基于物聯(lián)網(wǎng)的廠區(qū)路燈模擬控制系統(tǒng)

廠區(qū)路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的，一是能夠滿足正常使用的需要，在夜間車輛、行人通過廠區(qū)道路時提供必需的照度，確保安全； 二是節(jié)約電能，安裝、使用可靠方便，能夠延長用電設(shè)備及燈具的使用壽命，減少維護(hù)費(fèi)用。

　　傳統(tǒng)的廠區(qū)照明路燈控制系統(tǒng)一般采用時間控制、光照控制等方式，存在路燈使用壽命短、管理開銷大、無法遠(yuǎn)程監(jiān)控以及故障維修反應(yīng)效率低等現(xiàn)象。本文基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并結(jié)合微控制器技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種無線路燈控制模塊，使每一盞路燈都能遙控、遙測和遙信，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化的路燈智能控制。同時在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時簡化了對城市照明路燈的多樣化、多色彩等復(fù)合功能要求，既能滿足廠區(qū)夜間照明安全和降低運(yùn)行費(fèi)用的要求，又考慮了節(jié)省系統(tǒng)開發(fā)成本、現(xiàn)場易于安裝。

　　1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

　　系統(tǒng)由集中控制器和單元控制器兩部分組成，其結(jié)構(gòu)如圖1 所示。集中控制器安裝于廠區(qū)路燈控制室，包括無線通信模塊、MCU 模塊、時鐘模塊、聲光報(bào)警模塊、顯示模塊及鍵盤等部分。

　　單元控制器安裝在每個路燈的燈柱上，分為信號檢測模塊、MCU 模塊、遠(yuǎn)程通信模塊和故障檢測模塊四個部分。

　　圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖

　　集中控制器向單元控制器發(fā)送時鐘控制的開/關(guān)燈信號、自動/手動控制信號等信息，并能收到來自單元控制器的路燈開關(guān)狀態(tài)、消耗功率及故障診斷等信息。單元控制器作為控制終端接收集中控制器通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的控制路燈開關(guān)時間段設(shè)定的指令，也可以采集廠區(qū)是否有人或車輛通過、環(huán)境光亮度以及路燈故障等信息，以此作出路燈打開/關(guān)閉、路燈點(diǎn)亮的程度以及路燈故障報(bào)警等指令，實(shí)現(xiàn)按需而控。

　　2.通信網(wǎng)絡(luò)及MCU 模塊的選擇

　　2.1. 通信網(wǎng)絡(luò)

　　無線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方便、布局容易并且維護(hù)簡單，已逐步應(yīng)用于各種生產(chǎn)領(lǐng)域?？梢圆捎米约航M建無線專網(wǎng)的通信方式，也可以選擇利用已有無線網(wǎng)絡(luò)的通信方式。

　　對于廠區(qū)路燈控制而言，自己組網(wǎng)建設(shè)費(fèi)用過高。移動無線網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)傳輸可靠，利用其現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)的閑置能力就可以滿足廠區(qū)路燈控制系統(tǒng)信息傳輸?shù)囊蟆?/p>

　　GSM 和GPRS 是無線通信的兩種方式。GSM 短信通信實(shí)時性差、信息量受限； GPRS 是基于GSM 系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)，具有傳輸速率高、實(shí)時性好及永遠(yuǎn)在線的特點(diǎn)，而且GPRS 通信按流量計(jì)費(fèi)，廠區(qū)路燈與城市路燈不同，照明燈具節(jié)點(diǎn)數(shù)量不多，結(jié)合經(jīng)濟(jì)效益考慮以及物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢，選用GPRS通信方式。

　　2.2. MCU 模塊

　　微處理器（ Micro Controller Unit，MCU） 實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算、處理、存儲及通信等功能，是系統(tǒng)的大腦。選擇芯片時主要是從微處理器的基本性能參數(shù)、增強(qiáng)功能、存儲介質(zhì)和適用環(huán)境等方面進(jìn)行考慮。本次設(shè)計(jì)中選擇ATMEL 公司的ATmega64 作為集中控制器和單元控制器中的MCU 模塊。

　　ATmega64 是一款高性能低功耗的8 位微處理器，數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)1 MIPS /MHz，具有64 KB 的Flash、2 KB 的E2PROM，擦寫次數(shù)可達(dá)10 萬次，可用來存儲路燈的各種設(shè)定參數(shù)和狀態(tài)信息，直接驅(qū)動液晶顯示模塊，并帶有多路輸入輸出口，方便與鍵盤、報(bào)警器等輸入輸出裝置連接，且編程簡單。