專利名稱：基于物聯(lián)網(wǎng)的路燈控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制，具體是指基于物聯(lián)網(wǎng)的路燈控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
針對目前路燈缺少智能控制的問題，目前，所使用的路燈大部分都是簡單的直接照明，缺少必要的智能控制，或者有些雖然具備有智能控制的功能，但是卻不能自動檢測路燈的照明狀況，也不能方便地對路燈進(jìn)行遠(yuǎn)程及本地調(diào)控并且現(xiàn)有的照明管理系統(tǒng)大都采用有線電纜控制照明燈具，對LED路燈進(jìn)行調(diào)控，通信協(xié)議比較復(fù)雜，建設(shè)成本和運(yùn)營成本都比較高。物聯(lián)網(wǎng)，是指將各種信息傳感設(shè)備，如射頻識別(RFID)裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等種種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)，將溝通從 任何時間任何地點(diǎn)任何人之間的溝通連接擴(kuò)展到人與物(Human to Thing)和物與物(Thing to Thing)之間的溝通連接。發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵在于射頻標(biāo)簽、傳感器、嵌入式系統(tǒng)及傳輸數(shù)據(jù)計(jì)算等領(lǐng)域。其中，嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)的“大腦“和“中樞神經(jīng)”，物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的所有個體都需要嵌入式系統(tǒng)來傳輸和處理處理信息，嵌入式系統(tǒng)的好壞將直接影響物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)做。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的路燈控制系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)中的基于物聯(lián)網(wǎng)的路燈控制系統(tǒng)集檢測、遠(yuǎn)程控制、通信等于一身。本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)方案如下基于物聯(lián)網(wǎng)的路燈控制系統(tǒng)，包括作為終端控制的控制層A、作為中間集中控制的控制層B、作為節(jié)點(diǎn)信息采集和控制的控制層C，所述控制層A通過GPRS網(wǎng)絡(luò)這樣的通信層A與控制層B鏈接，控制層B通過ISM無線網(wǎng)絡(luò)這樣的通信層B與控制層C鏈接；所述控制層C包括若干個安裝在路燈線路上的節(jié)點(diǎn)控制器。所述控制層A包括接入物聯(lián)網(wǎng)的PC機(jī)或\和手機(jī)終端。所述控制層B為采用AVR ATmegal28芯片構(gòu)成的無線主控器；所述無線主控器包括AVR ATmegal28芯片，AVR ATmegal28芯片鏈接有UART接口、JTAG電路、電源電路、IO接口、SPI接口、時鐘電路、復(fù)位電路；AVR ATmegal28芯片通過UART接口鏈接有GPRS通信模塊，AVR ATmegal28芯片通過SPI接口鏈接有ISM通信模塊，GPRS通信模塊與通信層A鏈接通信，ISM通信模塊與通信層B鏈接通信。所述節(jié)點(diǎn)控制器包括依次鏈接的光傳感器、AD轉(zhuǎn)換器、MCU控制模塊、調(diào)光電路、LED燈，所述MCU控制模塊鏈接有無線芯片模塊，所述無線芯片模塊與通信層B鏈接通信。所述MCU控制模塊為型號是STC89C52的微控制器。本發(fā)明由3個控制層、2個通信層組成。操作人員通過監(jiān)控軟件或手機(jī)將需求數(shù)據(jù)發(fā)送到CDMA網(wǎng)絡(luò)進(jìn)而傳送給路燈主控器；路燈主控器對接收數(shù)據(jù)分析、處理，并通過自組ISM無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)送給節(jié)點(diǎn)控制器；節(jié)點(diǎn)控制器做出響應(yīng)并發(fā)出返回?cái)?shù)據(jù)，數(shù)據(jù)按原路徑返回給操作人員。本文設(shè)計(jì)了系統(tǒng)核心部分智能路燈控制器，包含了主控器及節(jié)點(diǎn)控制器的設(shè)計(jì)。所述無線主控器包括AVR ATmegal28芯片，AVR ATmegal28芯片鏈接有UART接口、JTAG電路、電源電路、IO接口、SPI接口、時鐘電路、復(fù)位電路；AVR ATmegal28芯片通過UART接口鏈接有GPRS通信模塊，AVR ATmegal28芯片通過SPI接口鏈接有ISM通信模塊，GPRS通信模塊與通信層A鏈接通信，ISM通信模塊與通信層B鏈接通信。AVR ATmegal28芯片是高性能、低功耗的AVR8位微處理器，它的運(yùn)行速度快，大多數(shù)指令可以在一個時鐘周期內(nèi)完成；壽命10，000次寫/擦除周期；具有獨(dú)立鎖定位、可選擇的啟動代碼區(qū)；通過片內(nèi)的啟動程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程；真正的讀一修改一寫操作硬件乘法器只需兩個時鐘周期；具有128K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash; 4K字節(jié)的內(nèi)部SRAM;可以對鎖定位進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)軟件加密；具有JTAG接口，方便程序在線調(diào)試、下載；兩個可編程的串行USART;可工作于主機(jī)/從機(jī)模式的SPI接口。·GPRS通信模塊內(nèi)部封裝了完善的TCP /IP等協(xié)議棧，可為遠(yuǎn)程無線傳輸提供透明的TCP /IP通道，主要完成主控器與遠(yuǎn)程控制中心通信，完成指令數(shù)據(jù)的雙向傳輸。CDMA模塊與主控器通過UARTl雙向傳送數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)選用電信公司提供的CDMA模塊，通過MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片和ATmegal28的UARTl 口相連，實(shí)現(xiàn)全雙工的數(shù)據(jù)通信。模塊采用5V供電，ATmegal28的Η)6 口經(jīng)ΜΑΧ232電平轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換后接到模塊的DTR。DTR信號用來通知CDMA模塊準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)還是發(fā)送已經(jīng)結(jié)束。本文選用nRF24101作為ISM通信模塊的主控芯片。nRF24101芯片是工作在
2.4 2. 5GHz世界通用ISM頻段的單片無線收發(fā)器芯片，無線收發(fā)器包括頻率發(fā)生器、增強(qiáng)型SchockBurstTM模式控制器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器解調(diào)器、輸出功率、頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可以通過SPI接口進(jìn)行設(shè)置。它具有內(nèi)置鏈路層，自動應(yīng)答及自動重發(fā)功能、地址及CRC檢驗(yàn)功能、數(shù)據(jù)傳輸率I或2Mbps、SPI接口數(shù)據(jù)速率O 8Mbps、125個可選工作頻道。芯片具有極低的電流消耗，當(dāng)工作在發(fā)射模式下發(fā)射功率為一6dBm時電流消耗為9. 0mA，接收模式時為12. 3mA。節(jié)點(diǎn)控制器包括MCU控制模塊、調(diào)光電路、無線芯片模塊。MCU控制模塊采用STC89C52芯片。STC89C52是一種低功耗、高性能CM0S8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在線系統(tǒng)可編程Flash，因此滿足節(jié)點(diǎn)控制芯片的要求。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于本設(shè)計(jì)中的基于物聯(lián)網(wǎng)的路燈控制系統(tǒng)集檢測、遠(yuǎn)程控制、通信等于一身，并且可實(shí)現(xiàn)實(shí)時報警處理。

圖I為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型無線主控器結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型節(jié)點(diǎn)控制器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一如圖1、2、3所示?；谖锫?lián)網(wǎng)的路燈控制系統(tǒng)，包括作為終端控制的控制層A、作為中間集中控制的控制層B、作為節(jié)點(diǎn)信息采集和控制的控制層C，所述控制層A通過GPRS網(wǎng)絡(luò)這樣的通信層A與控制層B鏈接，控制層B通過ISM無線網(wǎng)絡(luò)這樣的通信層B與控制層C鏈接；所述控制層C包括若干個安裝在路燈線路上的節(jié)點(diǎn)控制器。所述控制層A包括接入物聯(lián)網(wǎng)的PC機(jī)或\和手機(jī)終端。所述控制層B為采用AVR ATmegal28芯片構(gòu)成的無線主控器；所述無線主控器包括AVR ATmegal28芯片，AVR ATmegal28芯片鏈接有UART接口、JTAG電路、電源電路、IO接口、SPI接口、時鐘電路、復(fù)位電路；AVR ATmegal28芯片通過UART接口鏈接有GPRS通信模塊，AVR ATmegal28芯片通過SPI接口鏈接有ISM通信模塊，GPRS通信模塊與通信層A鏈接通信，ISM通信模塊與通信層B鏈接通信。所述節(jié)點(diǎn)控制器包括依次鏈接的光傳感器、AD轉(zhuǎn)換器、MCU控制模塊、調(diào)光電路、LED燈，所述MCU控制模塊鏈接有無線芯片模塊，所述無線芯片模塊與通信層B鏈接通信。所述MCU控制模塊為型號是STC89C52的微控制器。本發(fā)明由3個控制層、2個通信層組成。操作人員通過監(jiān)控軟件或手機(jī)將需求數(shù)據(jù)發(fā)送到CDMA網(wǎng)絡(luò)進(jìn)而傳送給路燈主控器；路燈主控器對接收數(shù)據(jù)分析、處理，并通過自組ISM無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)送給節(jié)點(diǎn)控制器；節(jié)點(diǎn)控制器做出響應(yīng)并發(fā)出返回?cái)?shù)據(jù)，數(shù)據(jù)按原路徑返回給操作人員。本文設(shè)計(jì)了系統(tǒng)核心部分智能路燈控制器，包含了主控器及節(jié)點(diǎn)控制器的設(shè)計(jì)。所述無線主控器包括AVR ATmegal28芯片，AVR ATmegal28芯片鏈接有UART接口、JTAG電路、電源電路、IO接口、SPI接口、時鐘電路、復(fù)位電路；AVR ATmegal28芯片通過UART接口鏈接有GPRS通信模塊，AVR ATmegal28芯片通過SPI接口鏈接有ISM通信模塊，GPRS通信模塊與通信層A鏈接通信，ISM通信模塊與通信層B鏈接通信。AVR ATmegal28芯片是高性能、低功耗的AVR8位微處理器，它的運(yùn)行速度快，大多數(shù)指令可以在一個時鐘周期內(nèi)完成；壽命10，000次寫/擦除周期；具有獨(dú)立鎖定位、可選擇的啟動代碼區(qū)；通過片內(nèi)的啟動程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程；真正的讀一修改一寫操作硬件乘法器只需兩個時鐘周期；具有128K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash; 4K字節(jié)的內(nèi)部SRAM;可以對鎖定位進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)軟件加密；具有JTAG接口，方便程序在線調(diào)試、下載；兩個可編程的串行USART;可工作于主機(jī)/從機(jī)模式的SPI接口。GPRS通信模塊內(nèi)部封裝了完善的TCP /IP等協(xié)議棧，可為遠(yuǎn)程無線傳輸提供透明的TCP /IP通道，主要完成主控器與遠(yuǎn)程控制中心通信，完成指令數(shù)據(jù)的雙向傳輸。CDMA模塊與主控器通過UARTl雙向傳送數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)選用電信公司提供的CDMA模塊，通過MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片和ATmegal28的UARTl 口相連，實(shí)現(xiàn)全雙工的數(shù)據(jù)通信。模塊采用5V供電，ATmegal28的Η)6 口經(jīng)ΜΑΧ232電平轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換后接到模塊的DTR。DTR信號用來通知CDMA模塊準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)還是發(fā)送已經(jīng)結(jié)束。本文選用nRF24101作為ISM通信模塊的主控芯片。nRF24101芯片是工作在2. 4 2. 5GHz世界通用ISM頻段的單片無線收發(fā)器芯片，無線收發(fā)器包括頻率發(fā)生器、增強(qiáng)型SchockBurstTM模式控制器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器解調(diào)器、輸出功率、頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可以通過SPI接口進(jìn)行設(shè)置。它具有內(nèi)置鏈路層，自動應(yīng)答及自動重發(fā)功能、地址及CRC檢驗(yàn)功能、數(shù)據(jù)傳輸率I或2Mbps、SPI接口數(shù)據(jù)速率O 8Mbps、125個可選工作頻道。芯片具有極低的電流消耗，當(dāng)工作在發(fā)射模式下發(fā)射功率為一 6dBm時電流消耗為9. OmA，接收模式時為12. 3mA。節(jié)點(diǎn)控制器包括MCU控制模塊、調(diào)光電路、無線芯片模塊。MCU控制模塊采用STC89C52芯片。STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在線系統(tǒng)可編程Flash，因此滿足節(jié)點(diǎn)控制芯片的要求。如上所述，則能很好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型·
權(quán)利要求1.基于物聯(lián)網(wǎng)的路燈控制系統(tǒng)，其特征在于包括作為終端控制的控制層A、作為中間集中控制的控制層B、作為節(jié)點(diǎn)信息采集和控制的控制層C，所述控制層A通過GPRS網(wǎng)絡(luò)這樣的通信層A與控制層B鏈接，控制層B通過ISM無線網(wǎng)絡(luò)這樣的通信層B與控制層C鏈接；所述控制層C包括若干個安裝在路燈線路上的節(jié)點(diǎn)控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的路燈控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制層A包括接入物聯(lián)網(wǎng)的PC機(jī)或\和手機(jī)終端。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的路燈控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制層B為采用AVR ATmegal28芯片構(gòu)成的無線主控器；所述無線主控器包括AVR ATmegal28芯片，AVR ATmegal28芯片鏈接有UART接口、JTAG電路、電源電路、IO接口、SPI接口、時鐘電路、復(fù)位電路；AVR ATmegal28芯片通過UART接口鏈接有GPRS通信模塊，AVR ATmegal28芯片通過SPI接口鏈接有ISM通信模塊，GPRS通信模塊與通信層A鏈接通信，ISM通信模塊與通信層B鏈接通信。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的路燈控制系統(tǒng)，其特征在于所述節(jié)點(diǎn)控制器包括依次鏈接的光傳感器、AD轉(zhuǎn)換器、MCU控制模塊、調(diào)光電路、LED燈，所述MCU控制模塊鏈接有無線芯片模塊，所述無線芯片模塊與通信層B鏈接通信。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的路燈控制系統(tǒng)，其特征在于所述MCU控制模塊為型號是STC89C52的微控制器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了基于物聯(lián)網(wǎng)的路燈控制系統(tǒng)，包括作為終端控制的控制層A、作為中間集中控制的控制層B、作為節(jié)點(diǎn)信息采集和控制的控制層C，所述控制層A通過GPRS網(wǎng)絡(luò)這樣的通信層A與控制層B鏈接，控制層B通過ISM無線網(wǎng)絡(luò)這樣的通信層B與控制層C鏈接；所述控制層C包括若干個安裝在路燈線路上的節(jié)點(diǎn)控制器。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于本設(shè)計(jì)中的基于物聯(lián)網(wǎng)的路燈控制系統(tǒng)集檢測、遠(yuǎn)程控制、通信等于一身，并且可實(shí)現(xiàn)實(shí)時報警處理。
文檔編號H04L29/08GK202721882SQ201220424680
公開日2013年2月6日 申請日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月27日
發(fā)明者李強(qiáng) 申請人:成都眾山科技有限公司