基于智能策略的无线路灯节能监控系统

【摘要】：随着我国城市化进程日益加快，加强城市基础设施建设已经越来越受到来自国家的高度重视和全社会的广泛关注。路灯作为城市基础设施建设的一部分，不但与市民的日常生活密不可分，而且在城市的治安管理、交通出行和市容市貌等领域扮演着极为重要的角色，而路灯监控系统的设计水平，也从一个侧面反映了城市化水平的高低。当前路灯监控系统普遍存在着开关灯方式落后、后半夜能耗严重、维护效率低等问题。 针对以上原因，本文设计了一套基于交通流检测的路灯节能监控系统，系统采用监控中心、监控子站和灯控节点三层监控结构，采用GPRS和ZigBee结合的两层组网方式，其整体设计思路是：监控中心根据自然环境照度信息统一控制全市路灯的开关；路灯开启后，监控子站引入声音检测技术实时检测各个道路的噪声信息，以该噪声信息为依据调节路灯的电压，控制路灯的亮度。 本文首先介绍了系统总体结构和智能控制总体策略，根据系统总体策略，对比分析现有短距离无线通信技术，确定了实现单灯监控的ZigBee技术，并设计出系统ZigBee子网的网络拓扑结构。然后详细介绍了系统通信模块的软件设计流程，介绍了系统ZigBee模块软件设计流程，包括ZigBee软件开发工具、ZigBee协议栈、ZigBee网络设置、ZigBee路由算法、ZigBee通信帧格式和各监控节点ZigBee应用层软件设计流程，介绍了GPRS模块软件设计流程，包括GPRS技术简介、系统GPRS模块AT指令、系统GPRS模块通信帧格式和系统GPRS模块软件设计流程。而后介绍了基于模糊控制的路灯智能调光算法，主要从控制算法的选择、系统模糊控制系统的组成、系统模糊控制算法的基本原理和系统智能调光算法设计进行了详述，而后介绍了数据采集与处理程序设计流程，最后介绍了灯控节点、监控子站和监控中心控制模块的软件设计与实现，并设计出了监控中心的监控软件。 【关键词】：路灯监控系统 模糊理论 路灯节能策略 ZigBee
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM923.5;TP277
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-13
• 1.1 论文选题背景和研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.3 论文主要内容与章节安排12-13
• 2 系统需求分析13-17
• 2.1 需求概述13
• 2.2 功能需求13-14
• 2.2.1 灯控节点功能13
• 2.2.2 监控子站功能13-14
• 2.2.3 监控中心功能14
• 2.3 数据需求14-15
• 2.3.1 存储查询打印功能14
• 2.3.2 数据存放14-15
• 2.4 主要性能及设计原则15
• 2.4.1 可靠性15
• 2.4.2 适应性15
• 2.4.3 可扩展性和兼容性15
• 2.4.4 可维护性15
• 2.4.5 先进性和实用性15
• 2.5 管理功能15-16
• 2.6 小结16-17
• 3 系统总体设计17-23
• 3.1 系统总体结构17-18
• 3.2 本系统控制流程18
• 3.3 系统 ZigBee 组网总体设计18-22
• 3.3.2 ZigBee 协议简介19-20
• 3.3.3 ZigBee 组网结构20-21
• 3.3.4 系统 ZigBee 网络拓扑总体设计21-22
• 3.4 小结22-23
• 4 无线通信模块设计23-37
• 4.1 系统 ZigBee 模块软件设计23-30
• 4.1.1 ZigBee 开发软件介绍23-24
• 4.1.2 ZigBee 的 Z-Stack 流程图24-25
• 4.1.3 系统 ZigBee 网络设置25-26
• 4.1.4 系统 ZigBee 通信帧格式26-28
• 4.1.5 系统 ZigBee 的 APL 功能设计28-30
• 4.2 系统 GPRS 模块软件设计30-36
• 4.2.1 GPRS 技术简介30-31
• 4.2.2 系统 GPRS 模块 AT 指令31-32
• 4.2.3 GPRS 帧格式32-34
• 4.2.4 系统 GPRS 模块子程序设计34-36
• 4.3 小结36-37
• 5 基于模糊理论的智能调光算法37-43
• 5.1 控制算法的选择37-38
• 5.2 模糊控制系统的组成38-39
• 5.3 模糊控制算法的基本原理39-40
• 5.4 系统智能调光算法设计40-42
• 5.5 小结42-43
• 6 采集与控制模块设计43-52
• 6.1 数据采集与处理程序设计43-48
• 6.1.1 标度转换技术43-44
• 6.1.2 有效性检查44
• 6.1.3 数字滤波44-45
• 6.1.4 信号采集和处理流程45-46
• 6.1.5 声音采集与处理流程46-48
• 6.2 灯控节点控制功能设计48-50
• 6.3 监控子站主控模块软件设计50-51
• 6.4 小结51-52
• 7 系统功能实现52-58
• 7.1 系统功能测试52-57
• 7.2 小结57-58
• 8 总结与展望58-60
• 8.1 总结58
• 8.2 改进工作和展望58-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-62

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