網(wǎng)站為監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的智能化管理。
- 詳細(xì)介紹：
- 路燈作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的組成部分，標(biāo)志著城市實(shí)力和成熟的程度，成為城市景觀的重要組成部分。城市路燈的傳統(tǒng)管理模式落后，存在浪費(fèi)大、路燈使用壽命短、遠(yuǎn)程操控和巡查無(wú)法監(jiān)控，人工作業(yè)量大、故障維修效率低、統(tǒng)計(jì)查詢(xún)功能弱等現(xiàn)象。有線(xiàn)路燈控制系統(tǒng)存在缺陷,然而現(xiàn)有的智能照明控制系統(tǒng)大多采用有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò),不僅施工復(fù)雜,靈活性不夠, 安全性和可靠性較低，而且影響了城市的規(guī)劃管理。 基于Zigbee和GPRS的智能城市道路照明監(jiān)控系統(tǒng)針對(duì)城市管理的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市路燈的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、故障報(bào)警和遠(yuǎn)程控制。系統(tǒng)采用低功耗的Zigbee節(jié)點(diǎn)設(shè)備，系統(tǒng)結(jié)合城市路段的實(shí)際情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的單點(diǎn)式控制、區(qū)域式控制、自動(dòng)式控制，并根據(jù)節(jié)點(diǎn)采集的信息，調(diào)節(jié)路燈亮度，實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能的目的。 本系統(tǒng)利用Zigbee模塊Xbee Pro ZNet 2.5構(gòu)建一個(gè)ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)，對(duì)整條公路的路燈實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，并根據(jù)交通路段的實(shí)際情況通過(guò)全局控制，區(qū)域控制，單點(diǎn)控制等多種控制方式合理智能地對(duì)其進(jìn)行控制，也可根據(jù)光照亮度自動(dòng)設(shè)置路燈狀態(tài)，同時(shí)定時(shí)采集路燈狀態(tài)，監(jiān)視路燈工作狀況，即時(shí)發(fā)現(xiàn)故障燈并報(bào)警，從而可以大大減少路燈維護(hù)成本。 監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合Zigbee網(wǎng)絡(luò)和GPRS網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)四大功能，分別是：路燈實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、路燈故障報(bào)警、路燈遠(yuǎn)程控制、控制模式選擇多樣等功能。 1、路燈實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能：路燈環(huán)境監(jiān)測(cè)；路燈狀態(tài)查詢(xún)；路燈歷史記錄查詢(xún) 2、路燈報(bào)警功能：路燈故障報(bào)警；故障路燈定位 3、路燈遠(yuǎn)程控制功能：定時(shí)控制路燈開(kāi)關(guān)；實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程路燈開(kāi)關(guān)；實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)路燈亮度 4、控制模式多樣化：?jiǎn)螣艨刂?；區(qū)域控制；全局控制；自動(dòng)控制 本系統(tǒng)創(chuàng)造性地提出構(gòu)建智能化路燈監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)想，以節(jié)能、高效、智能化為主題，結(jié)合無(wú)線(xiàn)短距離通信技術(shù)Zigbee和GPRS網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市路燈的無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程控制。本系統(tǒng)致力于城市路燈的高效智能化管理，緊密結(jié)合城市路燈的實(shí)際情況，解決了城市管理模式的缺陷，降低了城市路燈管理的成本，節(jié)省了人力資源和能源。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- ★發(fā)明的目的和基本思路：本系統(tǒng)旨在城市路燈管理提供一個(gè)計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)，創(chuàng)新性的結(jié)合Zigbee通信技術(shù)和GPRS通訊技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)短距離zigbee數(shù)據(jù)傳輸和廣域內(nèi)GPRS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的單點(diǎn)式控制、區(qū)域式控制、全局式、自動(dòng)式控制。 本系統(tǒng)利用Zigbee模塊Xbee Pro ZNet 2.5構(gòu)建一個(gè)ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)，并根據(jù)交通路段的實(shí)際情況通過(guò)全局控制，區(qū)域控制，單點(diǎn)控制等多種控制方式，在路燈信息監(jiān)測(cè)、路燈故障報(bào)警、路燈遠(yuǎn)程控制三方面對(duì)城市路燈進(jìn)行高效、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的管理。 ★創(chuàng)新點(diǎn)：1、Zigbee數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性高，適用于不同網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；2、采用GPRS通訊網(wǎng)絡(luò)作為系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)，穩(wěn)定性高；3、數(shù)據(jù)交互性高，Zigbee和GPRS構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架有利于數(shù)據(jù)的交互，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制等功能；4、系統(tǒng)拓展性強(qiáng)，可拓展天氣預(yù)報(bào)、交通安全報(bào)警等功能；5、適用于太陽(yáng)能路燈、風(fēng)能路燈等綠色節(jié)能路燈 ★技術(shù)關(guān)鍵：基于Zigbee節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線(xiàn)通信；基于GPRS 通訊網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸；基于B/S網(wǎng)站監(jiān)控的數(shù)據(jù)交互 ★技術(shù)指標(biāo)：⑴Zigbee網(wǎng)絡(luò)容納的節(jié)點(diǎn)數(shù)量 500個(gè)（2）Zigbee數(shù)據(jù)傳輸速率250Kb/s （3）GPRS網(wǎng)絡(luò)帶寬115kbps（4）路燈節(jié)點(diǎn)半開(kāi)、全開(kāi)工作功率參數(shù)
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本系統(tǒng)針對(duì)城市路燈傳統(tǒng)模式落后和有線(xiàn)路燈控制系統(tǒng)存在缺陷的現(xiàn)狀，創(chuàng)新性的結(jié)合Zigbee通信技術(shù)和GPRS通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的單點(diǎn)式控制、區(qū)域式控制、全局式、自動(dòng)式控制。與其他路燈控制系統(tǒng)相比，網(wǎng)路數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，數(shù)據(jù)通信可靠性強(qiáng)，網(wǎng)站平臺(tái)監(jiān)控高效，實(shí)現(xiàn)管理智能化、無(wú)線(xiàn)化、網(wǎng)絡(luò)化。 本系統(tǒng)采用Xbee Pro ZNET 2.5 模塊，相對(duì)比其他無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)，Zigbee模塊數(shù)據(jù)傳輸可靠、兼容性強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)容量大，成本低，在網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量明顯提升的基礎(chǔ)上降低系統(tǒng)成本。系統(tǒng)運(yùn)用GPRS通訊技術(shù)，傳輸速率高，接入時(shí)間段，有利于實(shí)現(xiàn)路燈的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程控制。 系統(tǒng)框架圖、硬件設(shè)計(jì)、通信程序設(shè)計(jì)方面符合智能化路燈管理的要求，并且本系統(tǒng)通過(guò)大規(guī)模的公路模擬實(shí)驗(yàn)，Zigbee節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)和GPRS的通信的出錯(cuò)率很低，網(wǎng)站平臺(tái)能根據(jù)用戶(hù)的需求發(fā)送命令至Zigbee網(wǎng)絡(luò)，對(duì)路燈進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。 相對(duì)比其他路燈控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)成本低，易獲得大規(guī)模效應(yīng)，網(wǎng)路數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，數(shù)據(jù)通信可靠性強(qiáng)。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”廣東省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽理工科類(lèi)一等獎(jiǎng) 應(yīng)用于家庭監(jiān)護(hù)的Zigbee和GPRS核心技術(shù)在第二屆廣州市高校學(xué)生知識(shí)產(chǎn)權(quán)創(chuàng)新賽獲得提名獎(jiǎng) 應(yīng)用于醫(yī)療救護(hù)的Zigbee和GPRS核心技術(shù)在2010年華南賽區(qū)博創(chuàng)杯比賽中獲得二等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 已完成技術(shù)方案設(shè)計(jì)，按照設(shè)計(jì)思路做出實(shí)物樣品，并已投入2公里公路模擬實(shí)驗(yàn)測(cè)試。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 普通許可
作品可展示的形式
- 論文展示、圖片展示、視頻展示、實(shí)物展示、現(xiàn)場(chǎng)解說(shuō)使用
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- ★使用說(shuō)明：用戶(hù)登陸路燈管理系統(tǒng)，用戶(hù)可進(jìn)行路燈實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，根據(jù)系統(tǒng)反饋的路燈信息，用戶(hù)可選擇單燈控制；區(qū)域控制；全局控制；自動(dòng)控制模式，遠(yuǎn)程控制路燈，若路燈出現(xiàn)故障，系統(tǒng)提示用戶(hù)具體故障信息。 ★技術(shù)特點(diǎn)： （1）結(jié)合無(wú)線(xiàn)通信Zigbee技術(shù)和GPRS通訊技術(shù)（2）Zigbee數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性高，網(wǎng)絡(luò)容量大（3）GPRS網(wǎng)關(guān)廣域傳輸數(shù)據(jù)至以太網(wǎng)（4）數(shù)據(jù)交互性高，監(jiān)控平臺(tái)運(yùn)作高效 ★使用范圍和擴(kuò)展前景：適用于太陽(yáng)能路燈和風(fēng)能路燈推廣區(qū)域和較偏僻區(qū)域的路燈控制。本系統(tǒng)通過(guò)采集路燈亮度信息，實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)式路燈控制、區(qū)域式路燈控制和路燈自動(dòng)控制，解決了城市路燈管理模式的缺陷。 ★市場(chǎng)分析和效益預(yù)測(cè)：在城市路燈傳統(tǒng)管理模式落后和有線(xiàn)路燈管理模式存在缺陷的現(xiàn)狀下，本系統(tǒng)根據(jù)市場(chǎng)的城市路燈管理需求，不僅實(shí)現(xiàn)了路燈的高效、智能化、網(wǎng)絡(luò)化管理，而且降低了管理成本和提高了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。本產(chǎn)品適用于城市政府交通管理部門(mén)管理城市，有利于提高城市路燈管理水平，降低城市路燈管理成本和人力成本。
同類(lèi)課題研究水平概述
- ★傳統(tǒng)路燈管理系統(tǒng)技術(shù)落后 路燈控制和管理一直采用幾十年沿襲下來(lái)的傳統(tǒng)模式。城市路燈僅僅依靠人工對(duì)路燈的控制、維護(hù)及工作狀態(tài)的檢測(cè)，在控制和檢測(cè)的實(shí)時(shí)性等方面的矛盾日益突出。目前，城市路燈控制方法多為“時(shí)控”和“光控”?！皶r(shí)控”不適應(yīng)季節(jié)變化與天氣突變等自然情況；“光控”容易受外部環(huán)境干擾，靈敏度低且可靠性較差。 關(guān)于實(shí)現(xiàn)形式，該系統(tǒng)在路燈開(kāi)關(guān)箱內(nèi)嵌入時(shí)控器或光控器，人工檢測(cè)維修城市路段路燈；關(guān)于性能方面，路燈使用壽命短，人工作業(yè)量大、故障維修效率低、統(tǒng)計(jì)查詢(xún)功能弱；關(guān)于價(jià)格方面，人力資源成本消耗高，路燈資源成本消耗大。 與本智能系統(tǒng)相對(duì)比，路燈的傳統(tǒng)管理系統(tǒng)由人工機(jī)械控制、采用時(shí)控器或光控器控制路燈開(kāi)關(guān)，存在浪費(fèi)大、路燈使用壽命短、遠(yuǎn)程操控和巡查無(wú)法監(jiān)控，人工作業(yè)量大、故障維修效率低、統(tǒng)計(jì)查詢(xún)功能弱等現(xiàn)象，不符合綠色節(jié)能概念。 ★有線(xiàn)路燈控制系統(tǒng)存在缺陷 目前國(guó)內(nèi)主要的幾種智能照明系統(tǒng)技術(shù)中，電力線(xiàn)路載波等有線(xiàn)系統(tǒng)占據(jù)著大部分市場(chǎng)。有線(xiàn)路燈控制系統(tǒng)能彌補(bǔ)當(dāng)前路燈控制器的不足，將現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)及電力載波技術(shù)應(yīng)用于路燈控制領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)路燈控制的智能化。 關(guān)于實(shí)現(xiàn)形式，該系統(tǒng)需搭建專(zhuān)用有線(xiàn)線(xiàn)路（雙絞線(xiàn)、同軸電纜等）和搭建一個(gè)有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸；關(guān)于性能方面，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、網(wǎng)絡(luò)成熟、可無(wú)縫接入Internet，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高速傳輸；；關(guān)于價(jià)格方面，需專(zhuān)用電路鋪搭，投入成本高，建設(shè)成本高。 與本智能系統(tǒng)相對(duì)比，該系統(tǒng)需要監(jiān)控的點(diǎn)多面廣，且地點(diǎn)比較分散，若采用自動(dòng)化信息的傳輸系統(tǒng)，使用有線(xiàn)傳輸涉及到布線(xiàn)施工、建設(shè)成本、安全性和可靠性等一系列問(wèn)題，無(wú)法適應(yīng)智能化網(wǎng)絡(luò)化無(wú)線(xiàn)化時(shí)代趨勢(shì)，無(wú)法獲得大規(guī)模效應(yīng)，系統(tǒng)依賴(lài)于有線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)，而且運(yùn)營(yíng)成本高。 ★ GPRS、Zigbee等無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)沖擊市場(chǎng)份額 GPRS、GSM、Zigbee等無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)正以迅猛之勢(shì)占據(jù)越來(lái)越大的市場(chǎng)份額。采用ZigBee協(xié)議設(shè)計(jì)智能照明控制系統(tǒng),它不僅能降低系統(tǒng)成本,還能大幅度提升系統(tǒng)的性能。Zigbee、GPRS等無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)相對(duì)于有線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)，具有無(wú)需布線(xiàn)、線(xiàn)路開(kāi)通速度快、擴(kuò)展性強(qiáng)、誤碼率小、無(wú)衰減、移動(dòng)性高、無(wú)線(xiàn)覆蓋范圍大、安裝成本非常的低廉、維護(hù)成本低、通信安全、良好抗干擾能力等優(yōu)勢(shì)。
