隨著我國科學技術的快速發展，人們生活水平的不斷提高，對城市基建要求也在不斷提高，其中城市基礎設施中的重要組成部分——城市路燈照明系統，受到越來越多的關注。伴隨著城市建設，各種照明設備的不斷增加，照明設備管理壓力越來越大，舊有人工控制和維護的方式，已經不再適用，因此基于物聯網的照明監控系統是當前實現智能化控制、且環保節能的有效措施。

　　1系統結構設計

　　本系統通過在每個照明設備嵌入一個無線通信模塊，組成無線通信網絡，控制中心接收照明設備的狀態并給其下達相關控制指令；協調器采用ZigBee技術與建筑的所有照明設備通信，采用GSM與控制中心通信，根據控制中心的指令或時間和日照亮度對照明設備發出控制命令，自動調節整個建筑的功率平衡；控制中心由服務器、大屏顯示、中央控制系統等組成，通過操作中央控制系統，可以多角度觀察和實時控制每個照明設備；移動通信終端也能遠程通過控制中心對照明設備進行遙測和控制，控制系統結構如圖1所示。

　　2照明控制模塊

　　照明控制模塊主要由節點STM32主控系統進行控制，該模塊結構如圖2所示。無線通信模塊作為網絡通信節點，熱釋電和光照傳感器用于檢測人體信號和光線亮度。繼電器用于控制照明設備。電源模塊是供給整個節點測控系統的，為了保證各個模塊的的正常工作，此電源模塊設置了四路輸出，分別為+12V、+5V、+3.3V、+2.8V。12V為紅外熱釋電傳感模塊供電，+5V為繼電器控制模塊供電，+3.3V為STM32控制系統供電，+2.8V為CC2430模塊供電。信號采集模塊則分為亮度信號采集和人體信號采集兩部分。亮度信號采集采用常用的光敏電阻，傳感器裝置可以不斷檢測周圍環境的光線明暗程度，其價格低廉，實用性高，靈敏度較強，信號經過LM324進行比較，最后輸出一個TTL電平，用于單片機的IO口檢測控制。人體信號采集采用熱釋電紅外傳感器，探測到某個區域有人移動時，把相應信號傳送至處理器。控制模塊是照明設備測控器的執行機構，是實現電燈的全控制和關閉的執行部分。該控制模塊主要用來采集、管理和控制建筑照明設備狀況。節點層是收發命令的中間過程。當終端發來控制管理命令信息，節點層收到命令后進行判斷處理，最后給節點主控制器STM32來控制照明設備。照明設備經過STM32反饋給CC2430，將信息信號采用無線方式發送出去，終端層收到發來的信息進行解析，最終在顯示屏顯示出所有信息。

　　3傳輸單元模塊

　　傳輸單元模塊是照明設備測控系統的核心部分，是無線傳感器的終端網絡節點，主要用于控制照明設備的工作狀態。終端層用于檢測照明設備的狀態，如通斷、光強、節點網絡地址等。傳輸單元主要包括：ARM9控制器、網絡協調器、路由器等，傳輸單元結構圖如圖3所示：網絡通信采用ZigBee+GSM混合網絡，限于ZigBee無線網及時采用擴展天線傳輸距離也只有200m，要覆蓋整個城市的WSN難以實現。采用中繼路由的方式成本過高且可靠性無法保證制。該系統采用由ZigBee構建的WSN控制照明設備作為子網，可覆蓋幾個至十幾個街區。整個城市照明系統由若干子網組成，系統中央控制中心采用GSM網絡與子網完成數據傳輸。

　　4系統軟件設計

　　系統軟件主要由傳輸單元模塊、控制單元模塊以及PC端應用軟件模塊組成。PC端應用軟件模塊主要由通信軟件和控制管理部分組成。兩者采用數據庫實時通信。通信軟件通過GSM網絡對WSN控制照明設備進行控制。

　　4.1STM32控制軟件設計

　　STM32控制器的作用主要是等待無線節點發送的數據，當STM32接收到無線節點發送的數據時，產生串口接收中斷，在中斷行數中判斷是否為該STM32的設備號，從而決定是否接收數據命令；當數據命令接收完成后執行對照明設備的控制。其流程圖如圖4所示。

　　4.2傳輸單元模塊設計

　　ARM網關采用ARM9-S3C2440處理器外接GSM短信貓，以便與電腦客服端軟件實現數據通信；協調器（CC2430）與各個無線節點（CC2430）實現數據信息的傳遞。協調器是該模塊的中心控制平臺，主要用于組建網絡，接收到網絡節點發送的數據后，對數據進行分析處理，然后并發送對應的控制信號。網絡協調器軟件流程圖如圖5所示。

　　4.3PC端應用軟件設計

　　PC客服端軟件采用C#語言基于VS2005設計實現，通過SQLServer數據庫實現數據上下傳遞信息的方式訪問傳遞，通過短信貓實現數據的發送接收。客服端軟件主要包括數據庫設計、數據訪問層設計；客服端軟件的窗體表示層主要包括有登陸頁面、主窗體頁面、設備數據、照明控制、維護管理、系統設置等。

　　5結論

　　該系統主要采用ZigBee技術組建WSN控制照明設備子網，采用GSM網絡與系統中央控制中心數據通信。構建了城市智能照明控制系統。實現了對城市的照明設備集中統一智能化的管理。采用該控制系統，降低了安裝成本與難度系統，同時也便于遷移。另外采用該系統可將照明設備分類管理，并能根據環境變化實時智能調節光照強度，做到節能環保。

　　作者：李華 單位：四川信息職業技術學院