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1、基于传感网技术的智能路灯无线控制系统简介 撰稿:苏州大学飞思卡尔嵌入式系统研发中心王宜怀（V1.0-2010年10月）基于传感网技术的智能路灯无线控制系统简介1概述：目前城市照明控制中，极少能够实现利用一台计算机细化控制到单灯及自动检测单灯故障。针对这种状况，本项目充分研究并融合传感器技术、无线传感网络技术、3G通信技术及嵌入式计算机系统软硬件设计技术等应用于城市照明，开发新型智能城市照明无线控制系统，是智能电网的有机组成部分。实现了利用一台计算机控制到全市单灯的梦想。为节能、路灯自检、自动管理、延长路灯使用年限提供了技术基础。从根本上解决了传统城市照明的路检、单灯控制、节能、信息跟踪等问题，
2、是现代城市照明的根本解决方案，实现路灯管理、节能管理自动化。节能与控制模式有：单灯、1/2、1/3，时间、光线、地球经纬度等等。该系统可以用于常规路灯，也可以扩展用于新型LED路灯。计算机和手机均可完成到单灯的控制与检测。所构成的网络可以为智能交通、环境检测、局部气象服务等等提供基础“信息高速公路”。基于传感网技术的智能路灯无线控制系统工作从2009年3月开始，至2010年10月，第一阶段研发工作已进入维护升级阶段，准备推出硬件2.0版，软件2.0版。推广工作也完成了11个城市的小面积运行。从目前运行情况看，产品质量稳定，路检已经实现完全自动化，维护流程正在逐步建立。用户一致反馈该系统的稳定情
3、况明显优于同类产品，并统计出其平均月故障率小于千分之一，这是其他类似产品短期内难以达到的，因此，得到了客户的信任。2应用案例从2010年3月开始至2010年10月已经小面积运行的11个城市：（1）苏州市（苏州大学国家大学创业园）、（2）常州市、（3）河北承德市、（4）山东省济南市、（5）湖北省大冶市、（6）云南省昆明市、（7）云南省张弛市、（8）上海市松江区、（9）四川省成都市、（10）甘肃省兰州市、（11）山东省淄博市。3主要价值：（1）节能：多种节能方式，满足环境保护与节能需求。在满足地面照度前提下，平均每天每盏节能2小时，400W*2=0.8度，每年每盏约节能0.8*360=288度，按
4、每度电0.6元，每盏灯每年约节能172.8元。若推广安装40万盏，每年节能达6800万元左右。实际上还有节能潜力可挖，本系统提供了基础条件。若推广力度加大，将是一个巨大产业。随着控制系统的不断开发与研究，研发者的思路不断开拓，考虑的因素也更加的复杂与全面。在以前所做工作的基础之上，研发者计划实现路灯控制的更加智能化，考虑诸多影响照明亮度因素，如时间、天气、纬度等，更加人性化控制路灯照明，让人们生活在舒适、安逸的城市生活之中，同时又能节约电能，保护资源。（2）完全自动控制与管理：实现一台计算机控制到全市单灯的梦想。根据时间、光线、地球经纬度等自动控制，也有人工控制，各种分析报表，实现路灯管理自动
5、化。（3）自动路检：彻底解决了路灯的故障自动检查问题。根据调查，路灯维修工作的80%工作量是在夜间寻找故障路灯，而实际维修工作量不足整个工作的20%。本产品可以解决夜间巡查的80%工作量，节省人力、物力，提高定位准确率。（4）实现特殊灯的控制问题。调研表明，经常有些特殊需求，需要临时关闭或降低某盏灯的亮度，本产品系列中的ZigBee无线手持设备或计算机均可方便解决。（5）手机控制方式：特殊控制与查询可以通过手机短信方式进行。（6）延伸服务与扩展：每个灯中的传感网模块成为数据采集、信息传输的节点，形成了巨大的信息基础设施网络，可为智能交通、环境检测、局部气象服务等提供基础“信息高速公路”，这是系
6、统的远景应用4主要创新点与知识产权创新点一：实现自主知识产权的传感网、3G网及以太网的可靠融合应用。创新点二：ZIGBEE技术的运用路灯行业符合节点分布均匀、低功耗、手拉手信号传递的特点，是物联网技术特点最完全的体现。同时，ZIGBEE的低成本也是大面积推广产品的一大优势。创新点三：系统中解决了信号手拉手断裂、信号群发冲突、GPRS连接中断、常年不间断无人干预运行、复合节能模型的技术难题。知识产权：两项发明专利、三项软件著作权5特色与优势产品的新颖性：（1）完全自主知识产权。（2）独特的路灯控制协议与程序设计。（3）照明的根本解决方案。融入本团队的两项发明专利，2010年又申请两项发明专利，已
7、经获得3项软件著作权。产品的先进性：本项目涉及传感器技术、无线传感网络技术、嵌入式计算机技术、硬件设计技术、3G通信、以太网通信编程及计算机软件开发等技术领域。本项目将促进这些技术的融合应用。产品的独特性：自主的硬件、软件、协议研发；采用高可靠的飞思卡尔高可靠无线传感网络微控制器，使得硬件系统稳定性得到保证；采用构件化软件设计方法，使得软件系统可靠性、可维护性、可扩充性得到保证。产品的竞争优势：完全自主知识产权的研发是第一竞争优势。我们（苏州大学飞思卡尔嵌入式系统中心）从2003年开始从事传感网应用研发工作，积累了硬件、软件、系统测试、加工过程的评估等经验与样品，为新产品开发提供了坚实的基础。
8、产品的稳定性是第二竞争优势。本产品在严格规范设计的基础上，经小试、中试过程，及实际应用检验与完善，稳定性得到保证。价格低是第三竞争优势。采用飞思卡尔的高可靠、低价格微控制器，自主研发协议等多项措施，在保证品质的同时，保证价格低的竞争优势。6研发团队概况苏州大学“嵌入式系统及应用研究团队”与世界著名半导体公司飞思卡尔（原摩托罗拉）合作已经有十年时间，2000年，建立“苏州大学摩托罗拉单片机实验室”；2004年更名为“苏州大学飞思卡尔嵌入式系统实验室”；2007年，被教育部批准为“苏州大学-飞思卡尔嵌入式系统设计及应用示范教学实验室”；2008年，建立“苏州大学-飞思卡尔嵌入式系统教学与应用培训中
9、心”；2009年，苏州市科技局立项建设“苏州市嵌入式技术及应用重点实验室”，同年，中科院著名半导体专家王守觉院士团队加盟，成立“苏州大学嵌入式仿生智能研究所”； 中国科学院资深院士王守觉先生任研究所所长。本团队在物联网技术（Zigbee）、嵌入式以太网、数据采集与控制、嵌入式系统开发工具、嵌入式控制系统等方面完成了一系列成果。已经获得发明专利2项、完成申请发明专利8项、获得软件著作权15项、专著3本、编著5本、科技成果鉴定11项、获得省市科技进步奖6项、完成推广项目20余项。团队现有教授2名、副教授5名，讲师6名，研究生36名。7应用于新型LED路灯的节能控制基于物联网技术的LED智能路灯控制
10、系统是物联网技术照明控制系列一个新的产品。LED路灯即半导体照明灯，以发光二极管作为光源，是一种固态冷光源。它是继白炽灯、日光灯、高压气体灯之后的第四代光源，有21世纪新光源之称。与传统光源相比，具有高效、节能与显色指数高等特点。进入新世纪以来，各国陆续进行了LED路灯的研究与测试，目前已经开始逐步成熟，进行市场推广试用阶段，它是未来城市照明的主力军。但是，目前所有LED路灯都不带有信息控制，我们研发基于物联网技术的LED智能路灯控制系统后，就成为信息或智能LED路灯，可达到节能20%-30%，并延长使用寿命20%，也为LED路灯的科研、生产提供了第一手统计数据资料，为节能研究提供了基础技术资
11、料。这项工作2011年10月完成。8系统组成从总体上来说分为三层。每盏路灯中嵌入了一个物联网通信模块，并被分配一个地址，路灯与路灯能够自组网络，接收计算机控制中心的命令并反馈路灯信息。控制箱采用物联网技术与所管辖道路的路灯通信，采用GPRS通信技术与计算机控制中心通信，根据控制中心的指令或者时间、光亮等对每盏灯的每个模组进行控制。计算机控制中心直接面向路灯的管理者，使得路灯管理者可以通过一台计算机实现对整个城市的路灯进行智能化控制，实现路检、节能、维修定单生成、统计等自动化。（1）基于B/S模式的城市照明控制软件。（2）GPRES-ZIGBEE路由器（3）ZIGBEE路灯终端控制器（4）ZIG
12、BEE手持控制器（5）路灯地址配置与检测软件9主要技术指标（1）交流电源：220VAV，50KHz（2）内部直流电源：48VDC（3） 单灯控制器：主控芯片温度范围-40125（4）GPRS路由器：主控芯片温度范围-40125（5）整体工作温度：-4085（6）整体工作湿度：150m（8）通信地址：路号165000；类型号：131；灯号：1200010与传统控制方式比较目前多数的控制方式主要有：（1）GPRS单一控制。其缺点：一个控制点覆盖全部，无法满足控制与信息反馈的实时性要求，稳定性低、设施成本高。（2）电力载波控制。其缺点：信息过变压器困难、稳定性低。本系统：融合传感器技术、无线传感网络技术、3G通信技术及嵌入式软硬件设计技术实现城市照明无线智能控制，具有实时性好、稳定性高、设施成本低等优点。11系统网上演示与技术咨询系统演示：http:/202.195.128.106/suda/index.htm 用户名:admin 密码:123456技术咨询联系电话：苏州大学飞思卡尔嵌入式系统研发中心，电话：0512-65214819、652148354
