[发明专利]基于ZigBee技术的道路照明监控系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于ZigBee技术的道路照明监控系统。

背景技术

传统的路灯控制一般采用有线的方式，控制系统存在布线混乱、线路老化 等问题。且无法做到无人监测，无法及时获知路灯即时工作参数、损毁情况。

现有的几种无线控制的技术，比如蓝牙技术、IEEE802.11标准的无线局域 网技术，都存在着一定的缺陷，如蓝牙技术存在的缺陷是传输距离短、功耗高、 网络容量小，无线局域网技术的缺点是成本高，功耗高。

ZigBee技术是2004年发展起来的一项新兴的无线通信技术，具有数据传输 速率低、功耗低、成本低、网络容量大、时延短、网络的自组织、自愈能力强、 通信可靠的特点。ZigBee协议还规定了网络拓扑结构和数据传输策略，是部署 无线传感器网络的最好用的技术。在ZigBee技术中，PHY层和MAC层采用IEEE 802.15.4协议标准，网络层和安全层则由ZigBee联盟定义。ZigBee的应用范 围非常广泛，ZigBee联盟预测ZigBee将会适用于家庭安全和家庭自动化系统、 仓库和物流管理系统、医院监护、工业控制等领域。

相比于蓝牙技术和无线局域网技术，ZigBee技术有如下的特点：

低功耗，在低耗电待机模式下，两节普通5号干电池可以使用6个月到2 年。

低成本，普通的8051单片机和无线模块就能组成无线节点，大大降低了成 本。

网络容量大，ZigBee可采用星状、片状和网状网络结构，由一个主节点管 理若干子节点，一个主节点最多可管理255个子节点；同时主节点还可由上一层 网络节点管理，最多可组成65000个节点的大网。

安全性高，ZigBee提供了数据完整性和鉴权功能，加密算法采用AES-128， 各种应用可以灵活确定其安全属性。

现有的ZigBee网络技术中，单个节点的损坏不会对网络造成大的影响，但 网络协调器的损坏则会造成网络的瘫痪。

根据ZigBee协议规范，每一个ZigBee网络只允许有一个协调器存在，并 保有唯一独立的PAN ID。若另一个ZigBee网络使用了一个已被使用的PAN ID， 原来的ZigBee网络会自动识别出来，并自动转换至一个新的未被使用的PAN ID。 这本是防止不同ZigBee网络间相互干扰的一个策略。但若协调器损坏，则整个 ZigBee网络就会瘫痪。我们发现在某些实际应用中，如道路照明应用，各节点， 包括协调器均安装在室外，可能会遭受意外损坏，需要及时更换，又因为节点 安装位置较高(8～12米，需申请高空作业)，节点更换、网络维护成本都很大。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的是实现一种基于ZigBee技术的道路照 明监控系统。该系统能有效解决ZigBee网络的PAN ID冲突问题，在同一ZigBee 网络能允许设置多个协调器，实现多中心热备份工作模式。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种基于ZigBee技术的道路照明 监控系统，包括监控中心、多个照明系统及连接监控中心与照明系统之间的 ZigBee网络，该ZigBee网络包括网络管理功能模块及多个协调器和路由器，该 网络管理功能模块包括用于存储该ZigBee网络中各个协调器地址的地址存储模 块、用于检测ZigBee网络协调器PAN ID的检测模块及用于及判断协调器是否 属于该ZigBee网络的地址判断模块。

该网络管理功能模块还包括选择任一协调器作为主协调器的主协调器转换 模块。

该ZigBee网络还包括多个由协调器、路由器连接成网状结构的数据采集节 点，各个照明系统与每个数据采集节点对应连接。

每个数据采集节点均通过路由的方式与其他数据采集节点连接。

该ZigBee网络还包括若干冗余节点，冗余节点设于阻碍数据采集点之间通 信的障碍物上。

该照明系统包括蓄电池、市电供电电路、电压比较电路、切换电路及路灯 驱动电路，电压比较电路通过比较蓄电池的电压和市电供电的电压(24V)比较， 当蓄电池电压大于市电电压时，则路灯通过切换电路连接至蓄电池供电，否则 路灯通过切换电路连接至市电供电。

该照明系统包括具有唯一物理地址的ZigBee定位模块。