2013年8月11日星期日

太陽能LED路燈狀態傳感器節點的設計


  隨著太陽能 LED路燈在城市照明系統中的廣泛太陽能系統應用,如何節約能源、提高路燈能源的利用率己成為急需解決的問題。太陽能LED路燈涉及到光伏電池、LED燈頭、蓄電池和路燈控制系統,能否最大效率地利用太陽能和延長LED燈頭的使用壽命,是目前迫切需要解決的問題。

  從無線傳感器網絡的基本單位出發,采用照度傳感器、溫度傳感器、直流電壓傳感器和電流傳感器分別采集光伏電池電流電壓、蓄電池電流電壓、LED燈頭溫度和照度等數據,設計了基於JN5139模塊的具有全功能設備(FFD)的靈活多變、性能優越的太陽能LED路燈狀態傳感器節點,為組建高性能的無線傳感器網絡做了基礎性的工作。將ZigBee技術結合傳感器技術組成網絡,解決其他控制方法中存在的問題:選擇亮度傳感器實時采集LED燈頭照度,降低了特殊環境、特殊時間誤開誤關的幾率,擺脫了人工干預。

  傳感器節點基本結構如圖1所示,主要包括傳感器、信號調理電路、A/D轉換器、微處理器、射頻通信模塊、定位模塊和電源模塊等。傳感器模塊負責監測區域內信息的采集和數據轉換;處理器模塊負責控制整個傳感器節點的操作,存儲和處理本身采集的數據以及其他節點發來的數據;無線通信模塊負責與其他傳感器節點進行無線通信,交換控制信息和收發采集數據;能量供應模塊為傳感器節點提供所需的能量。

  一般的ZigBee網絡由3種節點組成:協調器、路由器和終端設備。協調器是網絡的中心節點,負責網絡的組織和維護;路由器負責網絡內數據幀的路由;而終端設備則是實現具體功能的單元。本節點設計為全功能節點(FFD)設備,起到路由的作用,同時負責本地太陽能LED路燈狀態等參數的數據采集,可實現如下功能:

  (1)傳感器節點LED路燈能定時向監測分中心發送太陽能LED路燈狀態測量數據;
  (2)傳感器節點能響應監測分中心的要求,實時采集太陽能LED路燈狀態數據;
  (3)當傳感器節點檢測到數據超過閾值或者自身能量較低時,發送報警消息;
  (4)能按照時間自動存貯太陽能LED路燈狀態數據,同時可以查詢某一時刻的太陽能LED路燈狀態數據;
  (5)微型化、低功耗、低成本,具有高可靠性、穩定性和安全性。

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