基于WSN的路燈單燈控制器研究.pdf

1、路燈作為城市的重要公共基礎(chǔ)設(shè)施之一，在城市的交通安全和人們的日常生活中發(fā)揮著重要作用。早期的路燈一般是由手動(dòng)控制，20世紀(jì)末路燈控制開始采用以單片機(jī)為核心的箱變控制器進(jìn)行定時(shí)控制和光控。近年來，分布式監(jiān)控系統(tǒng)在城市路燈控制中逐步采用，提高了路燈控制的靈活性，對(duì)應(yīng)對(duì)突發(fā)事件和天氣變化、發(fā)現(xiàn)路燈故障、提高路燈科學(xué)管理水平都起到積極作用。分布式監(jiān)控系統(tǒng)一般通過箱變RTU控制供電線路達(dá)到路燈控制的目的，無法對(duì)路燈的單燈運(yùn)行狀況和控制進(jìn)行有效管理

2、。本文針對(duì)路燈系統(tǒng)單燈監(jiān)控的需求，分析了路燈系統(tǒng)基于電力載波、ZigBee等技術(shù)的單燈監(jiān)控方法，提出了基于WSN技術(shù)的路燈單燈控制方案，并對(duì)單燈控制器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和研究。
　　論文首先介紹了WSN的特征和體系結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)分析了WSN的MAC協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的研究成果。在分析WSN技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)路燈單燈的工作狀態(tài)檢測(cè)、開關(guān)控制及無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ苄枨?，進(jìn)行單燈控制器硬件設(shè)計(jì)。以飛思卡爾的MC9S08AC16微控制器為核心，設(shè)計(jì)了

3、基于電流互感器的燈態(tài)檢測(cè)電路和基于繼電器路燈控制電路，為獲得繼電器開關(guān)反饋，設(shè)計(jì)了繼電器觸點(diǎn)位置檢測(cè)電路，采用無線數(shù)傳模塊產(chǎn)品設(shè)計(jì)單燈控制器的射頻單元，保證控制器節(jié)點(diǎn)通信的穩(wěn)定性和可靠性。
　　論文詳細(xì)分析了路燈單燈控制器節(jié)點(diǎn)的手工部署、能量不受限、多跳通信、分布規(guī)則、分簇結(jié)構(gòu)等特征和控制器節(jié)點(diǎn)的星型、樹型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了控制器節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)包格式，針對(duì)控制器節(jié)點(diǎn)的特征，設(shè)計(jì)了控制器節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)層隨機(jī)延時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議。建立了基

4、于OMNeT++仿真平臺(tái)和MiXiM模塊的仿真環(huán)境，對(duì)匯聚節(jié)點(diǎn)位于不同位置的三種控制器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)包傳播時(shí)間進(jìn)行了仿真分析，對(duì)設(shè)計(jì)的隨機(jī)延時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議與泛洪法路由協(xié)議的端到端時(shí)延進(jìn)行了仿真比較，仿真結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的隨機(jī)延時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議數(shù)據(jù)包傳播時(shí)間小于泛洪法數(shù)據(jù)包的傳播時(shí)間。
　　建立了單燈控制器節(jié)點(diǎn)測(cè)試平臺(tái)，開發(fā)了單燈控制器的路燈狀態(tài)檢測(cè)、路燈開關(guān)控制、無線通信程序，通過測(cè)試平臺(tái)驗(yàn)證單燈控制器節(jié)點(diǎn)的電流檢測(cè)、繼電器控制和