[发明专利]道路亮度无线测量系统及其方法

说明书

技术领域

本发明属于亮度测量和无线通讯技术领域，具体涉及一种利用传感器技术、ZigBee和GPRS无线通讯技术对道路亮度进行采集和无线传输的系统及其方法。 

背景技术

传统的现场总线在道路照明控制中也有应用，但是大多存在着通讯接口协议复杂，而且需要铺设专用线缆，存在着成本高、维护不方便等问题；窄带电力线载波直接利用电力线进行数据通信，省去了专用电缆的安装，构建灵活，具有性价比高、升级方便、维护简单等特色，但存在电力线干扰大、传输速率慢的缺点，大规模应用的可靠性还有待验证。随着通信和自动化技术的发展，无线网络因其组网方便，布局容易，维护简单的优点，开始逐步应用工业生产领域中。在道路照明测量中，目前成熟的应用大多采用常规工业频段或利用GSM短信息或GPRS/CDMA等公众网。采用数传电台不但需要申请工业频段，天线架设麻烦，而且设备价格较高；GSM短消息通信实现简单，不过实时性和信息量得不到保证，而GPRS/CDMA按流量计费，在照明灯具节点数量较多时，系统成本会急剧上升。 

ZigBee无线通信技术具有低成本、低功耗、对等通信的重要特征和优点。终端间的直通能力即实现对等通信是短距离无线通信的重要特征，有别于长距离无线通信技术，对等通信无需网络基础设施进行中转，接口设计和高层协议相对比较简单，更适合于城市道路照明测量系统的规模化节点通信，国内外已有不少机构和公司开始关注和研究基于无线通信技术的网络化道路照明测量系统。 

另外，目前市场上销售的亮度计的视场均为圆形，当按照以上方法测量路面上规定点的亮度时，事实上是测量路面上一块上宽下窄的变形长椭圆形区域，而且测量距离越远、亮度计视场角越大，椭圆的变形就越大。此外，当采用此类亮度计测量远处道路上规定点的亮度时，要瞄准各对应点是十分困难的，因此造成了测量准确度和效率低、测量结果重复性差等后果。为此，设计了测量视场为梯形的亮度计，可以实现5m宽道路正前方60m-160m路 段的路面平均亮度的测量，测量准确度和效率均较高。 

发明内容

本发明目的在于提供一种道路亮度无线测量系统及其方法，解决了现有技术中对道路亮度测量成本高、效率低、准确性差、数据记录复杂等问题。 

为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是： 

一种无线亮度测量系统，其特征在于所述系统所述无线测量系统包含：若干个ZigBee亮度测量终端、ZigBee-GPRS网关、GPRS服务器以及若干个客户端。所述ZigBee亮度测量终端利用亮度传感器采集亮度，然后利用ZigBee技术将亮度数据无线发送至远端的ZigBee-GPRS网关；所述网关通过GPRS技术将亮度数据远距离无线传送给GPRS服务器；若干个客户端可以通过Internet网络查看所有ZigBee亮度测量终端所采集的亮度数据。 

优选的，ZigBee亮度测量终端包含亮度传感器、电流-电压转换电路、模数转换器以及ZigBee无线数传模块。亮度传感器测量亮度范围从0至20cd/m²，对应输出4至20mA的电流信号；通过电流-电压转换电路，将电流信号转换为0V至5V的电压信号；紧接着通过分压电路得到0V至3.3V的电压信号；最后由模数转换器得到对应的数字信号，并传送给微处理器进行数据处理。ZigBee无线数传模块主要负责加入ZigBee网络，并无线发送所采集到的亮度数据。 

优选的，所述ZigBee-GPRS网关包含ZigBee无线数传模块和GPRS无线数传模块。该ZigBee无线数传模块主要负责建立ZigBee网络，并接收各个测量终端上传的亮度数据；该GPRS无线数传模块主要与GPRS网络建立连接，并对所有的亮度数据和对应测量终端的信息进行处理，最终上传至GPRS服务器。 

优选的，所述ZigBee无线数传模块包含微处理器、射频阻抗匹配电路和2.4GHz天线。微处理器用于运行ZigBee无线传输协议栈程序，以及对收发数据包进行分析、处理。射频阻抗匹配电路负责连接微处理器的射频端与天线，并达到50欧姆阻抗匹配的效果。2.4GHz天线可以采用塑胶棒天线、陶瓷天线或者PCB天线。 

优选的，所述ZigBee-GPRS网关中ZigBee无线数传模块和GPRS无线 数传模块是通过串口进行连接。ZigBee无线数传模块通过串口发送AT指令控制GPRS无线数传模块；GPRS无线数传模块通过串口反馈信息给ZigBee无线数传模块。