专利名称：城市路灯节点控制方法
技术领域：
本发明属于电子信息技术领域，涉及一种城市路灯节点控制方法。
背景技术：
现有的路灯控制器主要为机械式控制，即在路灯设备安装完以后，路灯控制器根 据一定的条件自行控制路灯的开关状态，如外界光照亮度、定时触发等，或者是管理人员通 过相对集中的电闸进行开关。可以看出，传统的路灯控制存在两大弊端一、控制方式比较死板。如上述的控制方式中只能根据固定的条件触发控制事件， 没有为任意时间的人工控制提供可能，对于某些应急事件难以适应。虽然有电闸可以控制 路灯开关，但这始终是一件费力费时的事情。二、仅能够控制路灯的开与关，无法进行调节。传统的路灯控制器只能控制路灯的 开关状态，无法调节其亮度，使得路灯只要一打开就只能工作在满负荷状态下。这种方式造 成了大量的电力资源浪费与路灯损耗。如果路灯能够根据不同实际情况工作在不同的亮度 下，将既能够节约大量路灯耗电，又能够降低路灯的损耗，延长灯具的寿命。
发明内容
本发明的目的是为了更方便的对路灯进行管理，通过无线zigbee网络，路灯节点 能够更灵活的控制路灯的开关状态和调节路灯的亮度，还可以定时的采集路灯的工作状 态，并通过无线zigbee网络发送回主节点，使主节点可以很容易的确定本路灯是否处于正 常工作状态。本发明所使用的硬件包括微处理器模块、无线zigbee通信模块和开关电源模块。 微处理器模块、无线ζ i gbee通信模块和开关电源模块构成一个城市路灯节点，整个系统 由若干个城市路灯节点和主控节点组成。开关电源模块为微处理器模块和无线zigbee通信模块提供电源，无线zigbee通 信模块与微处理器模块中的SPI接口连接，实现通信。微处理器模块采用基于ARM 最新的内核CorteX-M3的微控制器STM32F103CBT6， 用于控制节点的无线zigbee模块和主节点之间的通信，并对采集的路灯信息进行分析和处理。无线zigbee模块采用原装进口的意法半导体的SPZB260模块，通过SPI接口与 微处理器模块互连；无线zigbee模块支持2. 4GHz zigbee/IEEE802. 15. 4标准，用于实现 zigbee网络中的路灯节点之间的通信。开关电源模块最大输出功率为120W，输出电流为0. 8A-2A。本发明方法的具体步骤是步骤(1)初始化路灯节点中的微处理器模块的zigbee驱动、A/D采样驱动、PWM 输出驱动和I/O 口，初始化无线zigbee通信模块中的协议栈，加入由主控节点所建立的 zigbee 网络；
步骤⑵路灯节点中的无线zigbee通信模块接收来自主控节点的命令，微处理器 模块判断当前的命令类型，所述的命令类型为开灯命令或关灯命令或亮度调节命令；命令 数据包结构由8位命令类型、8位命令长度、N位数据内容和8位CRC校验码组成，其中N位 数据内容包括路灯编号和该路灯的设定亮度值，路灯编号占16位，路灯的设定亮度值占8 位，N的大小由需控制的路灯数决定。如果当前的命令类型为开灯命令，且存储中的路灯状态为开灯状态，则跳转至步 骤(3)；如果当前的命令类型为开灯命令，且存储中的路灯状态为关灯状态，则判断该命令 为全部开灯命令或是部分开灯命令；如果是全部开灯命令，则通过微处理器模块中的I/O 打开本路灯，如果是部分开灯命令，则判断部分开灯命令数据包中的数据内容，若数据内容 中有本路灯的编号，则通过微处理器模块中的I/O打开本路灯；若没有本路灯的编号，则保 持路灯原来的状态；如果当前的命令类型为关灯命令，且存储中的路灯状态为关灯状态，则跳转至步 骤(3)；如果当前的命令类型为关灯命令，且存储中的路灯状态为开灯状态，则判断该命令 为全部关灯命令或是部分关灯命令；如果是全部关灯命令，则通过微处理器模块中的I/O 关闭本路灯，如果是部分关灯命令，则判断部分关灯命令数据包中的数据内容，若数据内容 中有本路灯的编号，则通过微处理器模块中的I/O关闭本路灯，若数据内容中没有本路灯 的编号，则保持路灯原来的状态。如果当前的命令类型为亮度调节命令，且存储中的路灯状态为关灯状态，则跳转 至步骤(3)；如果当前的命令类型为亮度调节命令，且存储中的路灯状态为开灯状态，则判 断该命令为全部亮度调节命令或是部分亮度调节命令；如果是全部亮度调节命令，则按照 命令中设定的亮度调节路灯亮度，调节微处理器模块中的PWM占空比使得路灯亮度与设定 的亮度相等；如果是部分亮度调节命令，则判断部分亮度调节命令数据包中的数据内容，若 数据内容中有本路灯的编号，则按照命令中设定的亮度调节路灯亮度，调节微处理器模块 中的PWM占空比使得路灯亮度与设定的亮度相等；若数据内容中没有本路灯的编号，则保 持路灯原来的状态。步骤(3)微处理器模块的A/D在设定的周期内采集当前路灯的电流，确定路灯的 状态并存储；路灯状态确认的具体方法为如果采样得到的电流值大于零，则路灯为开灯状态， 再根据电流值的大小确定路灯亮度，电流值与路灯亮度成正比；如果采样得到的电流值等 于零，则路灯为关开灯状态。步骤(4)重复步骤(2)和步骤(3)保持路灯节点处于受控制状态。本发明采用zigbee无线通信方式设计的城市路灯节点控制方法能够灵活控制路 灯的打开、关闭和亮度并能将采集的路灯的状态通过zigbee网络传回主控节点，本方法使 路灯的控制智能、快捷、简单，减少路灯管理投入的同时降低了能耗。
图1是本发明所使用的硬件结构示意图；图2是本发明的工作流程图。
具体实施例方式本发明自主设计了硬件电路，如图1所示，该电路包括开关电源模块1、微处理器 模块2、无线zigbee通信模块3。开关电源模块1具有设置输出电流值的功能，最大输出功率为120W，输出电流为 0. 8A-2A。开关控制信号由微处理器模块直接对开关电源进行控制，在需要打开路灯时，在 微处理器模块与路灯连接的引脚上送出一个“1”信号，再由开关电源将路灯打开，同时向微 处理器模块回送一个反馈信息；在需要关闭路灯时，在微处理器模块与路灯连接的引脚上 送出一个“0”信号，再由开关电源将路灯关闭，同时向微处理器模块回送一个反馈信息。微 处理器模块按需要调节的路灯亮度值计算出输出电流大小，然后以PWM的形式输出到开关 电源，而开关电源在执行完亮度控制后回送一个反馈信号。微处理器模块2采用基于ARM8最新的内核CorteX-M3的微控制器STM32F103C6T6， 其控制器具有强大的处理能力和丰富的片内外设。微处理器模块2通过SPI接口与zigbee 模块3互连，用于控制节点的zigbee模块和其它的节点之间的通信，并对采集的路灯信息 进行分析和处理。zigbee模块3采用原装进口的意法半导体的SPZB260模块，SPZB260模块一个接 口 3-1与微处理器模块的连接有SPI接口的MOSI数据线、SPI接口的MISO数据线、SPI 口时 钟、MCU的SPI从设备片选；SPZB260模块另一个接口 3_2与微处理器模块的连接有模块的 中端输出、模块的唤醒信号、带内部上拉的复位信号；SPZB260模块在再一个接口 3-3与微 处理器模块的连接有带内部上拉的复位信号、模块中的中端输出、MCU的SPI从设备片选、 SPI接口的MOSI数据线、SPI接口的MISO数据线、SPI 口时钟、模块的唤醒信号。zigbee模 块支持2. 4GHz zigbee/IEEE802. 15. 4标准，用于实现zigbee网络中的路灯节点之间的通信。如图2所示，图2是本发明的工作流程图，路灯节点首先对微处理器模块中的 zigbee驱动、A/D采样驱动、PWM输出驱动、I/O 口和无线zigbee通信模块中的协议栈进行 初始化，并加入由主控节点建立的zigbee网路。路灯节点通过zigbee网路接收来自主控节 点的路灯控制命令，接下来对该命令进行判断如果收到的命令类型为0x65，则打开路灯； 如果收到的命令类型为0x66，还需要判断收到的命令数据包中的数据内容里是否含有本路 灯的编号，若是含有本路灯的编号则打开路灯；如果收到的命令类型为0x5a，则关闭路灯； 如果收到的命令类型为0x5b，则还需判断收到的命令数据包里是否含有本路灯的编号，若 是含有本路灯的编号则关闭路灯；如果收到的命令类型为0x33，则按照命令数据包里设定 的亮度值调节路灯的亮度；如果收到的命令类型为0x35，则还需要判断收到的命令数据包 里是否含有本路灯的编号，若是含有本路灯的编号则按照命令数据包里设定的亮度值调节 路灯的亮度。路灯节点每十分钟通过A/D转换器采集本路灯的电流。如果采样得到的电流 值大于零，则路灯为开灯状态，再根据电流值的大小确定路灯亮度，电流值与路灯亮度成正 比；如果采样得到的电流值等于零，则路灯为关开灯状态。把采集到的路灯状态存储，同时 通过zigbee网络将这些信息发送给主控节点。
权利要求
城市路灯节点控制方法，其特征在于该方法包括如下步骤步骤(1)初始化路灯节点中微处理器模块的zigbee驱动、A/D采样驱动、PWM输出驱动和I/O口，初始化无线zigbee通信模块中的协议栈，加入由主控节点所建立的zigbee网络；步骤(2)路灯节点中的无线zigbee通信模块接收来自主控节点的命令，微处理器模块判断当前的命令类型，所述的命令类型为开灯命令或关灯命令或亮度调节命令；命令数据包结构由8位命令类型、8位命令长度、N位数据内容和8位CRC校验码组成，其中N位数据内容包括路灯编号和该路灯的设定亮度值，路灯编号占16位，路灯的设定亮度值占8位，N的大小由需控制的路灯数决定；如果当前的命令类型为开灯命令，且存储中的路灯状态为开灯状态，则跳转至步骤(3)；如果当前的命令类型为开灯命令，且存储中的路灯状态为关灯状态，则判断该命令为全部开灯命令或是部分开灯命令；如果是全部开灯命令，则通过微处理器模块中的I/O打开本路灯，如果是部分开灯命令，则判断部分开灯命令数据包中的数据内容，若数据内容中有本路灯的编号，则通过微处理器模块中的I/O打开本路灯；若没有本路灯的编号，则保持路灯原来的状态；如果当前的命令类型为关灯命令，且存储中的路灯状态为关灯状态，则跳转至步骤(3)；如果当前的命令类型为关灯命令，且存储中的路灯状态为开灯状态，则判断该命令为全部关灯命令或是部分关灯命令；如果是全部关灯命令，则通过微处理器模块中的I/O关闭本路灯，如果是部分关灯命令，则判断部分关灯命令数据包中的数据内容，若数据内容中有本路灯的编号，则通过微处理器模块中的I/O关闭本路灯，若数据内容中没有本路灯的编号，则保持路灯原来的状态；如果当前的命令类型为亮度调节命令，且存储中的路灯状态为关灯状态，则跳转至步骤(3)；如果当前的命令类型为亮度调节命令，且存储中的路灯状态为开灯状态，则判断该命令为全部亮度调节命令或是部分亮度调节命令；如果是全部亮度调节命令，则按照命令中设定的亮度调节路灯亮度，调节微处理器模块中的PWM占空比使得路灯亮度与设定的亮度相等；如果是部分亮度调节命令，则判断部分亮度调节命令数据包中的数据内容，若数据内容中有本路灯的编号，则按照命令中设定的亮度调节路灯亮度，调节微处理器模块中的PWM占空比使得路灯亮度与设定的亮度相等；若数据内容中没有本路灯的编号，则保持路灯原来的状态；步骤(3)微处理器模块的A/D在设定的周期内采集当前路灯的电流，确定路灯的状态并存储；路灯状态确认的具体方法为如果采样得到的电流值大于零，则路灯为开灯状态，再根据电流值的大小确定路灯亮度，电流值与路灯亮度成正比；如果采样得到的电流值等于零，则路灯为关开灯状态；步骤(4)重复步骤(2)和步骤(3)保持路灯节点处于受控制状态。
全文摘要
本发明涉及一种城市路灯节点控制方法。现有的路灯控制主要依赖于人工，且不能根据实际情况进行亮度的调节以节约能耗。本发明方法首先初始化路灯节点中的微处理器模块和无线zigbee通信模块中的协议栈；其次判断当前路灯接受到命令类型，命令类型包括开灯命令、关灯命令和亮度调节命令，每个命令中又包括路灯编号和该路灯的设定亮度值，根据上述三种命令类型微处理器模块作不同的处理；最后微处理器模块的A/D在设定的周期内采集当前路灯的电流，确定路灯的状态并存储。本发明方法灵活控制路灯的打开、关闭和亮度，使路灯的控制智能、快捷、简单；减少路灯管理投入的同时降低了能耗。
文档编号H05B37/02GK101917797SQ20101022898
公开日2010年12月15日 申请日期2010年7月16日 优先权日2010年7月16日
发明者任彧 申请人:杭州电子科技大学