基本信息
- 項目名稱：
- 基于Zigbee和GPRS的智能城市道路照明監(jiān)控系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 城市規(guī)模不斷擴大，交通路燈數(shù)量增多，城市路燈管理正從人工機械的管理模式和有線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)向無線智能化控制系統(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。本系統(tǒng)利用Zigbee的通信技術(shù)優(yōu)勢，采用低功耗無線通信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，實現(xiàn)對路燈的智能化管理。
- 詳細介紹：
- 路燈作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的組成部分，標志著城市實力和成熟的程度，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，存在浪費大、路燈使用壽命短、遠程操控和巡查無法監(jiān)控，人工作業(yè)量大、故障維修效率低、統(tǒng)計查詢功能弱等現(xiàn)象。有線路燈控制系統(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)針對城市管理的現(xiàn)狀，實現(xiàn)對城市路燈的實時監(jiān)測、故障報警和遠程控制。系統(tǒng)采用低功耗的Zigbee節(jié)點設(shè)備，系統(tǒng)結(jié)合城市路段的實際情況，實現(xiàn)對路燈的單點式控制、區(qū)域式控制、自動式控制，并根據(jù)節(jié)點采集的信息，調(diào)節(jié)路燈亮度，實現(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ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)，對整條公路的路燈實現(xiàn)無線遠程監(jiān)控，并根據(jù)交通路段的實際情況通過全局控制，區(qū)域控制，單點控制等多種控制方式合理智能地對其進行控制，也可根據(jù)光照亮度自動設(shè)置路燈狀態(tài)，同時定時采集路燈狀態(tài)，監(jiān)視路燈工作狀況，即時發(fā)現(xiàn)故障燈并報警，從而可以大大減少路燈維護成本。 監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合Zigbee網(wǎng)絡(luò)和GPRS網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)四大功能，分別是：路燈實時監(jiān)測、路燈故障報警、路燈遠程控制、控制模式選擇多樣等功能。 1、路燈實時監(jiān)測功能：路燈環(huán)境監(jiān)測；路燈狀態(tài)查詢；路燈歷史記錄查詢 2、路燈報警功能：路燈故障報警；故障路燈定位 3、路燈遠程控制功能：定時控制路燈開關(guān)；實時遠程路燈開關(guān)；實時調(diào)節(jié)路燈亮度 4、控制模式多樣化：單燈控制；區(qū)域控制；全局控制；自動控制 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)合無線短距離通信技術(shù)Zigbee和GPRS網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，實現(xiàn)對城市路燈的無線遠程控制。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
- ★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計算機信息網(wǎng)絡(luò)管理平臺，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，實現(xiàn)對路燈的單點式控制、區(qū)域式控制、全局式、自動式控制。 本系統(tǒng)利用Zigbee模塊Xbee Pro ZNet 2.5構(gòu)建一個ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)，并根據(jù)交通路段的實際情況通過全局控制，區(qū)域控制，單點控制等多種控制方式，在路燈信息監(jiān)測、路燈故障報警、路燈遠程控制三方面對城市路燈進行高效、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的管理。 ★創(chuàng)新點：1、Zigbee數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性高，適用于不同網(wǎng)絡(luò)拓撲結(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，實現(xiàn)實時監(jiān)測和遠程控制等功能；4、系統(tǒng)拓展性強，可拓展天氣預(yù)報、交通安全報警等功能；5、適用于太陽能路燈、風(fēng)能路燈等綠色節(jié)能路燈 ★技術(shù)關(guān)鍵：基于Zigbee節(jié)點網(wǎng)絡(luò)的無線通信；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：⑴Zigbee網(wǎng)絡(luò)容納的節(jié)點數(shù)量 500個（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)點半開、全開工作功率參數(shù)
科學(xué)性、先進性
- 本系統(tǒng)針對城市路燈傳統(tǒng)模式落后和有線路燈控制系統(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)，實現(xiàn)對路燈的單點式控制、區(qū)域式控制、全局式、自動式控制。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，網(wǎng)站平臺監(jiān)控高效，實現(xiàn)管理智能化、無線化、網(wǎng)絡(luò)化。 本系統(tǒng)采用Xbee Pro ZNET 2.5 模塊，相對比其他無線傳輸技術(shù)，Zigbee模塊數(shù)據(jù)傳輸可靠、兼容性強、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)運用GPRS通訊技術(shù)，傳輸速率高，接入時間段，有利于實現(xiàn)路燈的實時遠程控制。 系統(tǒng)框架圖、硬件設(shè)計、通信程序設(shè)計方面符合智能化路燈管理的要求，并且本系統(tǒng)通過大規(guī)模的公路模擬實驗，Zigbee節(jié)點網(wǎng)絡(luò)和GPRS的通信的出錯率很低，網(wǎng)站平臺能根據(jù)用戶的需求發(fā)送命令至Zigbee網(wǎng)絡(luò)，對路燈進行遠程控制。 相對比其他路燈控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)運營成本低，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。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”廣東省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽理工科類一等獎 應(yīng)用于家庭監(jiān)護的Zigbee和GPRS核心技術(shù)在第二屆廣州市高校學(xué)生知識產(chǎn)權(quán)創(chuàng)新賽獲得提名獎 應(yīng)用于醫(yī)療救護的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
作品所處階段
- 已完成技術(shù)方案設(shè)計，按照設(shè)計思路做出實物樣品，并已投入2公里公路模擬實驗測試。
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、實物展示、現(xiàn)場解說使用
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
- ★使用說明：用戶登陸路燈管理系統(tǒng)，用戶可進行路燈實時監(jiān)測，根據(jù)系統(tǒng)反饋的路燈信息，用戶可選擇單燈控制；區(qū)域控制；全局控制；自動控制模式，遠程控制路燈，若路燈出現(xiàn)故障，系統(tǒng)提示用戶具體故障信息。 ★技術(shù)特點： （1）結(jié)合無線通信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)控平臺運作高效 ★使用范圍和擴展前景：適用于太陽能路燈和風(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)通過采集路燈亮度信息，實現(xiàn)單點式路燈控制、區(qū)域式路燈控制和路燈自動控制，解決了城市路燈管理模式的缺陷。 ★市場分析和效益預(yù)測：在城市路燈傳統(tǒng)管理模式落后和有線路燈管理模式存在缺陷的現(xiàn)狀下，本系統(tǒng)根據(jù)市場的城市路燈管理需求，不僅實現(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的傳統(tǒng)模式。城市路燈僅僅依靠人工對路燈的控制、維護及工作狀態(tài)的檢測，在控制和檢測的實時性等方面的矛盾日益突出。目前，城市路燈控制方法多為“時控”和“光控”。“時控”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)于實現(xiàn)形式，該系統(tǒng)在路燈開關(guān)箱內(nèi)嵌入時控器或光控器，人工檢測維修城市路段路燈；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)計查詢功能弱；關(guān)于價格方面，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)相對比，路燈的傳統(tǒng)管理系統(tǒng)由人工機械控制、采用時控器或光控器控制路燈開關(guān)，存在浪費大、路燈使用壽命短、遠程操控和巡查無法監(jiān)控，人工作業(yè)量大、故障維修效率低、統(tǒng)計查詢功能弱等現(xiàn)象，不符合綠色節(jié)能概念。 ★有線路燈控制系統(tǒng)存在缺陷 目前國內(nèi)主要的幾種智能照明系統(tǒng)技術(shù)中，電力線路載波等有線系統(tǒng)占據(jù)著大部分市場。有線路燈控制系統(tǒng)能彌補當前路燈控制器的不足，將現(xiàn)代計算機技術(shù)、單片機技術(shù)及電力載波技術(shù)應(yīng)用于路燈控制領(lǐng)域，實現(xiàn)路燈控制的智能化。 關(guān)于實現(xiàn)形式，該系統(tǒng)需搭建專用有線線路（雙絞線、同軸電纜等）和搭建一個有線網(wǎng)絡(luò)，實現(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、可無縫接入Internet，實現(xiàn)數(shù)據(jù)高速傳輸；；關(guān)于價格方面，需專用電路鋪搭，投入成本高，建設(shè)成本高。 與本智能系統(tǒng)相對比，該系統(tǒng)需要監(jiān)控的點多面廣，且地點比較分散，若采用自動化信息的傳輸系統(tǒng)，使用有線傳輸涉及到布線施工、建設(shè)成本、安全性和可靠性等一系列問題，無法適應(yīng)智能化網(wǎng)絡(luò)化無線化時代趨勢，無法獲得大規(guī)模效應(yīng)，系統(tǒng)依賴于有線通信網(wǎng)絡(luò)，而且運營成本高。 ★ GPRS、Zigbee等無線系統(tǒng)沖擊市場份額 GPRS、GSM、Zigbee等無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)正以迅猛之勢占據(jù)越來越大的市場份額。采用ZigBee協(xié)議設(shè)計智能照明控制系統(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等無線網(wǎng)絡(luò)相對于有線監(jiān)控系統(tǒng)，具有無需布線、線路開通速度快、擴展性強、誤碼率小、無衰減、移動性高、無線覆蓋范圍大、安裝成本非常的低廉、維護成本低、通信安全、良好抗干擾能力等優(yōu)勢。
